2.4.2. Параметры системы

1. Сложность структуры системы (С) зависит от количества элементов (n) и числом связей (m) между ними. Если в какой-то системе исследуется число частных дискретных состояний, то сложность системы () определяется логарифмом числа связей.

Система по сложности условно классифицируются условным образом. Системы имеющие до 1000 состояний (0<C<3) относятся к простым; до 1000000 состояний (3<C<6) относятся к сложным; более 1000000 состояний – к очень сложным.

Все биосистемы относятся к очень сложным, начиная с биосистем самых низких уровней организации. Например, единичный вирус имеет число биологически значимых молекулярных состояний, превышает 10⁶.

Другой критерий сложности структуры системы связаны с ее поведением, т.е. с ее реакцией на внешнее воздействие. Если система способна к акту решения, т.е. к выбору альтернативного поведения, в том числе и с помощью случайного механизма, то такая решающая система считается сложной.

Сложная, будет и любая система, включающая в себя в качестве подсистемы хотя бы одну решающую систему. Из этого следует, что любая биосистема является очень сложной.

2. Разнообразие состава. Включает как разнообразие элементов, так и разнообразие взаимосвязей между ними. Разнообразие состава – важнейший параметр, от которого зависит устойчивость потенциальная эффективность и приспособленность системы.

Этот параметр имеет количественные характеристики:

- по показателю Г.Симпсона:

–относительная численность (частота встречаемости) i-го вида элемента в совокупности n-видов.

-по показателю Шеннона:

V, V_s – индексы разнообразия.

_- это относительная частота (численность) встречаемости i-го вида элементов совокупности n-видов ().

Эти показатели важны при количественной оценке биоразнообразия в экосистеме и принципиально отличаются от числа представленных в ней видов.

3. Количество информации в системе. Вычисление разнообразия по формуле Шеннона – это частный случай расчета количества информации для оценки неопределенности функционирования системы (Н)

Р_i – вероятность реализации i-го события.

–количество информации, соответствующее этому конкретному событию.

Подобную оценку делают с помощью энтропии. Аналогично этой формуле при определении энтропии символ P_i будет означать, что система находится в i-м состоянии.

К_Б = 1,3807∙10^-23 , .

Энтропия как термодинамическая функция состояния системы мера необратимого рассеяния энергии при ее превращении выступает здесь как мера вероятностной неупорядоченности, как мера хаотизации элементов системы.

4. Связь информации с энергетикой системы.

У любой системы может быть два состояния: возбужденное и основное. Эти состояния равновероятны. Тогда

Служит как информационный эквивалент энтропии.

()

Информационный эквивалент энергии:

.

Информация сама по себе энергетически дешевая.

5. Относительная организация системы. Оценка относительной организации системы зависит (R) от сложности и разнообразия состава.

По параметру R системы делятся на 3 группы:

1. R мало; 0<R<0.1 – система считается вероятностной, неустойчивой, обладающей малой жесткостью и способной гибко изменять свое состояние;

2. R сравнительно велико; 0.3<R<1 – такая система считается детерминированной, т.е. консервативной, жесткой, устойчивой;

3. R – промежуточное значение; 0.1<R<0.3 – квазидетерминированные системы.

Большинство природных систем имеет вероятностный или квазидетерминированный характер. Организмы, как квазидетерминированные системы обладают иерархией структур и функций. В них по мере усложнения организации возрастает разнообразие системных качеств. В ходе эволюционных систем образуются и приобретают все большее значение структуры и механизмы управления, которые у животных доходят до появления ЦНС.

В отличие от них природные вероятностные системы состоящие из большего числа слабо скорелированых индивидуумов могут обладать иерархией положительных особей, но не нуждаются в выделенной внутренней системы управления (нет ЦНС).

Они способны к самоподдерживанию и во многих случаях без каких-либо центральных регуляторов обнаруживают удивительно тонкую и точную множественную авторегуляцию.

ВЫВОД:

Таким образом, образование биосистем, ее структурная и функциональная организация полностью опосредованы обменными процессами с окружающей средой.

Эффективность использования энергии ОС во всем многообразии ее потоков (солнечной энергии, химической и механической энергии) лежит в основе устойчивого равновесия и эволюционного развития биосистемы.

Все законы функционирования биосистемы и ее основные параметры так или иначе объединяются наличием диссипативных структур в биосистемах всех организации.