Смекни!
smekni.com

Управление большими системами (стр. 9 из 14)

от пойкилоосмотических животных до гомойосмотиче-ских.

Известно, что гомеостатические свойства организ­мов не оказывают существенного влияния на численность вида или ареал их расселения. Исключением, впрочем, являются случаи освоения новых территорий, когда еще не сложилось зрелое экологическое сообщество, и на­личия суровых условий обитания (пустыня, тундра). В этих случаях индивидуальные гомеостатические свой­ства могут оказаться существенными для данного вида животных. В нормальных же условиях выживание, чис­ленность и распространение вида зависят прежде всего от других факторов, например, отношений хищничества, соревнования за жизненные ресурсы [152].

Поэтому можно утверждать, что живые организмы сначала приобрели способность сохранять стационарное неравновесное состояние и лишь затем — свойство го-меостаза. Эта точка зрения принадлежит автору концепции гомеостаза У. Кэннону. «Не предполагается,— пи­шет он,— что все гомеостатические механизмы будут найдены у всех форм животных ... Амфибия не способна сохранять содержание воды и постоянство температуры вне зависимости от состояния внешнего мира. Рептилия, высший тип, не так быстро теряет воду через окружающий воздух, как амфибия, но подобно амфибии рептилия хладнокровна и, следовательно, ограничена в своей ак­тивности окружающим холодом ... Гомеостаз, наблюдае­мый у млекопитающих, является продуктом эволюцион­ного процесса» [154]. Можно допустить, следовательно, что первые организмы обладали лишь ограниченными го-меостатическими свойствами [146]. В то же время необхо­димое условие существования живых систем — поддер­жание стационарного неравновесного состояния или, что то же самое, адекватное снабжение их энергетической системы веществами, выполнялось безусловно.

Единство организма и среды предусматривает непре­рывное приспособление организма к изменяющимся условиям как единственно возможный способ существова­ния. Каждый акт такого приспособления предполагает возникновение внутри биосистемы некоторых изменений, обусловленных действием внешних сил и противодей­ствием организма. В широком смысле под адаптацией ор-_ганизма можно понимать совокупность приспособитель-"ных реакций, протекающих на различных иерархических уровнях в ответ на изменения вещественной, энергети­ческой среды и организации воздействующих на организм сигналов. Содержание понятия «адаптация» имеет два аспекта, один из которых связан с процессами приспо­собления биосистем к условиям среды, а другой — с со­стоянием адаптивности, которое достигается в процессе адаптации [66, 127].

Процесс адаптации биосистемы есть изменение ее биологических (физиологических, биохимических, мор­фологических) свойств и поведенческих реакций, направ­ленное на сохранение биосистемы как целого и ее гомео­стаза на всех системно-структурных уровнях органи­зации.

В результате процесса адаптации система приходит в состояние адаптированности, при котором в изменив­шихся условиях существования сохраняется обычный (или образуется повышенный) уровень жизнедеятельнос­ти и жизнеспособности. Процессы адаптации в биосисте­мах протекают с разными скоростями, поэтому иногда различают раннюю адаптацию, которая обеспечивается только адаптационными механизмами биосистемы, и позднюю адаптацию, достижение которой требует вклю­чения также и компенсаторных механизмов системы [127].

Состояние адаптации бывает полным, когда в системе сохраняется гомеостаз на всех уровнях организации жиз­ни. В этом случае сохраняются и все адаптационно-ком-пенсаторные возможности системы. Неполная адаптация возникает тогда, когда некоторые системы или подсисте­мы изменяют свои биологические параметры, но в резуль­тате включения компенсаторных механизмов общие, ин­тегральные показатели деятельности биосистемы как це­лого не нарушаются. При неполной адаптации возможно истощение адаптационно-компенсаторных механизмов, и при изменении условий существования в биосистеме может нарушиться стационарное неравновесное состо­яние.

Процесс адаптации возникает в системе всякий раз, когда она попадает в неадекватные условия среды. При этом под адекватными условиями понимаются такие, которые соответствуют генофенотипическим свойствам организма в данный момент [66]. Адаптация к неадекват­ным условиям среды требует включения все новых и но­вых регуляционных механизмов, с ухудшением условий среды она проходит три стадии — состояние нормы, состояние напряжения механизмов регуляции и, наконец, состояние патологии. Критериями перехода системы от состояния напряжения к патологии являются сохран­ность функции и структур и обратимость выявленных отклонений [100, 117].

Одним из важных направлений исследований пробле­мы адаптации биосистем является разработка критериев, позволяющих количественно оценивать степень адапта­ции, степень напряжения ее механизмов регуляции и пределы адаптации биосистем.

По временным параметрам адаптивные реакции орга­низма можно разделить на кратковременные, проявля­ющиеся при действии однократных или редко действу­ющих раздражений; онтогенетические, проявляющиеся при действии систематических раздражителей в процессе развития и обучения организма; и филогенетические, проявляющиеся в популяции в целом в результате воз­никновения у нее на основе изменчивости, наследствен ности и естественного отбора новых биологических ме­ханизмов, адекватных новым условиям.

Адаптация может рассматриваться как процесс при­способления и как состояние уже достигнутого уровня приспособления к уже изменившимся условиям существо­вания [126]. Онтогенетическую адаптацию можно рас­сматривать как состояние, промежуточное между нормой и патологией. Истинная адаптация не должна вызывать напряжения защитных и приспособительно-компенсатор-ных механизмов. При этом действие вредных факторов не должно превышать физиологическую меру защиты. По­рог вредного действия среды связан с переходными про­цессами, лежащими между физиологическими реакциями приспособления и состоянием их «полома» [101]. Состоя­ние адаптации, связанное с высоким и постоянным напря­жением защитных и приспособительно-компенсаторных механизмов, можно рассматривать как предпатологию, обусловленную неизбежным истощением резервов орга­низма.

Особое значение имеет изучение проблемы адаптации организма человека, что связано как с проникновением человека в новую среду обитания (арктические и антарк­тические условия, обитание под водой, пребывание в кос­мосе), так и с быстрым изменением химического состава среды обитания на Земле.

Процессы адаптации у человека сложнее, чем у живот­ных и у других видов биологических объектов. Одним из наиболее существенных отличий является то, что живот­ные в процессе адаптации изменяют свои биологические свойства под влиянием условий внешней среды, в то вре­мя как человеку свойственно не изменяться при измене­нии среды, а создавать условия, которые обеспечивают сохранение гомеостаза на всех системно-структурных уровнях его организма. Точнее говоря, человек не преоб­разует среду своего обитания, но включает все большую и большую часть этой среды в состав своеобразной био­технической системы, состоящей из организма человека и систем жизнеобеспечения, понимаемых в самом ши­роком смысле — от простой одежды и жилища до скафан­дров и космических лабораторий.

Биосистемам свойственна динамичность: оператив­ная, проявляющаяся в настоящих (в данный момент времени) реакциях на изменения и воздействия окружа­ющей среды; онтогенетическая, проявляющаяся в струк­турно-функциональных перестройках при развитии биосистемы в онтогенезе при адаптации и обучении; фило­генетическая, проявляющаяся в структурно-функцио­нальных изменениях биосистемы за счет наследственно­сти и эволюции вида.

С момента возникновения (рождения) любая биоло­гическая система подвержена изменениям на любом уровне иерархии — от макромолекулярного до поведен­ческого. Это свойство обеспечивается различными меха­низмами.

Эволюционная динамика (филогенетическая) — му­тации, кросинговер, рекомбинации хромосом—направ­лена на возникновение новых видов, развитие вида и приспособление его к окружающей среде. Этот вид ди­намики связан с перестройкой структур организма и соответствующим изменением функций.

Онтогенетическая динамика выражается в изменении числа клеток, их размеров, размеров органов, развитии систем организма и изменении его форм. На этот вид ди­намики оказывает влияние как наследственность, так и воздействие окружающей среды, а изменениям подвер­гаются структура и функция. Онтогенетическая динамика проявляется в адаптации всех иерархических уровней организма к изменившимся условиям среды.

Самый быстрый вид динамических изменений парамет­ров — это изменения, связанные с конкретной деятельностью организма. Примером могут служить функцио­нальные изменения работы сердечно-сосудистой систе­мы, системы дыхания при мышечной работе, экстренное изменение двигательной реакции при изменении обста­новки.

Для биосистемы характерна качественная неоднород­ность, проявляющаяся в том, что в рамках одной и той же функциональной системы совместно и слаженно работают подсистемы с качественно различными адекватными управляющими сигналами (химическими, физическими, информационными).