Негэнтропия против энтропии
Термодинамический аспект изучения биокибернетической системы позволил ввести ряд специальных количественных характеристик ее организации. Так, по способности различных видов энергии к превращениям в другие формы Л. Бриллюэн оценил наиболее высоко механическую и электрическую энергию, на среднее место поставил химическую и на последнее — тепловую. Принимая в качестве меры неупорядоченности тепловой энергии энтропию (S), а для оценки степени упорядоченности — негэнтропию (N), он предложил количественную характеристику организации системы исходя из того, что высококачественные виды энергии отражают удельный вес упорядоченных, а низкокачественные — случайных отношений между элементами системы.
Открытая неравновесная живая система находится под совокупным влиянием термодинамических, физических и химических законов, которые по-разному изменяют величины N и S. Так, второй закон термодинамики допускает лишь такие преобразования энергии, которые ведут к необратимому накоплению тепловой, т. е. способствуют увеличению энтропии, а следовательно, снижают степень организованности системы.
Использование различных физических превращений, особенно при высокой связности элементов системы, может лишь задержать рост энтропии и уменьшение негэнтропии, но не в состоянии остановить дезорганизацию системы. И только многостадийные химические процессы основного обмена веществ, которые могут протекать как по эндотермическому (с поглощением тепла), так и по экзотермическому (с выделением тепла) типу и изменять структуру физических связей, способны использовать низкокачественную тепловую энергию для производства высококачественной ее формы, т. е. уменьшать энтропию, увеличивать негэнтропию, а следовательно, повышать организованность системы за счет углубления энтропии в окружающей среде.
|
|
|
С этой точки зрения становятся понятными условия возникновения свойств самоорганизации в сложных вероятностных биокибернетических системах. Сложность и многообразие химических реакций обусловливают преобразование потоков тепловой энергии в химические и физические виды энергии упорядоченных связей. При этом наступает повышение химической и физической связности, что ведет к дальнейшему уменьшению энтропии и тем самым еще более усиливает процессы упорядоченности структур системы. На этом этапе действует механизм положительной обратной связи. Однако по мере возрастания организованности системы в ней сокращается объем неупорядоченно мигрирующей энергии. Эти отношения по типу отрицательной обратной связи удерживают показатель организации от превышения оптимального уровня.
|
|
|
С открытым характером живых систем связано и своеобразное течение их реакций на внешние 
воздействия. Если в закрытых системах изменение, например, активности ферментов, действующих на различные звенья цепи химических превращений, может лишь замедлить или ускорить достижение определенного стационарного состояния, то в открытой системе такое изменение не только повлияет на скорость реакции, но и приведет систему к новому положению «равновесия».
Рис. 14. Реакция открытой системы на внешнее воздействие
Причем это новое стационарное положение будет достигаться не прямым путем через промежуточные значения, а путем предварительного «выброса» в экстремальное состояние (рис. 14). Однако, как указьшает И. И. Шмальгаузен, «все биологические системы являются ограниченно открытыми», так как каналы их связи с внешней средой контролируются и регулируются самой системой в соответствии с ее состоянием. Это действительно для всех уровней биологической организации. Так, обмен веществ клетки во "многом зависит от влияний нуклеопротеидов ядра и активности энзимов, поведение особи животного от состояния его нервной системы, голода, насыщения, половых мотиваций, взаимодействие вида с окружающей средой — от внутривидового естественного отбора.
Дата добавления: 2016-01-04; просмотров: 28; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!