СТРУКТУРА И ЕЕ ЗНАЧЕНИЕ В ОРГАНИЗАЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ

Система -- это комплекс элементов, находящихся во взаимодействии. В переводе с греческого это целое, составленное из частей, соединение.

Претерпев длительную историческую эволюцию, понятие система с середины XX в. становится одним из ключевых научных понятий.

Первичные представления о системе возникли в античной философии как упорядоченность и ценность бытия. Понятие система сейчас имеет чрезвычайно широкую область применения: практически каждый объект может быть рассмотрен как система.

Каждая система характеризуется не только наличием связей и отношений между образующими ее элементами, но и неразрывным единством с окружающей средой.

Можно выделить различные типы систем:

по характеру связи между частями и целым -- неорганические и органические;

по формам движения материи -- механические, физические, химические, физико-химические;

по отношению к движению -- статистические и динамические;

по видам изменений -- нефункциональные, функциональные, развивающиеся;

по характеру обмена со средой -- открытые и закрытые;

по степени организации -- простые и сложные;

по уровню развития -- низшие и высшие;

по характеру происхождения -- естественные, искусственные, смешанные;

по направлению развития -- прогрессивные и регрессивные.

Согласно одному из определений, целое -- это то, у чего не отсутствует ни одна из частей, состоя из которых, оно именуется целым. Целое обязательно предполагает системную организованность его компонентов.

Понятие целого отражает гармоническое единство и взаимодействие частей по определенной упорядоченной системе.

Родственность понятий целого и системы послужило основанием для не совсем верного их полного отождествления. В случае системы мы имеем дело не с отдельным объектом, а с группой взаимодействующих объектов, взаимно влияющих друг на друга. По мере дальнейшего совершенствования системы в сторону упорядоченности ее компонентов, она может перейти в целостность. Понятие целого характеризует не только множественность составляющих компонентов, но и то, что связь и взаимодействие частей являются закономерными, возникающими из внутренних потребностей развития частей и целого.

Поэтому целое есть особого рода система. Понятие целого является отражением внутренне необходимого, органического характера взаимосвязи компонентов системы, причем иногда изменение одного из компонентов с неизбежностью вызывает то или иное изменение в другом, а нередко и всей системы.

Свойства и механизм целого как более высокого уровня организации по сравнению с организующими его частями не могут быть объяснены только через суммирование свойств и моментов действия этих частей, рассматриваемых изолированно друг от друга. Новые свойства целого возникают в результате взаимодействия его частей, поэтому, чтобы знать целое, надо наряду со знанием особенностей частей знать закон организации целого, т.е. закон объединения частей.

Поскольку целое как качественная определенность является результатом взаимодействия его компонентов, необходимо остановиться на их характеристике. Являясь составляющими системы или целого, компоненты вступают в различные отношения между собой. Отношения между элементами могут быть разделены на "элемент -- структура" и "часть -- целое". В системе целого наблюдается подчиненность частей целому. Система целого характерна тем, что она может создать недостающие ей органы.

Элемент -- это такой компонент предмета, который может быть безразличен к специфике предмета. В категории структуры могут найти отношение связи и отношения между элементами, безразличными к его специфике.

Часть -- это тоже составной компонент предмета, но, в отличие от элемента, часть -- это компонент, который не безразличен к специфике предмета как целого (например, стол состоит из частей -- крышки и ножек, а также элементов -- скрепляющих части шурупов, болтов, которые можно применять для крепления других предметов: шкафов, тумб и т.д.)

Живой организм как целое состоит из многих компонентов. Одни из них будут просто элементами, другие в то же время и частями. Частями являются лишь такие компоненты, которым присущи функции жизни (обмен веществ и т.д.): внеклеточное живое вещество; клетка; ткань; орган; система органов.

Всем им присущи функции живого, все они выполняют свои специфические функции в системе организации целого. Поэтому часть -- это такой компонент целого, функционирование которого определено природой, сущностью самого целого.

Кроме частей в организме имеются и другие компоненты, которые сами по себе не обладают функциями жизни, т.е. являются неживыми компонентами. Это элементы. Неживые элементы имеются на всех уровнях системной организации живой материи:

· в протоплазме клетки -- зерна крахмала, капли жира, кристаллы;

· в многоклеточном организме к числу неживых компонентов, не обладающих собственным обменом веществ и способностью к самовоспроизведению, относятся волосы, когти, рога, копыта, перья.

Таким образом, часть и элемент составляют необходимые компоненты организации живого как целостной системы. Без элементов (неживых компонентов) невозможно функционирование частей (живых компонентов). Поэтому только совокупное единство и элементов и частей, т.е. неживых и живых компонентов, составляет системную организацию жизни, ее целостность.

Соотношение категорий часть и элемент весьма противоречиво. Содержание категории часть отличается от категории элемент: элементами являются все составные компоненты целого, независимо от того, выражается в них специфика целого или нет, а частями являются лишь те элементы, в которых непосредственно выражена специфика предмета как целого, поэтому категория части уже категории элемента. С другой стороны содержание категории части шире категории элемента, так как лишь определенная совокупность элементов составляет часть. И это можно показать применительно к любому целому.

Значит, существуют определенные уровни или границы в структурной организации целого, которые отделяют элементы от частей. В то же время различие между категориями часть и элемент являются весьма относительными, так как они могут взаимопревращаться, например, органы или клетки, функционируя, подвергаются разрушению, значит, из частей превращаются в элементы и наоборот, они снова строятся из неживого, т.е. элементов, и становятся частями. Элементы, не выведенные из организма, могут превращаться в солевые отложения, которые уже являются частью организма, причем довольно нежелательной.

Взаимодействие части и целого состоит в том, что одно предполагает другое, они едины и друг без друга существовать не могут. Не бывает целого без части и наоборот: нет частей вне целого. Часть становится частью лишь в системе целого. Часть приобретает свой смысл только благодаря целому, так же как и целое есть взаимодействие частей.

Во взаимодействии части и целого ведущая, определяющая роль принадлежит целому. Части организма не могут самостоятельно существовать. Представляя собой частные приспособительные структуры организма, части возникают в ходе развития эволюции ради целого организма.

Определяющую роль целого по отношению к частям в органической природе как нельзя лучше подтверждают явления автотомии и регенерации. Ящерица, схваченная за хвост, убегает, оставив кончик хвоста. То же самое происходит с клешнями крабов, раков. Автотомия, т.е. самоотсечение хвоста у ящерицы, клешней у крабов и раков, является защитной функцией, способствующей приспособлению организма, выработавшейся в эволюционном процессе. Организм жертвует своей частью в интересах спасения и сохранения целого.

Явление автотомии наблюдается в тех случаях, когда организм способен восстановить утраченную часть. Недостающая часть хвоста у ящерицы вырастает заново (но, правда, один раз). У крабов и раков тоже часто вырастают отломанные клешни. Значит, организм способен сначала потерять часть ради спасения целого, с тем чтобы потом эту часть восстановить.

Явление регенерации еще больше свидетельствует о подчиненности частей целому: целое обязательно требует выполнения в той или иной мере утраченных частей. Современная биология установила, что регенерационной способностью обладают не только низкоорганизованные существа (растения и простейшие), но и млекопитающие.

Существует несколько видов регенерации: восстанавливаются не только отдельные органы, но и целые организмы из отдельных его участков (гидра из кольца, вырезанного из середины ее тела, простейшие, коралловые полипы, кольчатые черви, морские звезды и т.д.). В русском фольклоре нам известен Змей-Горыныч, у которого добры-молодцы отрубали головы, тут же снова выраставшие... В общебиологическом плане регенерация может рассматриваться как способность взрослого организма к развитию.

Однако определяющая роль целого по отношению к частям не означает, что части лишены своей специфики. Определяющая роль целого предполагает не пассивную, а активную роль частей, направленную на обеспечение нормальной жизни организма как целого. Подчиняясь в общем системе целого, части сохраняют относительную самостоятельность и автономность. С одной стороны, части выступают как компоненты целого, а с другой -- они сами являются своеобразными целостными структурами, системами со своими специфическими функциями и структурами. В многоклеточном организме из всех частей именно клетки представляют наиболее высокий уровень целостности и индивидуальности.

То, что части сохраняют свою относительную самостоятельность и автономность, позволяет проводить относительную самостоятельность исследования отдельных систем органов: спинного мозга, вегетативной нервной системы, систем пищеварения и т.д., что имеет большое значение для практики. Пример тому -- исследование и раскрытие внутренних причин и механизмов относительной самостоятельности злокачественных опухолей.

Относительная самостоятельность частей в большей мере, чем животным, присуща растениям. Им свойственно образование одних частей из других -- вегетативное размножение. Каждому, наверное, в своей жизни приходилось видеть привитые, например, на яблоне черенки других растений.

Все изменения в организме и его частях идут в направлении наилучшего приспособления к постоянно меняющимся условиям окружающей среды. Французский зоолог М. Эдвардо говорил: "Природа совершенствует организм преимущественно посредством разделения труда". Тело живого организма как животного, так и растения похоже на мастерскую, где органы как члены мастерской функционируют для обеспечения жизнедеятельности организма как целого. У более совершенных организмов каждая часть выполняет свою определенную функцию, отличную от других. О степени дифференциации целого организма можно судить по числу разнородных частей. Но дифференциация органов организма не беспредельна: новые функции и новые органы появляются не в силу неограниченного стремления организма к разнообразию, а в силу строгой необходимости. Прежде чем прибегать к новым средствам, организм исчерпывает все средства, которыми располагает. Новые функции и новые органы появляются только тогда, когда старые функции и старые органы не удовлетворяют возрастающим потребностям организма.

Правильная оценка принципа дифференциации содержится у Ч. Дарвина: лучшим определением высоты организации служит степень дифференциации частей, а естественный отбор и приводит именно к этому в силу того, что отдельные части получают возможность с большим успехом выполнять свои функции.

С позиции естественного отбора, по Ч. Дарвину, можно выделить следующие причины и факторы, обеспечивающие дифференциацию частей:

1. Приспособление организма к окружающей среде -- основной фактор, обеспечивающий прогрессивную дифференциацию частей.

2. Необходимость разнообразить строение тела, так как чем разнообразнее строение тела, тем легче тело будет приспосабливаться к окружающей среде. Ч. Дарвин сказал: "Наибольшая сумма жизни осуществляется при наибольшем разнообразии строения".

3. Тенденция к приобретению наиболее совершенных форм, так как естественный отбор действует путем сохранения форм, обладающих преимуществами перед другими. Это ведет к постепенному повышению организации, лучшим выражением которой является дифференциация и специализация частей.

4. Осуществление единства с окружающей средой. Дифференциация является формой усиления и усложнения связей между организмом и средой.

5. Дифференциация происходит в единстве с противоположным процессом -- интеграцией, т.е. объединением и соподчинением частей в системе целого.

Тогда возникает вопрос: как же объяснить существование наряду с высшими множества низших форм? Оказывается, высокое развитие высших форм не влечет за собой обязательное вымирание тех групп, которые устроены проще, но непосредственно не конкурируют с высшими формами. Низшие формы будут долго сохраняться, если они хорошо приспособлены к более простым условиям существования.

Таким образом, возрастание дифференциации частей у организмов по мере прогрессивной эволюции является не абсолютным, а относительным. Эволюцию простейших Ч. Дарвин объяснял увеличением числа однородных частей, т.е. полимеризацией. В процессе эволюции выполнение той или иной функции закрепляется за соответствующей частью организма, естественный отбор усиливает такую специализацию и ограничивает возможность ее изменения в другом направлении.

Каждое явление так или иначе связано с бесчисленным множеством других явлений, которые вследствие взаимодействия с ним вносят в него соответствующие изменения. Но все, что неповторимо в явлении, что присуще только ему и отсутствует у других явлений, составляет единичное. Единичным выступают папиллярные узоры поверхности концов пальцев, так как у каждого человека они свои, неповторимые. Единичным для каждой нации является неповторимое в ее культуре, психологическом складе, языке, традициях, обычаях и т.д.

Обладая неповторимыми чертами, свойствами, каждое отдельное явление составляет часть единой материи, звено в бесконечной цепи ее развития. Поэтому каждое явление наряду с неповторимым должно иметь повторяющееся, свойственное не только ему, но и другим явлениям. Повторяющееся в явлениях, то, что присуще не одному, а многим явлениям, составляет общее. Общим в том или ином человеке является то, что он является разумным существом, его сознание отражает его общественное бытие и т.д., т.е. все то, что свойственно не только ему, но и другим людям.

Взаимосвязь единичного и общего проявляется как взаимосвязь целого и части. Ни общее, ни единичное не обладают самостоятельным существованием. Всякое общее лишь приблизительно охватывает предметы, всякое отдельное не полностью входит в общее, так как наряду с общим, отдельные предметы имеют единичное, наряду с повторяющимися свойствами -- неповторимые. Существуя в отдельных предметах, единичное и общее органически связаны между собой и при определенных условиях переходят друг в друга: единичное становится общим, а общее -- единичным.

Это наглядно иллюстрируется при анализе процесса возникновения и исчезновения тех или иных свойств и материальных образований живой природы. Оказываясь при расселении в различных условиях жизни, особи приобретают те или иные приспособленческие функции и свойства, которые по мере усиления тех или иных условий превращаются в общие свойства, характеризующие вначале разновидность, а затем и вид в целом. Если взять эти особи одного и того же вида из разных мест, отличающихся определенными чертами окружающей среды, или степень проявления этих черт, то можно обнаружить все ступени превращения того или иного свойства из единичного отклонения в общее свойство вида и, наоборот, общего свойства -- в единичное.

Как уже отмечалось, дифференциация -- это разделение целого на части, а интеграция -- это объединение соподчинением частей системе целого. При объединении системы, т.е. при переходе к макроуровню, происходит образование новой структуры, обладающей новыми специфическими качествами. Целое характеризуется новыми качествами и свойствами, не присущими отдельным частям, но возникающим в результате их взаимодействия в определенной системе связей.

Например, атомы различных химических элементов, известных из таблицы Д. Менделеева, соединяясь друг с другом, образуют молекулы. Разновидностей молекул уже сотни тысяч: примерно 50 тысяч неорганических, около миллиона органических. Если взять две молекулы водорода и одну молекулу кислорода, то из них можно получить две молекулы воды, но это совсем не означает, что молекула воды "унаследует" свойства составляющих ее частей. Получается совершенно новое образование, отличающееся даже агрегатным состоянием.

Химические элементы натрий и хлор, взятые порознь, не обладают теми свойствами, какими обладает их соединение -- известная всем поваренная соль. Однако как один атом кислорода и два атома водорода, из которых состоит вода, так и атомы натрия и хлора, из которых строится молекула поваренной соли, являясь частями целого, не теряются в этом целом, не сливаются с его качеством, а сохраняют свою специфическую качественную определенность, обладают известной особенностью и самостоятельностью, что позволяет им занимать в целом строго определенное место и играть строго определенную роль.

Целое всегда имеет особые свойства, отсутствующие у его частей, и не равно сумме элементов, не объединенных системообразующими связями. При сложении системного целого образующаяся интеграция подчиняется иным законам формирования, функционирования и эволюции.

Группа отдельно рассматриваемых деревьев, как и одно дерево, -- еще не лес. Для леса необходимо сочетание всех его экологических компонентов, составляющих именно эту экосистему, образование собственного биологического климата и т.п.

Процессы сборки в мире неживой природы очень сложны. Отсюда ясно, сколь же глубоки они в мире живого вещества и общества. Механическое сосредоточение химических элементов, тканей, органов не даст организма в целом, для этого требуются системная целостность, обмен веществ и множество других свойств данной биосистемы.

Рассматривая объединение отдельных элементов в систему, неизбежно сталкиваемся с необходимостью рассматривать ее как некоторый процесс, учитывающий ее историю, неопределенность, наследственность.

Существует специальная наука о поведении животных -- этология. Она изучает также особенности поведения стадных животных. Стадо северных оленей, например, становится стадом и начинает обладать присущими стаду свойствами лишь при достижении определенной численности. Несколько отдельных оленей, даже если они находятся вместе, не проявляют тех свойств совместного поведения, которые свойственны большому стаду. Если в стадо попадают домашние животные, то они в первую очередь становятся добычей волков.

Таким образом:

чтобы изучить поведение стада, его свойства как некоторой системы, недостаточно знать поведение отдельных животных. Механизм сборки особей -- процесс, требующий неизмеримо большего, чем изучение поведения отдельных животных. Этот процесс порождает определенное кооперативное поведение, обеспечивает оптимальное функционирование системы;

в процессе сборки возникают новые системные свойства, не выводимые из свойств объектов более низкого уровня. При переходе к изучению общественных характеристик человеческого общества это свойство коллективов и любых организаций общества приобретает важнейшее значение. В проблеме же коэволюции (т.е. совместного эволюционного развития) -- решающее;

развитие нашего мира на всех его уровнях -- это некоторый процесс непрерывного возникновения и разрушения новых систем, новых организационных структур. Механизмы сборки, определяющие процессы становления этих структурных систем, возникновение новых свойств, нового качества являются стержнем всего мирового развития.

Как уже говорилось, в случае сложноорганизованных объектов целое несводимо к сумме частей. Эта особенность любого целостного образования, которую можно назвать свойством интеграции, позволяет понять и все остальные черты целого. К этим чертам относятся:

возникновение нового в процессе развития;

появление новых типов целостности;

разделение целостных систем на органические и неорганические, основанное на том, что в неорганической системе (атом, молекула) свойства частей хотя и отражают природу целого, но все же определяются внутренней природой частей, тогда как в органической системе (биологические и социальные объекты) свойства частей целиком определяются свойствами целого.

Между частями и целым существует не простая функциональная зависимость, а значительно более сложная система разнокачественных связей, субординаций, управления, структурных, генетических связей и т.п., в рамках которых причина одновременно выступает как следствие, как предпосылка. Взаимосвязь частей такова, что она представляется не в виде линейного причинного ряда, а в виде своеобразного замкнутого круга, внутри которого каждый элемент связи является условием другого и обусловленного им.

Современное познание разрешает и известный познавательный парадокс: как познать целое раньше части, если это предполагает знание частей раньше целого? Он осуществляется одновременно? Выделяя части, мы анализируем их как элементы данного целого, в результате синтеза целое выступает как состоящее из частей. Изучение частей является единственным возможным путем изучения целого. В то же время результаты исследования частей входят в систему научного знания лишь благодаря тому, что они выступают как новое знание о целом.

Рассматривая алгоритм сборки частей в целое, можно выделить три механизма сборки:

механический детерминизм;

связь по типу корреляции;

связь по типу субординации.

Детерминизм -- это учение о закономерной, необходимой связи всех событий и явлений и их причинной обусловленности.

Механическому детерминизму подчинена при сборке вся неживая природа. В живой природе связь частей по принципу механической детерминации наиболее рельефно проявляется при наблюдении за ранними стадиями развития эмбриона. Исследование подобных связей получило применение в экспериментальной эмбриологии, которая сумела показать, каким образом формируется развитие первого зачатка, и этим глубоко раскрыла суть процессов формообразования в индивидуальном развитии.

Историческая полемика вокруг проблемы целостности складывалась так, что, ориентируясь лишь на механическую детерминацию частей в целом, сводили высшие типы целого лишь к простой сумме составляющих его частей.

Это приводило к формированию витализма как одного из ведущих направлений в сфере биологического познания. Виталистические представления были довольно широко распространены в биологии периода XVIII -- начала XIX в. Стремительное развитие биологического познания, накопление большого количества новых данных, бурное развитие исследований все больше свидетельствовали о том, что организм не является простым агрегатом атомов, молекул, клеток, что процессы жизнедеятельности нельзя объяснить лишь механическим воздействием, аддитивным суммированием элементарных физико-химических составляющих. Задача теоретико-познавательного осмысления этих данных, создания концепций целостности, преодолевающих ограниченность механицизма и витализма, была поставлена с новой остротой.

Коррелятивное взаимодействие частей -- это такая форма связи, при которой осуществляется взаимозависимая детерминация множества частей. В этой взаимозависимой детерминации основание детерминируется следствием: одна часть влияет на другую, которая, в свою очередь, изменяясь определенным образом, оказывает действие на причину, ее вызывающую. Например, существует корреляция между безрогостых коз и их короткошерстностью, голубыми глазами и глухотой у белых кошек и т.д. Можно привести примеры с демонстрациями, митингами, где возникают связи по типу корреляции.

Таким образом, связь по типу корреляции представляет собой такое взаимодействие, когда всякое изменение одной части отражается на остальных, и, в свою очередь, является ответом на изменение других частей, воздействующих на нее.

Связь по типу субординации подразумевает происхождение коррелированных частей из какой-то единой, общей основы. Самым существенным выражением господствующего отношения субординирующего фактора является преодоление ими замкнутого круга равнозначного отношения частей при коррелятивной связи и обеспечение саморазвития целостной системы. Саморазвитие живой системы является формой самоорганизации системы, причем достаточно своеобразной. Своеобразие ее заключается в том, что если саморегулирующиеся системы неживой природы являются конечными, угасающими, т.е. неспособными к самовоспроизведению самостоятельно, без активного вмешательства и поддержки внешних факторов, то саморегуляция живой природной системы характеризуется способностью к самовоспроизведению на основе самостоятельного создания внутренних предпосылок существования.

На уровне общественного проявления принцип субординации наиболее ярко проявляется на примере армии.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Моисеев Н. Человек и ноосфера. -- М.: Мол. гвардия, 1990.

2. Казначеев В.П. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере. -- Новосибирск: Наука, 1939.

3. Философские проблемы естествознания /Под ред. С.Т. Мелюхина. -- М.: Высш. шк., 2007.

4. Социальные аспекты экологических проблем. -- М.: Наука, 2004.

5. Мартынов А. Исповедимый путь. -- М.: Прометей, 1989. -- 166 с.

6. Китанович Б. Планета и цивилизация в опасности. -- М.: Мысль, 1985. -

7. Красилов В.А. Охрана природы, принципы, проблемы, приоритеты -- М: Наука, 2002

8. Подобедов И.С. Природные ресурсы земли и охрана окружающей среды. -- М.: Недра, 1982.

9. Никитин Д.П., Новиков Ю.В. Окружающая среда и человек. -- М.: Высш. шк., 2003. -- 415 с.

10. Киселев Н.Н. Мировоззрение и экология. -- Киев.: Науко-ва думка, 1990.

11. Карнешов C.Х. Концепции современного естествознания. -- М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. -- 520 с.

12. Концепции современного естествознания //Учебник для вузов. -- М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. -- 271 с.

13. Концепции современного естествознания //Учебник для вузов. -- Ростов н/Д: Феникс, 1997. -- 434 с.

14. Рузавин Т.Н. Концепции современного естествознания. -- М.: Культура и спорт, ЮНИТИ, 1997. -- 320 с.