Процесс организации и самоорганизации в живой природе

     Введение

     Вопрос  о живой природе является одним  из давних вопросов в биологии, поскольку  интерес к нему восходит еще к  античным векам. Дававшиеся в разные времена определения живой природы  не могли быть исчерпывающими из-за отсутствия достаточных данных. Лишь последующее развитие биологии привело  к новому пониманию сущности живой  пироды, определению свойств живого.

     Наш мир, все, что доступно в нем наблюдению претерпевают непрерывные изменения - мы наблюдаем его непрекращающуюся эволюцию. Главной причиной эволюции Ламарк считал присущее живой природе изначальное (заложенное Творцом) стремление к усложнению и самосовершенствованию своей организации. Вторым фактором эволюции он называл влияние внешней среды.

     Существует, к примеру, еще одна позиция. Согласно принципу Бора, существующим мы имеем право считать лишь то, что наблюдаемо или может быть сделано таковым. Следовательно, подобных сил не существует. Таким образом, все, что происходит вокруг нас, мы можем считать процессом самоорганизации, то есть процессом, идущим за счёт внутренних стимулов, не требующих вмешательства внешних факторов, не принадлежащих системе.

     Мы  видим два важных процесса, происходящих в живой природе – организация  и самоорганизация. Несомненно, каждый из этих процессов вносит свою «лепту», имеет свое определенное значение в  области живой природы.

     Именно  поэтому целью моей работы является подробное рассмотрение процессов  организации и самоорганизации. Задачей своей работы я ставлю определение сущности данных процессов, а также выявление их различий и общих черт. 
 

     Процесс организации и  самоорганизации  в живой природе

     1.Живая природа

     Природа  — материальный мир Вселенной, в сущности — основной объект изучения науки. В быту слово «природа» часто употребляется в значении естественная среда обитания (всё, что не создано человеком). Весь материальный мир можно разделить на две составляющие – неживую и живую природу.

     Неживая природа или косная материя представлена в виде вещества и поля, которые обладают энергией. Она организована в несколько уровней: элементарные частицы, атомы, химические элементы, небесные тела, звёзды, галактика и Вселенная. Вещество может пребывать в одном из нескольких агрегатных состояний (например: газ, жидкость, твёрдое тело, плазма).Расположив объекты Вселенной по размерам Сухонос С.И. обнаружил периодичность. Развитие Неживой природы привело к появлению Живой природы.

     Живая природа — совокупность организмов. Исследованием живой природы занимается биология (от греч. bios — жизнь и logos — учение, наука).

     Интерес к познанию живой природы возник у человека очень давно, еще в  первобытную эпоху, и был тесно  связан с его важнейшими потребностями: в пище, лекарствах, одежде, жилье  и т.п. Однако только в первых древних  цивилизациях люди стали целенаправленно  и систематически изучать живые  организмы, составлять перечни животных и растений, населяющих разные регионы  земли.¹

       Делится на пять царств: вирусы, бактерии, грибы, растения и животные. Живая природа организуется в экосистемы, которые составляют биосферу. Основной атрибут живой материи — генетическая информация, проявляющаяся в репликации и мутации. Развитие живой природы привело к появлению человечества. Мир живой природы предстает перед нами подвижным, изменчивым и удивительно разнообразным.

     Часто определение живого сводят к перечислению характерных свойств (или отличий  от неживой материи):

       сложная,  упорядоченная структура; 

       активная реакция на внешние  воздействия или раздражения;

       в процессе развития не только  изменяются, но и усложняются;

       способность  к размножению;

       способность передачи наследственной  информации от родителей к  потомкам;

     адаптируемость    к окружающей среде;

     получают  энергию из внешней среды, используя  ее на поддержание собственной упорядоченности.²

     Различают такие понятия, как среда и  условия существования организмов, а точнее способность их к организации  и самоорганизации в живой  природе.

     Рассмотрим  поподробнее данные процессы. 

     1.1.Организация в живой природе

     Под организацией системы понимается изменение ее структуры, обеспечивающее согласованное поведение, или функционирование системы, которое определяется внешними условиями.

     На  разную степень организации живой  материи обращали внимание ученые разных времен. Еще в прошлом столетии немецкий ботаник М.Шлейден говорил  о различном порядке организованности живых тел. К тому времени была создана клеточная теория живой  материи. Немецкий биолог-эволюционист Э.Геккель считал протоплазму клетки неоднородной и состоящей из частиц, названных им пластидулами. По мнению английского философа Г.Спенсера (1820—1903), пластидулы не статичны, а находятся в состоянии постоянной функциональной активности, в связи с чем они были названы физиологический единицами. Таким образом, утверждалась идея дискретности, т.е. делимости живой материи на составные части более низкой организации, которым приписывались вполне определенные функции.³

     Концепция структурных уровней живой материи  включает представления системности  и связанной с ней органической целостности живых организмов. Однако история теории систем начиналась с  механистического понимания организации  живой материи, в соответствии с  которым все «высшее» сводилось к «низшему»: процессы жизнедеятельности — к совокупности физико-химических реакций, а организация организма — к взаимодействию молекул, клеток, тканей, органов и т.п. Качественные особенности живых организмов отрицались. В то время один из представителей физиологического детерминизма, французский патофизиолог К.Бернар (1813—1878) считал, что все структуры и процессы в многоклеточном организме определяются внутренними причинами, природа которых пока не расшифрована.

     Исторически сложилось так, что понятие «структурные уровни» ввели не биологи, а философы. Концепция структурных уровней впервые была предложена в 20-х годах XX века. В соответствии с данной концепцией структурные уровни различаются не только по классам сложности, но и по закономерностям функционирования. Кроме того, концепция включает иерархию структурных уровней, в которой каждый последующий уровень входит в предыдущий, образуя таким образом единое целое, где низший уровень содержится в самом высоком. Таким образом, понятие уровней организации сливается с органической целостностью.

       Концепция структурных уровней  получила дальнейшее развитие. Она  наиболее полно отражает объективную  реальность, сложившуюся в ходе  исторического развития живой  природы. 

     1.2.Уровни организации живой природы

     Живая природа обладает сложной структурой. В ней выделяют следующие уровни: молекулярный, клеточный, организменный, популяционно-видовой, биоценотический  и биосферный.

     Молекулярный  –  наиболее древний уровень структуры  живой природы, граничащий с неживой  природой. На данном уровне изучается  химический состав и строение молекул  сложных органических веществ, входящих в состав клетки (белков, нуклеиновых  кислот и др.), а также выявляется роль нуклеиновых кислот в хранении наследственной информации, белков —  в образовании клеточных структур, в процессах жизнедеятельности  клетки.

     Клеточный уровень жизни, включающий в себя молекулярный. Рассматривает сложное  строение клетки, наличие в ней  оболочки, плазматической мембраны, ядра, цитоплазмы и других органоидов; присущие ей разнообразные процессы жизнедеятельности: рост, развитие, деление, обмен веществ, а также сходное строение и  жизнедеятельность клеток организмов растений, животных, грибов и бактерий.⁴

     Организменный уровень, включающий в себя молекулярный и клеточный. Изучает сходство организмов разных царств живой природы —  их клеточное строение, сходное строение клеток и протекающих в них  процессов жизнедеятельности и  выявляет  различия между растениями и животными в строении и способах питания, а также рассматривает связь организмов со средой обитания, их приспособленность к ней.

     Популяционно-видовой  — надорганизменный уровень жизни, включающий в себя организменный  уровень. В его внимании находятся  пищевые, территориальные и родственные  связи между особями вида, связь  их с факторами неживой природы, плюс к этому приуроченность экологических  закономерностей и эволюционных процессов к этому уровню.

     Биоценотический уровень жизни, представляющий собой  сообщество особей разных видов на определенной территории, связанных  различными внутривидовыми и межвидовыми  взаимоотношениями, а также факторами  неживой природы. Проявление на этом уровне экологических закономерностей  и эволюционных процессов.

     Биосферный  — высший уровень организации  жизни. Биосфера — биологическая  оболочка Земли, совокупность всего  живого населения. Круговорот веществ  и превращение энергии в биосфере — основа ее целостности, роль живых  организмов в нем. Роль солнечной  энергии в круговороте веществ, значение растений и фотосинтеза  в поглощении и использовании  солнечной энергии для поддержания  жизни всего многообразия видов  на Земле, сохранения равновесия. 

     1.3.Самоорганизация в живой природе

     Самоорганизация - это естественнонаучное выражение  процесса самодвижения материи. Способностью к самоорганизации обладают системы  живой и неживой природы, а  также искусственные системы. Самоорганизация характеризуется возникновением внутренне согласованного функционирования за счет внутренних связей и связей с внешней средой. Причем понятия функция и структура системы тесно взаимосвязаны; система организуется, т.е. изменяет структуру ради выполнения функции.  

     Вопрос  о взаимоотношении структуры  и функции - один из древних и традиционных в биологии. Аристотель, задавая  вопрос "ради чего существует орган?", отвечал: "ради выполнения определенной цели", т.е. функции. Для биологических объектов понятия функции и цели идентичны. Так, под функцией понимается, например, физиологическое отправление.  
    Рассматривая структуру и функцию, предпочтение отдают первичности в изменении функции. Однако наиболее правильно рассматривать диалектическую взаимосвязь и взаимообусловленность их изменений в процессе эволюции (изменение среды требует изменения функции; а она, в свою очередь, влияет на изменение структуры).  
    Растительное и животное царство дает множество убедительных примеров такой взаимообусловленности. Так, выход растений на сушу ознаменовался приобретением комплекса морфофизиологических новшеств, защитных покровов, проводящей системы, дифференциацией тела на органы и т.д. Благодаря этим изменениям, прежде всего, было достигнуто уменьшение потери воды от испарения и усиление ее движения по растению.

     Понятие «самоорганизация» означает упорядоченность  существования материальных динамических, т.е. качественно изменяющихся систем. В отличие от понятия «организация»  оно отражает особенности существования  динамических систем, которые сопровождаются их восхождением на все более высокие  уровни сложности и системной  упорядоченности или материальной организации.

     Существуют  два подхода к проблеме самоорганизации  систем, которые все чаще обсуждаются  в естественнонаучной и философской литературе. Это так называемые субстратный и функциональный подходы. К первому из них относят теорию происхождения жизни с вполне определенными особенностями вещественной основы биологических систем, т.е. со строго определенным составом элементов-органогенов и не менее определенной структурой входящих в живой организм химических соединений. Рациональный результат субстратного подхода к проблеме биогенеза - накопленная информация об отборе химических элементов и структур.

     В настоящие дни проблему самоорганизации  в живой и неживой природе  подробно изучает новая наука - синергетика, появившаяся в 70-е годы прошлого века и претендующая на описание движущихся сил эволюции любых объектов нашего мира. ⁵

     Главный мировоззренческий сдвиг, произведенной  синергетикой, можно выразить следующим  образом:

     - процессы разрушения и созидания,  деградации и эволюции во Вселенной, по меньшей мере, равноправны;

     - процессы созидания (нарастания  сложности и упорядоченности)  имеют единый алгоритм независимо  от природы систем, в которых  они осуществляются.

     Направленность  процессов самоорганизации обусловлена  внутренними свойствами объектов (подсистем) в их индивидуальном и коллективном проявлении, а также воздействиями  со стороны среды, в которую «погружена»  система.

     Процессы  самоорганизации происходят в среде  наряду с другими процессами, в  частности противоположной направленности, и могут в отдельные фазы существования  системы как преобладать над  последними (прогресс), так и уступать им (регресс). При этом система в  целом может иметь устойчивую тенденцию или претерпевать колебания  к эволюции либо деградации и распаду. Самоорганизация может иметь  в своей основе процесс преобразования или распада структуры, возникшей  ранее в результате процесса организации.

     Результатом самоорганизации становится возникновение, взаимодействие, также взаимосодействие (например, кооперация) и, возможно, регенерация  динамических объектов (подсистем) более  сложных в информационном смысле, чем элементы (объекты) среды, из которых  они возникают. Система и ее составляющие являются существенно динамическими  образованиями. 

Заключение

     Организацией системы – изменение ее структуры, обеспечивающее согласованное поведение, или функционирование системы, которое определяется внешними условиями.

     Самоорганизация - это естественнонаучное выражение  процесса самодвижения материи. Понятие самоорганизации в отличие от понятия организации выражает диалектический аспект последней, включая в себя в основном те организации, которые воплощены в сложных саморазвивающихся (относительно автономных) системах. Самоорганизацию можно наблюдать на всех уровнях организации материи, т.е. она является своего рода составляющим элементом организации. Под самоорганизацией понимается спонтанный процесс, в ходе которого возникает, воспроизводится или совершенствуется организация сложной динамической системы.

     Самоорганизация может иметь в своей основе процесс преобразования или распада  структуры, возникшей ранее в  результате процесса организации.

     Организация, в отличие от самоорганизации, может  характеризоваться, например, образованием однородных стабильных статических  структур.

     Но  самоорганизация и организация имеют в определениях общее начало – упорядочение, а также общим признаком для них является возрастание порядка вследствие протекания процессов, противоположных установлению термодинамического равновесия независимо взаимодействующих элементов среды (также удаления от хаоса по другим критериям).

     Из  всего вышесказанного можно заключить, что процессы организации и самоорганизации  имеют как различия, так и сходные  черты. К тому же они занимают важные позиции в живой природе, а  точнее в процессе эволюции живой  природы. 
 

Библиографический список

1. Наймушин А.И. Концепции современного естествознания. Учебно-методическое пособие и программа курса. Уфа, 2002.
2. Суханов А.Д., Голубева О.Н. КСЕ. М. 2000.
3. Концепции современного естествознания. Учебные пособия по для вузов 2000-2001 гг. издания.
4. Концепции современного естествознания. Учебное пособие. Под ред. С.И. Самыгина. Р/Д: «Феникс», 1997. – 448с.
5. Лавринеко В.Н., Ратникова В.П. КСЕ. М. 2000.
6. Горелов А.А. Концепция современного естествознания. – М.: Высшее образование. 2005. 335 с.
7. Учебник для вузов (под ред. проф.В.Н. Лавриненко, проф.В.П.Ратникова: 3-е изд., перераб. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2006. – 79 с.
8. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. М., Альфа-М, 2003.
9. Рузавин Г.Н. Концепции современного естествознания. М., ЮНИТИ, 2003.
10. Масленникова И.С., Дыбов А.М., Шапошникова Т.А. Концепции современного естествознания. - СПб, СПбГИЭУ. 2008.-283 с.
11. Лось В.А. Основы современного естествознания. Уч. пособие. М., ИНФРА, 2007. – 192 с.