Системный подход в биологии

Понятие системы и её структура

С точки зрения методологии, любое сложное биологическое явление нельзя описать лишь одним фактором — все явления природы определяются множеством составляющих. Чтобы понять, как работает живая материя, наука использует понятие системы.

Система представляет собой совокупность объектов или элементов, которые объединены между собой формой регулярных взаимодействий.

Важно различать два типа свойств, которые можно наблюдать при объединении элементов:

• Совокупные свойства — это банальная общая сумма свойств всех частей. В этом случае элементы просто находятся рядом, но не меняют друг друга.
• Системные свойства — это ключевая особенность любой истинной системы. В результате тесных взаимодействий у неё возникают новые целостные характеристики, которые радикально отличаются от изначальных свойств составляющих её компонентов.

Совокупность всех связей и взаимодействий элементов внутри системы принято называть структурой.

Методология системного подхода

Системный подход выступает методологической основой биологии. Это особая исследовательская тактика, которая позволяет разбирать на части и анализировать сложноорганизованные объекты без потери их целостного смысла.

Методология изучения систем абсолютно любых видов базируется на строгом алгоритме:

1. Определение элементов. На первом этапе необходимо выявить все составные части, образующие изучаемую систему.
2. Установление структуры. Выясняется, как именно элементы взаимодействуют друг с другом, определяется характер и сила связей между ними.
3. Оценка внешней среды. Определяются внешние факторы окружающей среды, которые контактируют с системой, а также измеряется характер и сила этих внешних воздействий.

История и развитие теории

Формирование системного подхода исторически происходило на базе естественных наук, двигаясь от физики к химии, а затем — к биологии. Развитие этого направления связано с трудами нескольких выдающихся ученых.

Юстус фон Либих (1803–1873) стал основоположником факториальной экологии. Еще в середине XIX века он сформулировал идеи, максимально близкие к современному пониманию системного подхода. Он настаивал на необходимости распознавать части сложного явления, изучать их природу, свойства и, что самое главное, соотношения между ними.

Огромный вклад внес Владимир Иванович Вернадский. Он применял этот подход на высочайшем уровне научной абстракции, результатом чего стало создание в 1926 году учения о биосфере — глобальной экосистеме нашей планеты.

Австрийский исследователь Людвиг фон Берталанфи в 1969 году окончательно оформил эти идеи, создав Общую теорию систем. Официальный статус самостоятельной науки этот подход приобрел чуть раньше, в 1960-х годах. Этому способствовал технический прогресс, в первую очередь — бурное развитие электронно-вычислительных машин (ЭВМ), которые позволили просчитывать сложные связи.

Задачи теории систем

Современная теория ставит перед собой масштабные цели, выходящие за рамки простого описания биологических объектов. Основные задачи включают:

• Формулировку общих универсальных принципов строения живых и неживых систем.
• Открытие базовых законов их функционирования.
• Разработку точного математического аппарата, который позволит описывать и прогнозировать поведение систем самых разных типов при изменении внутренних связей или воздействии окружающей среды.

Вопросы с занятий и экзамена

Что ещё разобрать по теме

• Математический аппарат для описания поведения биологических систем
• Законы функционирования сложных систем в природе
• Факториальная экология Юстуса фон Либиха: базовые концепции
• Биосфера как глобальная система в трудах В. И. Вернадского
• Влияние факторов окружающей среды на биологические объекты

Другие темы раздела «Биология — наука о жизни, введение в биологию»

Материал подготовлен преподавателями Школы Сеченова по учебной программе медицинских вузов. Носит образовательный характер.