Интегративные свойства природных систем

Тема 3.2. Системные уровни организации материи

созвездия (участки звёздного неба, содержащие группы звёзд с характерным рисунком) и др.

Иерархичность природных структур как отражение системности природы: структуры данного уровня входят как подсистемы в структуру более высокого уровня, обладающую интегративными свойствами

Иерархические ряды природных систем:

— физических (фундаментальные частицы — составные элементарные частицы — атомные ядра — атомы — молекулы — макроскопические тела)

— химических (атом — молекула — макромолекула – вещество)

— астрономических (звёзды с их планетными системами — галактики — скопления галактик — сверхскопления галактик)

Каждый из объектов Природы может иметь достаточно сложное строение, не сводимое к сумме компонентов. Качественную определенность объект имеет только как целостное образование. Т.е. целостность является фактором качественной определенности объекта. Проявлениями сложности можно считать внутреннюю структуру объекта и ее устойчивость. С методологической точки зрения это значит, что каждому объекту присущ эффект системности.

Структура(от лат.structuraстроение, расположение, порядок) – внутреннее строение, совокупность устойчивых связей объекта, обеспечивающих его целостность и тождественность самому себе, т. е. сохранение основных свойств при различных внешних и внутренних изменениях.

Система(от греч.σύστημα, «составленный») – множество элементов, находящихся в отношениях и связях друг с другом, которое образует определенную целостность, единство.

Свойства систем

1. целостность— первичность целого по отношению к частям;
2. неаддитивность— принципиальная несводимость свойств системы к сумме свойств составляющих её компонентов;
3. синергичность— однонаправленность (или целенаправленность) действий компонентов усиливает эффективность функционирования системы;

1. эмерджентность(лат.: «выбивающийся», англ.: «возникновение нового») — цели (функции) компонентов системы не всегда совпадают с целями (функциями) системы;

1. мультипликативность— как позитивные, так и негативные эффекты функционирования компонентов в системе обладают свойством умножения, а не сложения;
2. взаимодействиеивзаимозависимостьсистемы и внешней среды;
3. структурность— возможна декомпозиция системы на компоненты, устанавливание связей между ними;
4. иерархичность— каждый компонент системы может рассматриваться как система (подсистема) более широкой глобальной системы;
5. непрерывность функционирования и эволюции;
6. целенаправленность;
7. адаптивность— стремление их к состоянию устойчивого равновесия, которое предполагает адаптацию параметров системы к изменяющимся параметрам внешней среды (однако «неустойчивость» не во всех случаях является дисфункциональной для системы, она может выступать и в качестве условия динамического развития);
8. альтернативность путей функционирования и развития;
9. наследственность;
10. приоритет интересов системы более широкого (глобального) уровня перед интересами её компонентов;
11. надежность— функционирования системы при выходе из строя одной из её компонент, сохраняемость проектных значений параметров системы в течение запланированного периода.

Источник

Тема 2-03-02. Системные уровни организации материи

Занимаемые площади – это аддитивный показатель. Само по себе наращивание библиотечных площадей не даст нового качества, если, например, читателям трудно найти книгу в каталоге, приходится долго ожидать заказанную литературу, отсутствуют современные средства для работы с информацией (компьютерные терминалы, копировальные устройства и так далее)

способ расстановки книг по полкам в книгохранилище (случайный, алфавитный, тематический и тому подобный)

количество томов в библиотеке или печатных знаков в них

Количество томов или печатных знаков – это аддитивные, а не интегративные свойства. Можно забить огромные залы миллионными тиражами книги, написанной любимым вождем, – нового качества по сравнению с домашней полочкой это не даст.

полнота охвата профильных для библиотеки областей знания или культуры

Характерными общими чертами природных систем являются …

Понятие «комплементарный» относится к частной ситуации, когда два элемента системы в том или ином отношении дополняют друг друга (например, ключ и замок; фермент и молекула, реакцию с участием которой он катализирует; нуклеотиды гуанин и цитозин; нуклеотиды аденин и тимин; классическая клоунская пара – высокий грустный клоун и развесёлый коротышка). Задание же требует указать общие свойства природных систем.

Аддитивность (то есть равенство какого-либо свойства множества сумме соответствующих свойств его элементов) означает отсутствие нового качества при объединении элементов. Поэтому аддитивность более характерна для совокупностей, чем для систем.

Примерами проявления интегративных свойств у природных систем служат …

равенство массы молекулы сумме масс составляющих ее атомов

Это проявление не интегративных, а аддитивных свойств, которые подчиняются закону простого сложения.

способность к чрезвычайно избирательному катализу у белковых (полипептидных) молекул, состоящих из достаточно большого числа аминокислот

возможность полностью свести свойства живого организма к физическим и химическим свойствам веществ, из которых он состоит

Это утверждение выражает несистемный подход к пониманию взаимоотношений структурных уровней организации материи – редукционизм. На самом деле живой организм, как любая система, обладает такими свойствами (активный обмен веществ, эффективные механизмы самовоспроизводства и т.д.), которыми никакое вещество, входящее в его состав, само по себе не обладает.

невозможность полностью свести свойства живого организма к физическим и химическим свойствам веществ, из которых он состоит

Согласно концепции редукционизма, …

явление жизни обусловлено наличием в живых системах особых нематериальных сверхъестественных факторов

Выбранное утверждение отражает суть не редукционизма, а другой, но тоже несистемной концепции – витализма.

свойства живого организма полностью определяются свойствами атомов, из которых он состоит

каждый природный объект представляет собой систему и, в свою очередь, является элементом другой системы

Данное утверждение выражает собой суть системного подхода к пониманию организации материального мира. Редукционизм же – это несистемная концепция, согласно которой природа – иерархия не систем, а совокупностей.

явления в сложных системах могут быть полностью объяснены на основе закономерностей, свойственных более простым системам

Установите соответствие между свойством системы и примером проявления этого свойства: 1) проявление интегративных свойств 2) проявление аддитивных свойств 3) проявление иерархичности систем

в химических расчетах масса молекулы принимается равной сумме масс атомов, из которых она состоит

ни одна из аминокислот, входящих в состав белковой молекулы, не обладает свойствами, которые присущи молекуле белка

молекула белка не имеет свойств, которыми хоть в какой-то степени не обладают аминокислоты, из которых белок построен

молекулы состоят из атомов, а атомы – из ядер и электронов

Установите соответствие между характерной чертой живых систем и одним из ее проявлений: 1) иерархичность 2) открытость 3) целостность

биосфера существует и развивается за счет постоянного притока солнечной энергии и биогенного круговорота веществ и элементов в ней

любая составная часть организма имеет специальное назначение и выполняет строго определенную функцию

живая система представляет собой множество взаимосвязанных согласованных во времени и пространстве процессов

в состав живой клетки входят органеллы, которые представляют собой комплексы биоорганических макромолекул

Установите соответствие между принципом расстановки книг по полкам и системным свойством библиотеки, которое порождается этим принципом: 1) на каждой полке стоят книги, близкие по тематике 2) на каждой полке стоят книги, близкие по размеру и цвету переплета 3) на каждой полке стоят книги, фамилии авторов которых начинаются с одной и той же буквы

легкость подбора литературы для студентов разных факультетов

быстрота поиска книги по ее библиографическому описанию

хорошее эстетическое впечатление от библиотеки

возможность быстрого поиска книг, содержащих заданное словосочетание

Соотнесите начало и окончание фразы. 1. Свойство системы, которым обладают также и ее элементы и которое равно сумме этих свойств компонентов системы, называется … 2. Свойство системы, которым не обладает никакой ее отдельно взятый элемент, возникающее в результате взаимодействия ее элементов и присущее только системе как целому, называется … 3. Способ структурной организации, при котором каждая система служит элементом другой системы с более высоким уровнем организации и новыми свойствами, называется …

Примером проявления интегративных свойств у природных систем служит(-ат) …

способность к избирательному катализу у белковых молекул, состоящих из большого числа аминокислотных остатков

возможность полностью свести свойства живого организма к свойствам веществ, из которых он состоит

равенство массы молекулы сумме масс составляющих ее атомов

мощные поля тяготения у гигантских галактик, состоящих из сотен миллиардов звезд

Источник

Тема 2. Системные уровни организации материи

Тема 5. Особенности биологического уровня организации материи

Иерархическая организация живого: клетка – единица живого

Иерархическая организация природных биологических систем:

биополимеры – органеллы – клетки – ткани – органы – организмы – популяции – виды

Иерархическая организация природных экологических систем:

особь – популяция – биоценоз – биогеоценоз – экосистемы более высокого ранга (саванна, тайга, океан) – биосфера)

Химический состав живого: элементы-органогены, макроэлементы, макроэлементы, их основная роль в живом

Химический состав живого: атом углерода – главный элемент живого, его уникальные особенности:

— способность атомов связываться друг с другом с образованием разнообразных структур, являющихся несущей основой органических молекул

— способность связываться с другими атомами близких радиусов (кислородом, азотом, серой) с образованием менее прочных связей (возникновение функциональных групп), которые обусловливают химическую активность органических соединений

Химический состав живого: вода, ее роль в живых организмах:

— высокая полярность воды и как следствие – химическая активность и высокая растворяющая способность

— высокая теплоемкость воды, высокие теплоты испарения и плавления – основа для поддержания температурного гомеостаза живых организмов и регулирования тепла планеты

— аномальная плотность в твердом состоянии – причина существования жизни в замерзающих водоемах

— высокое поверхностное натяжение – жизнь на поверхности гидросферы, передвижение растворов по сосудам растений

Химический состав живого: особенности органических биополимеров как высокомолекулярных соединений – высокая молекулярная масса, способность образовывать надмолекулярные структуры, разнообразие строения и свойств

Симметрия и асимметрия живого

Хиральность молекул живого

Гомеостаз как относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды живой системы

Каталитический характер химии живого

Специфические свойства ферментативного катализа: чрезвычайно высокие избирательность и скорость, главные причины которых – комплементарность фермента и реагента, высокомолекулярный характер фермента

Источник