Природные системы, их происхождение и развитие. Иерархия природных систем во Вселенной

Содержание

Введение

В течение последних 300 лет новейшей истории представление человека о мире и о его месте в мире основывалось на классической науке и философии рационализма, связанных в первую очередь с именами Ньютона и Декарта.

Это мировоззрение основывалось на суверенности человеческого разума по отношению к природе. В отношениях человека и природы активная роль отводится человеку, а природа рассматривается как объект познания, преобразования и, в конечном счете, покорения человеком. Неклассическая наука не вывела человеческое познание за пределы мировоззренческого субъективизма.

В современных условиях уже не "работает" субстанциональное представление о сущностных основах мира, как в материалистическом, так и идеалистическом вариантах.

Исчерпывает свои возможности и системный подход, который и по сей день до конца не утратил своей роли и стягивает науку жестким мировоззренческим корсетом. Все это превращается в тормоз человеческого познания и требует нового мировоззренческого подхода, отвечающего современным реалиям.

Целью данной работы является рассмотрение функционирование природных систем на грани хаоса и порядка. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

1) Определить, что такое природные  системы, их происхождение и развитие;

2) Выделить основные закономерности  развития природных систем, и их устойчивости;

3) Рассмотреть природные системы  на грани хаоса и порядка.

Глава 1. Природные системы, их происхождение и развитие. Иерархия природных систем во Вселенной

Природные системы – это наиболее общие и первичные элементы в познании основных закономерностей и процессов современного естествознания. Для эффективности научного подхода в специальной литературе обычно различают понятия собственно «Природа» и «Природная система».

Природа в широком смысле слова охватывает весь материально-энергетический и информационный мир Вселенной (универсум Вселенной). Традиционно этот термин, такое толкование природы противопоставляется Человечеству как одухотворенной или «познающей самое себя» субстанции. Фактически же Человечество так же может быть включено в состав данного понятия «Природа» как его часть.

При рассмотрении системы «Общество-природа» обычно под понятием природа подразумевается следующее: совокупность естественных условий существования человеческого общества, на которую прямо или косвенно воздействует человечество, с которой оно связано в хозяйственной деятельности. [1;56]

Другое понятие, центральное для нашего исследования, «Природная система» отличается от понятия «Природа» тем, что это уже более узкий рабочий термин, активно используемый в современной науке. Теперь перейдем к непосредственному определению данного явления.

Природная система в самом общем виде может быть представлена как любая вещественно-энергетическая или концептуальная совокупность взаимосвязанных составляющих, объединенных прямыми и обратными связями в некоторое единство. В более динамичном плане природную систему можно понимать как множество однородных или разнородных отдельностей, находящихся в определенных более прочных, чем с окружающей средой отношениях и связях друг с другом, и поэтому образующих некую целостность, единство. Природная система более высокого иерархического уровня, есть саморазвивающаяся и саморегулирующаяся определенным образом упорядоченная материально- энергетическая совокупность, существующая и управляемая как относительно устойчивое единое целое за счет взаимодействия, распределения и перераспределения имеющихся, поступающих извне и продуцируемых этой совокупностью веществ, энергии, информации, и обеспечивающая преобладание внутренних связей (в том числе перемещений вещества, энергии и передачи информации) над внешними.

Таким образом, природная система – это система, составленная естественными структурами и образованиями (подсистемами), группирующимися в функциональные-экологические или средообразующие-компоненты на высших уровнях иерархической организации. Примерами природных систем высших уровней организации  могут выступать следующие: популяция, консорция, биогеоценоз, биом, биосфера.

Как и всякая система природная система имеет иерархический характер соотношения в себе подобными снаружи и ее элементов друг с другом внутри.

Причем рядоположенность в иерархии строго определяется последовательностью генезиса природных систем от неживого уровня к живому, т.е. уровню экологических систем.

Иерархию природных систем можно представить как соподчинение функциональных систем Вселенной, при котором меньшие подсистемы составляют большие системы, сами являющиеся подсистемами более крупных систем. Например, элементарные частицы составляют атомы, а последние, в сою очередь, - молекулы и т.д.

Иногда структурные подсистемы пространственно выходят за рамки своих систем (например, ботаническая синузия может выходить за границы биогеоценоза). То же наблюдается в отношении потоков вещества природных макросистем (круговороты веществ в них не замкнуты). В одних случаях системы и их надсистемы оказываются относительно независимыми образованиями (например, особь в популяции); в других случаях эта самостоятельность намного меньше (например, орган в организме, клетка в живой ткани). Однако независимость подсистемы ограничена определенным временем (даже особь вне популяции долго находиться не может). Особенно важно это учитывать при анализе больших природных систем, только кажущихся автономными. 

Надсистема образуется в результате дупликации (удвоения) или чаще полимеризации (множественности) принципиально сходных систем или несистемных блоков с образованием у вновь сложившейся совокупности особых, обычно более сложных и отсутствующих у подсистем качеств. Именно в этом смысле говорится о соподчинении системы, ее надсистемы и подсистем.

В самом общем виде структурные уровни организации природных систем можно выстроить следующим иерархическим порядком:

1. Геокосмический ряд включает в себя такие составляющие его уровни как Вселенная, Галактика, Солнечная система, Космосфера Земли, Материк, Равнина или Горная страна;
2. Экосистемный ряд включает такие уровни: Биосфера, Экосистемы суши и океана, Природный пояс, Ландшафт, Биогеоценоз.
3. Биоценотический ряд состоит из таких элементов как: Ландшафтная биота, биономический тип, биоценоз, консорция, синузия, зооцены.
4. Экобиосистемный ряд вбирает в себя такие компоненты как: Экологическая пирамида, трофический комплекс, энерго-пищевая сеть, экологическая популяция, микропопуляция, экомоформа.
5. Биосистемный ряд включает в себя: Вид, популяция, репродуктивная группа, особь, орган, ткань, клетка, органелла.
6. Корпускулярно-геотический ряд раскрывается через такие уровни как: Геома, Геологическая порода, минерал, кристалл, молекула, атом, элементарная частица.  

2. Основные закономерности развития природных систем

Каждая природная система, как было уже указано, обязательно включена в какую-либо иерархическую соподчиненность с другими системами. При этом важно отследить те закономерности и механизмы, согласно которым данные природные системы функционируют. Особенно среди таких законов можно выделить системогенетический закон и закон последовательности прохождения фаз развития.

Системогенетический закон предполагает, что многие природные системы, в том числе геологические образования, экосистемы в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной форме эволюционный путь развития своей системной структуры.

Этот закон обусловливает необходимость учета при управлении природными процессами закономерного прохождения ими определенных, в том числе промежуточных, фаз, исключение которых ведет к невозможности достижения желаемых целей. Например, восстановление леса в тайге не редко происходит со сменой пород: сначала вырастают кустарники, затем лиственные деревья, затем хвойные деревья – пионеры, замещаемые основными лесообразователями. Если желательно ускорение процесса восстановления темнохвойных лесов, предыдущие фазы не следует слишком резко искусственно укорачивать.

Закон последовательности прохождения фаз развития предполагает, что фазы развития природной системы могут следовать лишь в эволюционно-закрепленном порядке, обычно от относительно простого к сложному, как правило, без выпадения промежуточных этапов. Например, метаморфоз насекомых с полным превращением  может идти лишь в направлении яйцо – личинка – куколка – имаго без выпадения или смен последовательности любой из фаз. Этот закон – логическое следствие диалектической историчности природы: ничто не может индивидуально сначала умереть, а потом лишь родиться или пройти развитие от старости к молодости. 

Существенное значение имеет закон развития природной системы за счет окружающей ее среды.

Согласно этому закону, любая природная система может развиваться только за счет использования материально-энергетических и информационных возможностей окружающей ее среды. Абсолютно изолированное саморазвитие невозможно. Закон есть следствие из начал термодинамики. Он имеет чрезвычайно важное теоретическое и практическое значение благодаря основным своим следствиям:

1. Абсолютное безотходное производство невозможно (оно равносильно созданию «вечного» двигателя).
2. Любая более высокоорганизованная биотическая система (например, вид живого), используя и видоизменяя среду жизни, представляет потенциальную угрозу для более низкоорганизованных систем. Благодаря этому в земной биосфере невозможно повторное зарождение жизни – она будет уничтожена существующими организмами.
3. Биосфера Земли как система развивается не только за счет ресурсов планеты, но опосредованно за счет и под управляющим воздействием космических систем, прежде всего Солнечной.

Согласно первому следствию, мы можем рассчитывать лишь на малоотходное производство, поэтому первым этапом развития технологии должна быть их малая ресурсоемкость, вторым этапом будет создание цикличности производств и третьим – организация разумного захоронения неминуемых остатков и нейтрализация неустранимых энергетических отходов. Представление, будто биосфера работает по принципу безотходности, неточно, т.к. накапливаются в результате круговорота и осадочные породы. 

3. Законы устойчивости природных систем

Сначала дадим краткую характеристику устойчивости системы. Устойчивость природной системы – это есть, прежде всего, способность системы оставаться относительно неизмененной в течении определенного периода вопреки внешним и внутренним возмущениям.

Наиболее ярко характеризуют данные закономерности существования природных систем закон оптимальности и закон внутреннего динамического развития.

Закон оптимальности гласит, что с наибольшей эффективностью любая природная система функционирует в некоторых пространственно-временных пределах, или никакая система не может сужаться и расширяться до бесконечности. Например, млекопитающее не может быть мельче и крупнее тех размеров, при которых оно способно рождать живых детенышей и вскармливать их своим молоком. Никакой целостный организм не в состоянии превысить критические размеры, обеспечивающие поддержание его энергетики.

Закон внутреннего динамического равновесия предполагает, что вещество, энергия, информация и динамические качества отдельных природных систем и их иерархии взаимосвязаны настолько, что любое изменение одного из них, из этих показателей вызывает сопутствующие функционально-структурные количественные и качественные перемены, сохраняющие общую сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических качеств систем, где эти изменения происходят, или в их иерархии.

Согласно этому закону, в практической сфере любое местное преобразование природы вызывает в глобальной совокупности биосферы и в ее крупнейших подразделениях ответные реакции, приводящие к относительной неизменности эколого-экономического потенциала (по правилу Гришкина кафтана), увеличение которого возможно лишь путем значительного возрастания энергетических вложений.

4. Исторические формы отношения человека к природе

• Античная философия космоцентрична, космос понимается как неразделенность природы и человека. Греческие философы не противопоставляют природу человеку. Благая жизнь мыслится не иначе, как в согласии и гармонии с природой.
• Средневековая христианская философия понимает природу как последнее звено лестницы, которая ведет вниз, от Бога к человеку и от человека к природе. Человек, развивая свои духовные силы, стремится к возвышению над природой. Иногда дело доходит до умерщвления плоти. В глобальном масштабе человек средневековья не меньше, чем человек античности, подчинен природным закономерностям и ритмам.
• В Новое время природа впервые становится объектом тщательного научного анализа и вместе с тем поприщем активной практической деятельности человека, масштабы которой в силу успехов капитализма постоянно нарастают. Природа понимается как объект приложения сил человека в соответствии с данными естественных наук, физики, химии, биологии.
• В ХХ веке (20-е годы) на фоне превращения деятельности человека в планетарную силу, которая не только созидает, но и разрушает, русским мыслителем В. И. Вернадским и французскими философами Т. де Шарденом и Е. Ле-Руа вырабатывается концепция ноосферы. Ноосфера - это область господства разума. Имеется в виду, что к ХХ веку единство природы и человека достигло нового качественного уровня. Теперь человек должен руководить ходом природных процессов. И делать это следует на основе разума. Вера в силу разума объединяет философов ноосферы с философами Нового времени.