Системный подход к явлениям жизни.

Живые существа представляют собой многоуровневые сложноорганизованные системы, способные к самообучению, самоорганизации и т.д. Существование биологических систем обеспечивается рядом процессов – обменом веществ, химическими реакциями синтеза и разложения, совокупностью физико-химических процессов, обеспечивающих и передачу информации.

Живые системы можно рассматривать на разных уровнях и в разных плоскостях системного анализа. Организация биологических систем имеет многоуровневый (иерархический) характер. Представим схему уровней организации живого организма, каждый из которых является одновременно и элементом, и системой, образованной из элементов предшествующего уровня.

Элемент биоценоза

Вид

Система организмов

Элемент вида

Организм

Система органов

Элемент организма

Орган

Система клеток

Элемент органа

Клетка

Система органелл

Система клетки

Органелла

Система субмо-

лекулярных

структур

Система иерархического управления обладает рядом преимуществ перед системами центрального управления:

1. возможность локальных действий в течение времени отсутствия управляющих сигналов со стороны вышележащего уровня;

2. возможность сочетания оптимальности каждого уровня с оптимальностью всей системы в целом;

3. повышение надежности и гибкости управления.

Степень независимости более мелкой системы от более крупной обеспечивается ее жизнеспособностью при нарушении физических и информационных связей с другими системами. Степень упорядоченности системы зависит от того, насколько деятельность ее элементов и подсистем не противоречат друг другу. Устойчивость системы тем выше, чем больше ее упорядоченность. Но высокая упорядоченность ограничивает способность системы к эволюции. Уровень организации системы – это структура и характер связей, обеспечивающий жизнеспособность системы и влияние ее на внешнюю среду.

Улучшение организации системы, т.е. усложнение системы и улучшение приспособляемости к внешней среде называется эволюцией. Эволюция может происходить на разных уровнях: на уровне изменчивости элементов или путем направленного изменения в сфере управления.

Одной из основных особенностей многоклеточных организмов является дифференциация клеток по их функциям (мышечные, половые, эпителиальные и т.д.). Дифференциация обусловлена усилением какой-либо функции за счет других.

Каждая система имеет определенные границы существования. При определенных условиях система может переходить в другое состояние. Переход биологической системы обусловлен влиянием внешних факторов. Система сохраняется, если она обладает приспособительным механизмом, способным противостоять различным влияниям.

Одним из важных приспособительных механизмов является сохранение постоянства внутренней среды - гомеостазис (гомеостаз) организма. Он основывается на принципе отрицательных обратных связей. При нарушении гомеостаза организм стремится его восстановить. В 1968 году была выдвинута идея гомеокинез а, развивающего идеи гомеостаза. В живых организмах практически все процессы носят колебательный характер. Поэтому предполагается, что живой организм есть сложно организованная система нелинейных колебательных структур или осцилляторов различной природы.

Гомеокинез – постоянство внутренней среды в этих условиях – обеспечивается в результате воздействия на колебательные процессы в осцилляторах. С точки зрения гомеокинеза значение процессов управления в живых организмах состоит в поддержании осцилляторной деятельности основных неустойчивых элементов системы так, чтобы амплитуда колебаний не была ни очень большой, ни очень маленькой.

3.3. Регулирующие системы организма.

М.М.Амосов выделяет в организме четыре регулирующие системы, соответствующие различным структурам, возникающим в процессе эволюции: 1) гуморальная неспецифическая:; 2) гуморальная специфическая; 3) нейровегетативная; 4) нейроанимальная.

Регулирующие системы взаимосвязаны, причем каждая эволюционно более молодая развивается на основе более старых и остается под их регулирующем воздействием, хотя и в свою очередь может оказывать на них влияние через обратные связи. Чем моложе система, тем ýже ее специализация и тем быстрее она развивается.

Первая регулирующая система – гуморальная неспецифическая – охватывает все клетки организма, объединенные путем обмена веществ через внутреннюю среду организма (кровь, лимфа, различные тканевые жидкости). Регулирующая функция клеток заключается в том, что в процессе жизнедеятельности путем изменения интенсивности синтеза ферментов, регулирующих соответствующие химические реакции, они поддерживают постоянство внутренней среды организма.

В то же время каждая клетка представляет саморегулирующуюся систему, в которой все внутренние процессы управляются регулирующими подсистемами (органоидами клетки) по программам, записанным в молекулах ДНК и РНК. Внутриклеточные процессы, особенно происходящие в специализированных клетках, объединенных в органы и ткани, составляют основу жизнедеятельности всего организма в целом.

Вторая регулирующая система – гуморальная специфическая. Она представлена сложной, построенной по иерархическому принципу сетью эндокринных желез, возглавляемой гипофизом. Действующим агентом в ней являются гормоны, которые вырабатываются железами постоянно или под действием нервных импульсов из вышележащих регулирующих систем, под действием гормонов других желез или, наконец, «снизу» под влиянием изменения состава крови.

Регулирующие воздействия второй системы направлены главным образом на активность внутренних органов. Система имеет тесные прямые и обратные связи как с первой системой, так и с вышележащими – третьей и четвертой. В основном деятельность внутренних органов регулируется через эти связи. Однако некоторые органы в этом отношении являются относительно независимыми, так как имеют собственные регулирующие подсистемы в виде местных нервных узлов (например, сердце) или эндокринных воздействий (почки, печень).

Третья регулирующая система – нейровегетативная. Она представлена главным образом вегетативной (парасимпатической и симпатической) частью центральной нервной системы и имеет иерархическую структуру, состоящую из местных сплетений, сегментарных узлов, главных центров в подкорковой части и коры головного мозга, оказывающей регулирующее влияние на нижележащие образования. Активным началом в ней являются вырабатываемые в клетках нервные импульсы и медиаторы, действующие местно на соответствующие органы и системы. Основным элементом действия этой системы является рефлекс. Рефлекторные пути, как правило, заложены от рождения и через них осуществляются безусловные рефлексы.

Соподчиненная сложная структура организма позволяет формировать сложную иерархию рефлексов, управляющих внутренними органами по заложенной в регулирующей системе программе. Кроме того, третья регулирующая система через посредство высших вегетативных центров корректирует гомеостаз всех важнейших систем организма. Третья регулирующая система тесно связана со второй, и часто они совместно регулируют определенную функцию организма (например, кровяное давление). Органы, объединенные в функциональную систему, могут иметь на этом уровне также и местные регулирующие механизмы.

Четвертая регулирующая система – нейроанимальная (или нейросоматическая). Она представлена преимущественно анимальной частью центральной нервной системы (ЦНС): кора головного мозга, подкорковые и стволовые отделы, спинной мозг и периферические нервные стволы. Механизм действия системы нервно-рефлекторный. Эта регулирующая система управляет преимущественно двигательным аппаратом – мышцами. Регулирование на четвертом. высшем уровне обеспечивает выполнение сложных двигательных актов, а у человека также поведения и воздействия на окружающие предметы (трудовая деятельность).

В верхнем этаже системы – в коре головного мозга – запрограммированы модели поведения в виде последовательностей (алгоритмов) элементарных двигательных актов. Такими программами являются инстинкты (пищевой, оборонительный, половой), а у человека еще программа социального поведения. Сравнивая инстинкт с программой, можно считать рефлексы, с помощью которых он осуществляется, иерархией подпрограмм, вплоть до частных функций мышечных клеток.

Н.М.Амосов считал, что все элементы и системы организма, начиная с клетки и заканчивая ЦНС, работают по определенным программам (алгоритмам). Эти программы заложены в элементах и подсистемах организма. Причем на более низких уровнях организации эти программы имеют предопределенный характер, а на более высоких они могут в значительной мере изменяться по содержанию и последовательности действий в зависимости от состояния организма и внешних воздействий. Эта способность достигает наивысшей степени у головного мозга, который, как писал В.В.Парин, «…является наиболее совершенной из (всех) самоорганизующихся систем».

Одним из элементов реализации программ деятельности в нервной системе является рефлекс. Основные программы - программы жизнеобеспечения- вырабатывались организмом в процессе эволюции, закреплялись в ЦНС и передавались по наследству. Это программы безусловных рефлексов (пищевой, оборонительной, половой и т.д.). Более высокоразвитые организмы вырабатывают программы в течение всей жизни в порядке приспособления к изменяющимся условиям и закрепления приобретенного опыта головным мозгом. Это условно-рефлекторные реакции.

Однако условный рефлекс далеко не исчерпывает всей программы деятельности головного мозга, в котором создаются новые программы, продиктованные какими-либо текущими обстоятельствами или потребностями момента. Реакция головного мозга в этих условиях зависит не только от поступающей информации, но и от всего предшествующего, сохраняющегося в памяти опыта. Получив новую информацию, головной мозг не только осуществляет и координирует цепь ответных условно-рефлекторных реакций организма, но и сопоставляет полученную информация с какими-то заранее установленными и сохраняющимися в памяти критериями и в зависимости от результата сопоставления принимает соответствующие решения. Так формируется сложная цепь рефлексов, составляющих поведение высших животных и человека.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: