Эволюция устойчивости различных организованностей.

 

Всё живое построено из белковых, полимерных молекул – очень непрочного материала. Именно такой, непрочный материал оказался наиболее пригодным для эволюции. Непрочность, мобильность, плюс управление (регенерация) – это новый способ сохранения гомеостаза, появившийся в форме жизни. Размножение – это замена старого, изношенного на новое, но несколько отличающегося от старого. Схематически эволюция устойчивости природных систем приведена на рис.2.13.1, где Q_k, Q_p – энергия кинетическая и потенциальная; S – энтропия; Y – информация и управление

Эволюция – это высший способ самосохранения. Эволюция – это замена не только элементов, но и модернизация всей конструкции.

Атомы существуют миллиарды лет. Их устойчивость определяется только кинетической энергией элементов и потенциальной энергией связей.. Молекулы - это уже динамичные, мобильные системы. Молекулы возникают и распадаются в ходе химических превращений. Макромолекулы менее устойчивы по сравнению с мономерами. Минимум устойчивости располагается где-то в области белковых молекул, т.к. это самые крупные полимерные цепи (ДНК еще более длинная молекула). Последующее повышение устойчивости определяется появлением управления. Поле «деятельности» классической энтропии ограничено атомарными и молекулярными системами (жидкости, газы, твердые тела). Живые системы приобрели другие способы самосохранения. Их устойчивость есть сложная функция минимум четырех переменных: Q_k Q_p, S, Y. Поэтому попытка охарактеризовать деятельность живого только одним из этих четырех параметров (энтропией) явно не продуктивна. Следует подчеркнуть, что живые объекты - это не стационарные структуры, а постоянно трансформирующиеся (онтогенез, филогенез) образования, в которых постоянно заменяются и видоизменяются элементы. Связи в них лабильные. Живые объекты это не стационарные структуры, а скорее процессы, и их деятельность направлена на стабилизацию процессов. Наращивая устойчивость в своей экологической нише, живое жертвует своими возможностями выживания в других нишах. Например, большинство рыб живет только в воде, но минералы могут существовать везде, кроме звезд. Катастрофы, изменяющие параметры экологических ниш, приводили к массовым вымираниям ряда живых существ [241]. Энтропия Больцмана способна характеризовать устойчивость только равновесных систем (структур), но не устойчивость процессов, взаимодействий, т.к. в своей математической модели он исключил все виды взаимодействий.

Человек научился носить свою экологическую нишу с собой, создавая искусственную среду обитания. Космические станции, подводные аппараты, полярные жилища – это замкнутые экологические ниши. Человек маневрирует, создавая «броню», но также делает попытки стабилизировать параметры внешней среды. Сельское хозяйство, животноводство это стабилизаторы, гаранты от ресурсных потрясений.

Эволюция не всегда означает усложнение. Живые системы, эволюционируя, приспосабливаются к своей экологической нише. Если условия в нише стабильные, то система управления адаптируется к ним и может упроститься. Примером тому являются паразиты, поселившиеся в организме хозяина (гельминты). Они не нуждаются в механизме добывания пищи. Температура и влажность здесь всегда постоянная, поэтому стремление к рациональности привело к сильному упрощению их организмов.

Выводы

1. Классическая энтропия Больцмана способна адекватно характеризовать только простые молекулярные системы, где взаимодействие между элементами системы минимально.

2. Использование понятия энтропия для характеристики биологических систем очень ограниченно, так как поведение и состояние их зависит от множества других факторов и процессы взаимодействия в них являются основой их существования.

3. Живое для сохранения гомеостаза использует управление.

4. Сохранение гомеостаза живого возможно как путем повышения энергопотребления, так и путем экономии, сокращения энергопотребления.

5. Универсальной характеристикой систем всех уровней является устойчивость.

6. Энтропия, как мера устойчивости, работает только на уровне молекулярных систем.

7. Каждый уровень сложности обеспечивает свою устойчивость индивидуальным набором параметров.