Эмерджентность — свойство системы качественно отличаться от составляющих ее компонентов (подсистем).[ ...]
Сообщество имеет эмерджентные свойства, отсутствующие у образующих его отдельных популяций.—Выявление и описание структур сообществ. — Сообщества можно изучать на разных уровнях — выделение любого из них одинаково оправданно.[ ...]
Являются ли такого рода расходы, связанные с масштабами, неотъемлемым свойством экосистем, неизвестно, но по крайней мере часть возрастающей платы за сложность компенсируется преимуществами, которые в экономике называются экономией, связанной с масштабами. Метаболизм на единицу массы уменьшается с увеличением массы организма или биомассы леса, так что на единицу потока энергии удается поддерживать больше структурных образований. Добавочные функциональные цепи и петли обратной связи могут увеличить эффективность использования энергии и повторного использования веществ и могут повысить устойчивость или упругость по отношению к нарушающим воздействиям. Но какие бы приспособления ни возникли в системе, общая энтропия быстро увеличивается с ростом размеров. В результате все большая и большая доля общего потока энергии должна отклоняться на дыхание, связанное с поддержанием системы, в связи с чем все меньшая доля остается для нового роста. Когда расходы энергии на поддержание уравниваются с количеством доступной анергии, дальнейший рост прекращается, достигается теоретическая максимальная поддерживающая емкость.[ ...]
ЭЭС представляет собой сочетание совместно функционирующих экологической и экономической систем, обладающее эмерджентными свойствами. Напомним, что экосистема — это сообщество живых организмов, так взаимодействующих между собой и со средой обитания, что поток энергии создает устойчивую структуру и круговорот веществ между живой и неживой частями системы. В свою очередь экономическая система является организованной совокупностью производительных сил, которая преобразует входные материально-энергетические потоки природных и производственных ресурсов в выходные потоки предметов потребления и отходов производства. Таким образом, часть материальных элементов экологической системы, в том числе и элементов среды обитания человека используется как ресурс экономической системы.[ ...]
Фейблмен (Feibleman, 1954) считал, что при каждом объединении подмножеств в новое множество возникает по меньшей мере одно новое свойство. Солт (Salt, 1979) предлагает различать эмерджентные свойства, определение которых дано выше, и совокупные свойства, представляющие собой сумму свойств компонентов. И те и другие — свойства целого, но совокупные свой» ства не включают новых или уникальных особенностей, возникающих при функционировании системы как целого. Рождаемость — пример совокупного свойства, поскольку она представляет собой лишь сумму индивидуальных рождений за определенный период, выраженную в виде доли или процента общего числа особей в популяции. Эмерджентные свойства возникают в результате взаимодействия компонентов, а не в результате изменения природы этих компонентов. Части не «сплавляются», а интегрируются, обусловливая появление уникальных новых свойств. Саймон (Simon, 1973) показал математически, что интегрированные иерархические системы быстрее возникают из составляющих их частей, чем неиерархические системы, имеющие такое же число элементов; они также более пластичны в отношении к нарушениям. Теоретически если разложить иерархическую систему на субсистемы разного уровня, то последние могут продолжать взаимодействовать и снова организуются, достигая более высокого уровня сложности (László, 1972).[ ...]
В природе, как на суше, так и в воде, обитают сообщества, различающиеся видовым составом, численным соотношением отдельных видов и своим функционированием. Свойства этих сообществ слагаются из суммы свойств входящих в них организмов и взаимодействий последних. Именно благодаря таким взаимодействиям сообщество — нечто большее, чем просто сумма составляющих его частей. Как для физиолога полезно изучать свойства различных типов клеток и тканей, применяя затем знания об их взаимодействиях для объяснения поведения цельного организма, так и эколог может использовать свои знания о взаимодействиях между организмами для объяснения структуры и функций целого сообщества. Фактически возникновения устойчивой структуры можно ожидать в любом целостном объекте, состоящем из взаимодействующих компонентов, независимо от того, живые они или неживые. Например, когда кристаллы феррицианида калия погружают в раствор сульфата меди, возникает целый «лес» ветвистых образований, потребляющих ресурсы (ионы меди и феррицианида) и формирующих предсказуемую структуру. Экология сообществ — наука об эмерджентных свойствах структуры и поведения многовидовых биологических объектов.[ ...]
Моделирование обычно начинают с построения схемы, или графической модели, часто представляющей собой блок-схему (рис. 1.2). На рис. 1.2 буквами Р и Р% обозначены два свойства, которые при взаимодействии (/) дают некое третье свойство Рз (или влияют на нро), когда система получает энергию от источника Е. Обозначены также 5 направлений потоков вещества и энергии (Р), из которых Р — вход, а Ре — выход для системы как целого. Таким образом, в работающей модели экологической ситуации имеется как минимум четыре ингредиента или компонента, а именно: 1) источник энергии или другая внешняя движущая сила; 2) свойства, которые системоаналитики называют переменными состояний; 3) направления потоков, связывающих свойства между собой и с действующими силами через потоки энергии и вещества; и 4) взаимодействия или функции взаимодействий там, где взаимодействуют между собой силы и свойства, изменяя, усиливая или контролируя перемещения веществ и энергии или создавая эмерджентные свойства.[ ...]
Важное следствие иерархической организации состоит в том, что по мере объединения компонентов в более крупные функциональные единицы на новых ступенях иерархической лестницы возникают новые свойства, отсутствующие на предыдущих ступенях. Эти свойства нельзя предсказать исходя из свойств компонентов, составляющих новый уровень. Этот принцип получил название эмерджентности. Суть его: свойства целого невозможно свести к сумме свойств его частей. Например, водород и кислород, находящиеся на атомарном уровне, при соединении образуют молекулу воды, обладающую уже совершенно новыми свойствами. Другой пример. Некоторые водоросли и кишечнополостные образуют систему коралловых рифов. Огромная продуктивность и разнообразие коралловых рифов — эмерджентные свойства, характерные только для рифового сообщества, но никак не для его компонентов, живущих в воде с низким содержанием биогенных элементов.[ ...]
Выхлопные газы автотранспорта составляют в настоящее время 60-80% от суммы выбросов токсических веществ в городских экосистемах. Все их компоненты (а их более 200) действуют синергически, а иногда проявляют и эмерджентные свойства. От выхлопных газов страдают как автотрофы (зеленые растения), так и гетеротрофы (человек и животные). В то же время некоторые растения очищают атмосферу от вредных примесей.[ ...]
Выше мы уже говорили о том, что для устойчивости жизненных систем необходимость разнообразия есть условие обязательное. Каждый более высокий уровень в природе, являясь более сложным и дифференцированным, для того, чтобы быть жизнеспособным, должен заключать свое разнообразие в целое, обладающее эмерджентными свойствами. Это и можно назвать принципом интегративного разнообразия» (Горелов А.И., 1998, с. 64).[ ...]
Неформальным описанием системы называется вся имеющаяся о ней совокупность сведений, достаточная для установления предполагаемого или фактического алгоритма ее работы. Неформальное описание должно содержать информацию, достаточную для построения ее функциональной схемы. Последнее служит основой для разработки формального описания. В таком ракурсе логично рассмотреть ЭЭС как определенное сочетание совместно функционирующих экологической и экономической систем, обладающее новыми, эмерджентными свойствами, не сводимыми к простой алгебраической сумме свойств основных частей.[ ...]
Некоторые признаки, естественно, становятся более сложными и изменчивыми, когда по иерархии уровней организации (рис. 1.1) продвигаешься слева направо, другие же, напротив, часто становятся менее сложными и менее изменчивыми. Поскольку на всех уровнях функционируют гомеостатические механизмы, а именно корректирующие и уравновешивающие процессы, действующие и противодействующие силы, амплитуда колебаний имеет тенденцию уменьшаться, когда мы переходим к рассмотрению более мелких единиц, функционирующих внутри крупных. Статистически разброс значений целого меньше суммы разброса частей. Например, интенсивность фотосинтеза лесного сообщества менее изменчива, чем интенсивность фотосинтеза у отдельных листьев или деревьев внутри сообщества; объясняется это тем, что если в одной части интенсивность фотосинтеза снижается, то в другой возможно его компенсаторное усиление. Если учесть эмерджент-ные свойства и усиление гомеостаза на каждом уровне, то станет ясно, что для изучения целого не обязательно знать все его компоненты. Это важный момент, поскольку некоторые исследователи считают, что не имеет смысла пытаться изучать сложные популяции и сообщества, не изучив досконально составляющие его более мелкие единицы. Напротив, изучение можно начать с любой точки спектра при условии, что учитывается не только изучаемый, но и соседние уровни, поскольку, как уже было сказано, некоторые свойства целого можно предсказать, исходя из свойств его частей (совокупные свойства), другие же нельзя (эмерджентные свойства). По мнению Пэттена (Patten, 1978), идеальное изучение какого-либо уровня системы включает изучение трехчленной иерархии: системы, подсистемы (соседний нижний уровень) и надсистемы (следующий верхний уровень).[ ...]
Пока мы имеем сколько угодно деревьев, бумажных фабрик и неиспользуемой земли для свалки ненужной бумаги, у нас нет стимулов к тому, чтобы затрачивать средства на технику и энергию, необходимые для повторного использования части бумаги, протекающей через город (рис. 4.16,Б). По мере того как в пригородах возрастает плотность населения, поднимается стоимость земли и сохранять свалки и места сброса отходов становится все труднее. Среда на входе также может оказывать давление, если запасы пригодной древесины или продукции фабрик неспособны удовлетворить спрос на бумагу. В обоих случаях оказывается «выгодно» подумать о вторичном использовании. Чтобы оно было успешным, должен существовать рынок сбыта для старых газет и картона, например фабрика по переработке макулатуры. Такая фабрика соответствует механизму экономии энергии путем рециркуляции или диссипативной структуре в природной экосистеме, например в экосистеме леса или кораллового рифа. Другими словами, ко всей системе приходится добавить новое, эмерджентное, свойство, если мы хотим, чтобы экономия, основанная на рециркуляции, была эффективной.[ ...]
РЕДИНЫ — то же, что редколесье. РЕДКИЙ ВИД — см. Вид редкий. РЕДКОЛЕСЬЕ — разреженная древесная растительность, развивающаяся на малопродуктивных землях в условиях недостаточного увлажнения или низкой температуры. Различают Р. лесотундровое (еловое, лиственничное, березовое) и ксерофитное (фисташники, саксаульники и др.), субальпийское и болотное. Выделяют также Р. антропогенного происхождения. РЕДУКЦИОНИЗМ [от лат. reduciio — возвращение, отодвигание назад] — объяснение сложных явлений, исходя из простых взаимодействий между более или менее элементарными частями системы. Однако следует помнить, что по мере усложнения системы приобретают качественно новые (эмерджентные) свойства.[ ...]
Собственно гипотеза Геи и состой? б утверждении, что в планетарном масштабе жизнь активно поддерживает относительно стабильные условия на Земле, комфортные для собственного существования. То есть биота организует глобальные параметры среды, непрерывно подстраивая их «под себя», в процессе собственного эволюционного развития (гомеорез). В результате процесса совместной эволюции биоты и среды родилась, развилась и достигла зрелого возраста Гея. При этом такие глобальные параметры Геи, как химический состав атмосферы, ионный состав морской воды, климат поддерживаются в далеком от термодинамического равновесия состоянии, благоприятном для существования самой жизни. В данной системе живое и неживое настолько неразделимы и нужны друг другу, участвуя в общем глобальном процессе путем круговорота и переноса веществ, обмена информацией, что традиционное представление о среде, как о совокупности внешних факторов, к которым организм вынужден приспосабливаться в процессе адаптации и эволюции, выглядит односторонним и узким взглядом изнутри, с точки зрения популяции, вида, да и то в ограниченных временных рамках, справедливым только в масштабах существования мелких таксонов и частных типов экосистем. С точки зрения теории Геи жизнь — это свойство целостной связанной системы, которая открыта для потоков энергии и вещества и которая обладает способностью поддерживать постоянным свое внутреннее состояние. Геофизиология как синтетическая наука о Земле изучает свойства и развитие целостной системы, тесно связанными компонентами которой являются биота, атмосфера, океаны, земная кора. Предполагается, что саморегуляция таких важных свойств, как климат и химический состав, является эмерджентным свойством процесса развития (эпигенеза) Геи. Геофизиология ориентируется на поиск и изучение механизмов саморегуляции на планетарном уровне путем установления связей циклических само-продуцирующихся, аутопоэтических процессов на клеточно-моле-кулярном уровне с подобными процессами на других связанных уровнях, таких, как организм, экосистемы и планета в целом.[ ...]