Ecologia si conceptele sale ierarhice ca sisteme. Tipologia sistemelor. Caracteristici speciale ale sistemelor deschise.

Ecologia si conceptele sale ierarhice ca sisteme. Tipologia sistemelor. Caracteristici speciale ale sistemelor deschise.

Sistemul este unitatea organizatorica a materiei. Stugren (1975) arata ca Universul nu este o ingramadire intamplatoare de de particole ci dimpotriva este un fenomen de ordonare, un sistem ( complex de elemente sau procese care se afla permanenta in interactiune. Notiunea de sistem in aceasta acceptiune nu are sensul si semnificatia de clasificare, de ordonare (ca in botanica sau zoologie) ci este vorba de o proprietate generala de structura a materiei, unde se tine cont deci de caracterul si modul de organizare, de nivelul de organizare a partilor intr-un intreg si deci si de tipurile de legaturi si interactiuni ale elementelor ca parti componente ale intregului. Sistemuleste deci un grup de obiecte materiale intre care se desfasoara interactiuni reciproce si rezulta un ansamblu anitar cu o calitate proprie, o actiune comuna a intregului (Stugren 1965).

Materia apare sub forma de substanta si energie.Einstein a aratat ca cele doua forme de manifestare ale materiei sunt reversibile in principiu, deci orice sistem material poate ceda aluia substanta (masa) si energie si poate de asemenea, sa accepte la randul lui, substanta si energie, de la alt sistem. Pornind de la acest principiu, dar si din punctul de vedere al relatiilor cu mediul, Prigogine (1954) a impartit sistemele materiale in 3 categorii:

- izolate: nu schimba nici substanta nici energie cu exteriorul; un asemenea sistem se mentine doar pe baza resurselor proprii insa transformarile energetice ale unui sistem izolat nu pot functiona la infinit (energia se transforma treptat-treptat in caldura, care nu este in intregime recuperata iar sistemul izolat degenereaza prin moarte termica). De retinut ca asemenea sisteme practic nu exista in natura ci sunt doar "o abstractizare fizico-matematica a unui aspecxt al realitatii obiective". Aceste sisteme sunt doar "teoretice". dar luarea lor in discutie este utila pentru ca reprezinta o stare "ideala" a unui sistem (Botnariuc 1976), iar diferite stiinte opereaza cu asemenea stari ideale, neceare teoretic dar inexistente in natura

- inchise: nu schimba cu exteriorul substanta ci doar energie; studiile arata insa ca de fapt nu exista sisteme complet inchise iar pe langa energie se schimba si substanta. Un vas cu apa ermetic inchis nu are cu exteriorul un schimb de substanta ci numai de energie: daca aerul din jurul vasului se raceste sistemul va ceda din caldura sa iar daca se incalzeste, apa va absorbi caldura. Din punct de vedere al termodinamicii acest tip de sisteme tind spre stare termodinamica cea mai probabila si unde energia libera a sistemului tinde catre un minim iar entropia tinde catre valoarea maxima. Exista si sisteme naturale apropiate de cele inchise. Astfel este Pamantul (daca se face abstractie de aspectele de substanta: praf cosmic, meteoriti etc) si chiar biosfera poate fi considerata un sistem inchis, daca intervalul de timp la care ne referim se limiteaza doar la atat cat exista organismele (pe acest interval parametrii fizico-chimici se schimba putin incat pot fi considerati constanti

- deschise: schimba cu exteriorul atat substanta cat si energie; in aceasta categorie intra cele mai multe sisteme, atat biologice cat si cele fara de viata (lac, rau, cadavru, stanca etc). Sistemul biologic este unul deschis dar de o calitate superioara deoarece pe langa schimbul de substanta si energie se desfasoara si un schimb de informatii (cel de al treilea tip de interactiuni in lumea vie).

Sistemul biologic (viu). Sistemul biologic este considerat a fi un sistem deschis automat, autogenerator, autodeclansator, integral, informational, dinamic, antientropic, autocinetic, telenomic, autoreproducator, nelinier, oscilator, anizotrop, cu retroactiune etc.

☺ - toate sistemele vii sunt sisteme deschise (mai corect spus    - sisteme semideschise, deoarece nu pot fi absolut "permeabile"); intre ele si mediu exista un permanent schimb de substanta (ex. ciclurile biogeochimice), energie (fluxul energetic sub forma de electroni) si de informatie (sustin procesele de autoreglare si adaptare);

☺ - sistemul biologic este capabil de autodirijare si autoreglarea activitatilor pe care le deruleaza;

☺ - biosistemele sunt capabile de autoregenerare si autoreproducere;

☺ - toate biosistemele au o structura cvasi-ordonata, fiind formate din componente (subsisteme) de acelasi fel sau eterogene;

☺ - sistemele biologice sunt ierarhice: subsistemele se pot desprinde in anumite conditii din sistemul viu si devin ele sisteme independente, alcatuite la randul lor din alte subsisteme ordonate ierarhic;

Insusirile sistemelor biologice

♦ Revenind la Bertalanffy, el s-a ocupat numai de sistemele biologice (si a lasat in seama altora pe cele fizice, chimice sau de alta natura). Conform GTS, el a atribuit sistemelor biologice cateva caracteristici generale (caractere) deosebite de importante, cu tangenta la lamurirea domeniului remarcabil care este viata:

Caracterul istoric

Toate corpurile materiale sunt caracterizate de evolutie, deci de miscare si transformare. La sistemele biologice acest proces este calitativ, in comparatie cu formele lipsite de viata. In cazul uni sistem anaorganic, pentru a-i descifra structura si functiile este suficient sa cunoastem parametrii lui recenti, actuali. In cazul unui sistem biologic lucrurile se schimba: pentru a explica organizarea si comportamentul acestuia este insuficienta cunoasterea parametrilor actuali ci este nevoie de a fi cunoscut trecutul acelui sistem, istoria si evolutia sa, relatiile sale cu alte sisteme si cu mediul.

Caracterul informational

Spre deosebire de sistemele nevii, sistemele biologice, deschise, informationale, folosesc avantajul transformarilor energetice ca un mijloc pentru a prelua, prelucra si transmite informatiile. Datorita acestei activitati informationale, sistemele biologice se integreaza in mediu si transforma acest mediu.

Integralitatea

Este o trasatura importanta care consta in faptul ca un sistem deschis, cu toate insusirile partilor sale componente nu se va reduce la suma acestor insusiri ale partilor componente. Privit ca o entitate, un tot unitar, sistemul are astfel insusiri structurale si functionale noi si pe care nu le au partile sale componente analizate izolat (de ex. insusirile unui organism, populatii, biocenoza sunt diferite de insusirile partilor componente). Toate aceste insusiri noi rezuzlta tocmai din interactiunea permanenta dintre partile sistemului, de organizarea si modul lor de functionare in cadrul sistemului respectiv.

Programul

Este o trasatura asociata cu capacitatile structurale si functionale ale sistemului.. Este vorba de factori interni care determina un mod specific de reactie a sistemului la stimuli externi deci si modul cum va actiona sistemul asupra mediului. Apoi, structura unui sistem biologic nu este una rigida dar nici modul sau de functionare. In relatiile permanente dintre un sistem biologic si mediul de viata in permanenta schimbator sistemul trece prin diferite stari. Atunci cand ne referim la caracterul de program al unui sistem ne imaginam tocmai una din aceste stari posibile pe care le poate realiza sistemul, la un moment dat, dar numai in anumite limite care evident ca sunt impuse tocmai de modul sau de organizare. Fiind mai multe stari posibile ale unui sistem, este clar ca putem vorbi de mai multe programe.

Organizarea sistemica a naturii determina existenta in fiecare sistem, a unei ierarhii de programe.

Echilibrul dinamic

Este o stare caracteristica a sistemelor biologice. Este vorba de o stare stationara, ca o consecinta tipica a sistemelor deschise, aceea de a intretine un permanent schimb de substanta si energie cu sistemele inconjuratoare. Dupa cum am amintit anterior, la sistemele fara viata aceste relatii cu mediul duc treptat la dezorganizarea sistemului, deci la disparitia lui. De ex. o stanca in permanent contact cu mediul este dezagregata si transformasta in pietris si apoi in nisip. Daca dorim sa conservam aceste sisteme, aceasta depinde de gradul si nivelul de izolare fata de mediu inconjurator.

Spre deosebirea de acestea, sistemele vii, biologice, nu sunt niciodata intr-un asemenea echilibru iar procesele sale legate de metabolism duc la o stare stationara care este mentinuta la o anumita distanta de un echilibru adevarat datorita unui flux permanent de intrari - iesiri, de constructie - degradare a materialelor sale componente (Bertalamffy 1960).

Eterogenitatea interna

Orice sistem biologic, implicit ecologic, este compus din parti mai mult sau mai putin diferite. La orice nivel ar fi, tendinta sistemelor biologice este in sensul cresterii eterogenitatii lor interne. Acest aspect poate fi clar distins fie la nivelul dezvoltarii ontogenetice, fie filogenetic, fie la nivelul dezvoltarii biocenozelor sau ecosistemelor. Sistemele biologice nu tind insa spre o eterogenitate maxima deoarece intre diferitele parti copmponente ale unui sistem biologic se dezvolta corelatii multiple, iar cu cat sistemul respectiv este mai complex, cu atat si aceste corelatii sunt mai numeroase. Corelatiile acestea duc la o diminuare a incertitudinii in structura acelui sistem, la diminuarea nivelului informatiei deci la o diminuare a diversitatii. Deci un sistem biologic poate fi mentinut in niste conditii concrete ale existentei sale de o eterogenitate optima.

Autoreglarea

Intotdeauna, aceste influente care provin din mediu au tendinta de a creea dezechilibre la nivelul sistemului respectiv. Deci pentru a mentine integralitatea sistemului acesta trebuie sa anihileze actiunile mediului si sasi regleze toate procesele din interiorul sau pentru a asigura mentinerea sa in timp si spatiu. Cu alte cuvinte, pentru a asigura integralitate si echilibru dinamic sunt necesare mecanisme de autoreglare a sistemelor biologice, adica o functionare a acestora pe principii cibernetice.

Din punct de vedere al sistemului cibernetic, sistemul biologic are o organizare care ii permite    sa receptioneze informatie, sa o acumuleze, sa o prelucreze si sa-i asigure o circulatie fireasca intre elementele sale componente pentru ca final sa se realizeze un raspuns fidel al sistemului la mediu.

Pentru ca autoreglarea sa fie posibila este necesar ca raspunsul pe care il da sistemul sa poata fi comporat cu comanda care o primeste. Se deduce deci ca este necesar ca acea calitate a raspunsului sa fie comunicata din nou receptorului (cel care a primit semnalul initial), si astfel ca functionarea receptorului este conditionata de efectul produs. Cale de la RECEPTOR spre EFECTOR reprezinta conexiunea directa, iar calea inversa dela EFECTOR spre RECEPTOR este conexiunea inversa = retroactiune = feedback.

Omul a creat diferite sisteme tehnice care functioneaza dupa un asemenea principiu (ex. termostatele) dar dupa acelasi principiu functioneaza si mecanismele fiziologice de hoemostazie (ex. reglarea cantitatii de glucoza din sange, reglarea temperaturii corpului, reglarea presiunii sangelui, miscarea respiratorie etc).

Si la nivelul sistemelor ecologice exista aceleasi principii (ex. numarul de indivizi dintr-o populatie, raportul dintre populatiile dintr-un ecosistem etc).

Conexiunea inversa, ca rezultat al interactiunilor dintre elementele componente ale unui sistem este un fenomen universal comun tuturor sistemelor deschise, din cele ami diverse domenii (mediu anorganic, tehnic, biologic, social, astronomic).

Conexiunea inversa (feedback) construita pe categoria interactiunii este cheia care explica ordinea in Univers (Klaus 1963).