УДК 167/168.521
СИСТЕМНЫЙ МЕТОД В БИОЛОГИЧЕСКОМ ПОЗНАНИИ
Системний аналіз є незмінним атрибутом біологічного пізнання. Його застосування дозволяє відкрити механізм взаємодії між елементами біологічної системи. Виділяють сумативні та інтеграційні системи утворення, які відрізняються за ступенем інтегрованості елементів у ціле. Біологічна система являє собою відображення системного принципу організації живої природи. Наводиться перелік основних елементів системного аналізу біологічних об'єктів.
Ключові слова: система, системний аналіз, систематика, біологічне пізнання.
Системный анализ является неизменным атрибутом биологического познания. Его применение позволяет раскрыть механизм взаимодействия между элементами биологической системы. Принято выделять суммативные и интегративные системные образования, которые различаются степенью интегрированности элементов в целое. Биологическая систематика представляет собой отражение системного принципа организации живой природы. Приводится перечень основных элементов системного анализа биологических объектов.
Ключевые слова: система, системный анализ, систематика, биологическое познание.
Systemic analysis is invariable aspect of biological studies. It using help to open mechanism of interaction between elements biological system. There are additional and integrational systems of formation, which differ from degree of integration elements in the whole. Biological system is the reflect of systematic principles organization living matter. There is list basic elements of systemic analysis biological objects.
Key words: system, system analyze, systematic.
Использование системного подхода для описания различных состояний биологических объектов является неизменным атрибутом научного поиска. Однако само понятие «система» и вытекающий из него методологический подход зачастую в научной литературе трактуется по-разному. Причем зачастую определения и комментарии к ним носят взаимоисключающий характер. Отметим лишь тот факт, что наличие элементарных единиц и механизм их взаимодействия являются основными системными признаками.
Процесс выделения элемента (низшего уровня анализа, своеобразного «атома» системы) можно рассматривать в качестве ключевого при анализе биологических систем. Так, если в качестве элемента нами выбирается клетка, то мы можем представлять объект как многоклеточный, исследуя переход от свойств одноклеточности к свойствам многоклеточного организма. Если выбрать элементарным уровнем органный уровень (уровень органов), то организм предстаёт как единство органов и их систем. Популяционно-видовое рассмотрение базируется на организменном уровне как элементе системы. Поднимаясь выше по лестнице анализа, мы переходим к экологическим системам, где элементом является вид.
Выделим следующий перечень основных системных свойств: 1) наличие частей – элементов, компонентов системы; 2) интегративная связь между элементами; 3) структура и наличие структурного взаимодействия; 4) цель, целесообразность функционирования; 5) функционирование биологической системы есть следствие реализации её внутренней цели развития; 6) коммуникативное взаимодействие между элементами и уровнями элементов; 7) историческое развитие, или эволюционирование; 8) реагирование системы на внутренние и внешние факторы; 9) управление поведением системы; 10) информационный и энергетический обмен.
Различают два основных класса систем – суммативные и интегративные. Суммативные системы принято рассматривать как сумму составляющих их элементов, свойства подобной системы полностью продиктованы свойствами составляющих её элементов. Такие системы подобны конгломератам, потеря или привнесение нового элемента относительно незначительно сказывается на состоянии системы (как правило, это неорганические системы или временные скопления живых организмов). Степень интегрирования элементов в них проявляется минимально. Кроме того, в таких образованиях не принято выделять иерархическую структуру соподчинения элементов. Образования подобного типа относятся к нестабильным объединениям и легко разрушаются под воздействием внешних или внутренних факторов.
Интегративная система существенно отличается от аддитивной (суммативной), что проявляется в следующем: 1) усиление степени взаимодействия между элементами; 2) утрата или приобретение элементами новых качественных свойств; 3) образование новых элементов и их группировок; 4) структурная организация элементов в подсистемы; 5) появление новых качественных свойств, которые не сводимы к сумме свойств её элементов.
Интегративность является своеобразным мостом, связывающим такие понятия, как «целостность» и «системность». Степень интегрирования отражает возможность «перехода» от аддитивного в собственно системно-целостное состояние. Биологические системы могут иметь различную степень целостности, которой соответствует различная степень взаимосвязи между её элементами.
В системе-агрегате существование и свойства элементов в незначительной степени зависит от целого (например, колония кораллов). Напротив, в системно-целостном образовании (например, единичная особь млекопитающего) целое зависит от частей. При разрушении (или только частичном повреждении) связи между элементами системы объект утрачивает значительную долю своих свойств.
Системы, в том числе и биологические, способны образовывать конгломераты. Две системы, которые интегрированы между собой, образуют новую единицу, надсистему, свойства которой не аддитивны. Данное положение легло в основу произошедшего в биологии перехода от типологического к популяционно-видовому мышлению, которое на данном этапе является ведущим в биологическом познании. Особенно при построении эволюционных и экологических концепций.
При типологическом подходе биологические структуры (организм, вид и т.п.) принято рассматривать как самодостаточные вне их связей с иными органическими и неорганическими образованиями. Напротив, популяционно-видовое мышление настаивает на том, что живое находится в постоянном взаимодействии с окружающей средой (как биологической, так и физической) и его понимание невозможно без учета данной специфики.
Системная классификация биологических объектов является непосредственным отображением представлений о системной организации живого. Она строится на постулате о том, что возможно представить биологические объекты в виде строго организованной иерархической системы.
Если проанализировать становление систематики, то следует обозначить ряд ключевых понятий, повлиявших на этот процесс, а именно:
– закладка представлений о таких понятиях, как вид и род (Аристотель), т.е. формирование позиции, согласно которой, единичные сущности (в данном случае это живые организмы) возможно систематизировать;
– метод аналогий (Аристотель). Данный подход позволяет отнести сходные объекты к одной категории;
– метод гомологий, который позволяет развести по различным систематическим единицам объекты внешне подобные, но не имеющие сходного генеалогического происхождения;
– трансформизм (Ж. Бюффон и др.) – указывает на то, что виды способны к изменениям внутри рода;
– униформизм – схожесть появления подобных биологических форм в разные геологические эпохи, что подчеркнуло значимость археологии для систематики;
– признание единства плана строения живых существ (Жофруа Сент-Илер);
– иерархическая организация живого (Аристотель, К. Линней).
В этой системе биологические объекты объединяются в группы, расположенные на различных иерархических уровнях. В порядке убывания они располагаются так: царство, тип (отдел у растений), класс, отряд (порядок у растений), семейство, род, вид. В случаях затрудненной классификации допускается использование промежуточных таксономических уровней (подотряд, надсемейство и т.п.).
На каждом иерархическом уровне может находиться несколько таксонов, но все они отличаются друг от друга, поскольку члены каждого таксона обладают общим набором диагностических признаков, характерных для всех организмов предшествовавших таксономических уровней более высокого порядка. Однако каждый таксон обладает только ему присущими признаками, что позволяет дифференцировать его как отличную таксономическую единицу.
Отметим, что, несмотря на существенное продвижение и внедрение новых таксономических критериев (молекулярное или генное родство), современная систематика ещё очень далека от достижения полной систематизации органических форм. Особенно это касается «проблемных» таксономических групп (простейшие, насекомые, водоросли и многие другие). В этих группах наблюдается как параллельное и независимое существование различных таксономических систем (систем, предложенных разными авторами), так и постоянная «перетасовка» организмов по таксономической шкале.
Живое представляет собой неразрывную взаимосвязь структуры и функции биологического объекта. Понятие структурности интегрировано с представлениями о функционировании, т.к. именно структура обеспечивает «действующий механизм», координируя поведение элементов. Такое положение особенно верно в отношении биологических систем, т.к. составляющие их элементы обладают большей способностью подстраиваться под требования системы из-за гибкости и пластичности внутренних механизмов управления.
Применительно к биосистемам принято выделять следующие разновидности структурной организации. Во-первых, статическую структуру, которая отражает взаимодействие между элементами, при условии, что биосистема находится в положении, близком к динамическому равновесию и нет как внутренних, так и внешних возмущающих воздействий. Такая структура характеризует систему как статичную единицу и указывает только на разнокачественность её элементов. Она отражает лишь «голую схему строения», инертную по своей природе. Её можно рассматривать в качестве сиюминутного среза структуры, как «мертвую сущность».
Во-вторых, функциональную структуру, отражающую динамизм системы, её реагирование на внешние и внутренние факторы. Такая структура является следствием взаимодействия элементов при совместном функционировании. Главным условием функциональной стабильности системы является поддержание её параметров на уровне устойчивого равновесия.
Способность биосистемы реагировать на внешние факторы не вызывает сомнения уже потому, что она адекватно реагирует в реальной ситуации, отвечая перестройками механизма взаимодействия между элементами своего системного образования. Если под действием внешних условий в данном сообществе происходит изменение численного баланса между различными кастами насекомых, то в действие вступают два компенсаторных механизма: 1) самка-основательница колонии откладывает яйца, из которых в последующем разовьются особи «необходимой» социальной специализации; 2) рабочие пчёлы, ухаживая за личинками, посредством специфических механизмов кормления и поддерживая заданный температурный режим, также стимулируют появление «нужных» (биосоциальной системе) элементов (особей). Иными словами, внешнее воздействие и связанное с ним изменение структуры социальной системы (изменение баланса между кастами) биосообщества вызывает внутри системы «работу», направленную на компенсацию этого воздействия.
Приведем перечень базовых положений системного анализа биологических объектов, среди них выделим следующие:
– любой биологический объект (организм, вид и т.п.) представляет собой открытую, неравновесную, саморазвивающуюся, самовоспроизводящуюся, саморегулируемую систему. Протекающие в ней процессы характеризуются упорядоченностью и направлены на самообновление и воспроизведение системы в целом;
– открытость живой системы проявляется в процессе обмена веществом, энергией и информацией с окружающей средой;
– неравновестность выражается в её неизбежном и постоянном изменении. Всем живым существам свойственно прежде всего самопроизвольное изменение своего состояния, которое не вызвано внешними причинами, а продиктовано внутренними процессами, что существенно отличает их от неорганических образований;
– самовозобновляемость системы состоит в постоянной замене разрушенных или поврежденных элементов на вновь восстановленные или синтезированные. Система стремится к поддержанию внутреннего «комфортного» состояния (поддержание гомеостаза);
– проявление всех системных свойств биологической системы контролируется действием естественного отбора, который формирует механизмы, направленные на сохранение целостности системы;
– непосредственные причины, определяющие способность биологических систем к саморазвитию, – структурно функциональные особенности белков и нуклеиновых кислот, механизмы старения и обновления органического тела, а также схемы поведенческого взаимодействия между организмами;
– активность биологической системы проявляется в её избирательности по отношению к пищевым ресурсам, энергии, информации, в раздражимости, в образовании новых веществ и соединений
– процесс трансформации вещества в живом теле выражается в многоступенчатых каталитических реакциях, которые образуют линейные и разветвленные цепи, замкнутые циклы. Упорядоченность системы этих реакций обеспечивается механизмами генетического контроля метаболизма.
Системный анализ является неизменным атрибутом биологического познания. Он позволяет проявить механизм взаимодействия элементов, составляющих биологическую систему, представленную как единое системно целостное образование.
Рецензент: к. філос. н. Тарароєв Я.В.