Различни свойства на биосистемите

Организмът получава, натрупва, използва и предава вещества, енергия и информация. Чрез биохимични процеси се осигуряват запазването на структурата, растежът и изпълняването на всички специфични функции на биологичната открита (отворена) система.

 

Друга характерна особеност във функционирането на живия организъм, свързана с управлението, включва възприемане, запазване, преработване и използване на информацията. Информационно-управляващите механизми в биологичната система определят какви веществени и енергийни процеси да протичат в нея и с каква скорост Най-общата задача на управляващите системи в организма е запазването му и създаването на благоприятни условия за по-нататъшното му функциониране при изменящите се условия на външната среда.

Структурата на организма се поддържа от механизмите на генетичното управление. Като получава енергия и информация от останалите системи, генетичната система управлява процесите на синтеза на необходимите вещества и поддържа жизнената дейност на останалите системи в организма. Процесите в генетичната част протичат доста бавно. За тях са характерни дългите интервали, свързани с изграждането на организма, с неговия растеж, с регенерирането на тъканите му, с неговото стареене и така нататък. Реакциите на поведението на организма се осъществяват от система за физиологично управление. Процесите във физиологичните системи на управление на организма протичат значително по-бързо, отколкото в генетичната система. Генетичната образува структурата на биосистемата, докато процесите на поведение и физиологичните процеси определят нейната функция. Организацията на живия организъм е единство на структури и функции - на устойчивост и променливост. Строежът на биосистемата отразява две най-важни нейни черти - процеси на обмяна на веществата, понеже живият организъм е отворена система, и процеси на управление.

Организъм може да се намира или в нормално, или в паталогично състояние. Тези две състояния са присъщи на което и да е йерархично равнище на биосистемата. Нормалното състояние е оптимално приспособеното към околната среда за жизнената дейност на организма. Това състояние е относително устойчиво и същевременно динамично. При нормално състояние на даден организъм всичките му равнища трябва да се функционират оправнища на организма паталогичното състояние на което и да е равнище води към патология на целия организъм. Така че нормалното състояние на всички организма е необходимо и достатъчно условие за здравето на целия организъм. Нормалното състояние на едно от равнищата е необходимо, но недостатъчно условие за нормалното състояние на едно от равнищата е необходимо, но недостатъчно условие за нормалното състояние на целия организъм. Патологичното състояние на едно от равнищата е необходимо и достатъчно условие за патологията на целия организъм.

Животът на организма е възможен поради широкия спектър на приспособителни реакции, възникващи в отговор на действието на факторите на външната среда. Въздействията на обкръжаващата среда върху организма, които могат да доведат до патология, условно може да се разделят на косвени и преки. В резултат на косвени влияния на средата може да възникват нарушения в нормалното функциониране на някоя система на организма и да се намали резистентността му. На този фон може да се развие патология на някоя етиология, неспецифична за дадения фактор на средата, например заболяване, предизвикано от патогенни микроорганизми в резултат на простуда. Към преките въздействия на средата върху организма, довеждащи до съответна патология, може да се отнесат веществените въздействия - такива са например химичните вещества, микроорганизмите и други. Енергийни въздействия на средата върху организма са наприме температурните въздействия, радиацията и други. Околната среда действа върху организма и с механични средства, а ссъщо и чрез информационни въздействия, например стресовите ситуации, самовнушението, натрогенията и други. Степента на отклонение от нормата, предизвикано от външни фактори, зависи от силата и кратността на въздействието и от приспособителните възможности на организма. Отклонение може да се прояви както в нарушаване функциите на системата на някое равнище на йерархия, така и в нарушаване структурата на елементите, съставящи биосистемата. Чисто функционалните нарушения са сравнително по-динамични. Те по природа са обратими. Натрупването на обратими функционални нарушения, свързани с продължителността и честотата на това натрупване, може да доведе и до структурни изменения, които са по-статични и по-малко обратими.

Биологичните системи притежават такива обширни набори от свойства, противоположни едно на друго, каквито няма в техническите и в икономическите системи, например устойчивост и променливост, твърдост и гъвкавост, детгрминарност и стохастичност (случайност) и други. В зависимост от обстоятелствата в биосистемите изпъкват тези техни свойства, които са необходими за запазване на индивида и вида, например приспособяване към изменящите се условия на живот, както и изменяне на наследствените белези. Тук всичко е подчинено на основната цел - преживяване на равнище организъм и възпроизвеждане на равнище вид.

Една част от свойствата на биосистемата се отанся до структурата и функциите й. Друга част от свойствата подчертава тези акчества на биосистемата, които са необходими за запазването на индивида и вида. Трета част от свойствта характеризира тактиката и стратегията на организма за постигане на основните цели.

Едно от главните и най-характерни свойства на организмите е, че те са отворени системи и не могат да достигнат равновесно състояние, а се намират или преминават от едно в друго стационарно състояние. Стационарното състояние на отворената система е неравномерно състояние. То се поддържа чрез непрекъснато протичане през системата на поток от вещества и енергия.

Друго важно свойство на биосистемите е тяхната структурна и функционална сложност. Проявите на сложността са многообразни и са свързани с броя на възможните състояния. Всяка биосистема се характеризира със структурна и функционална организация. Структурната организация на биосистемите се гради на броя иразмерите на елементите на системата и на връзките между тях.

Биосистемите имат някои постоянни свойства, като адаптация, еквифиналност, стабилизация, хомеостаза. Самозапазването на биосистемата означава способността й да поддържа и да запазва своето стационарно неравновесно състояние независимо от условията на външната среда. Управляващите механизми на биосистемата осигуряват балансирани потоци от енергия и вещества през нея. Тези потоци адекватно я снабдяват  необходимата й енергия и вещества.

Твърде важно свойство на биосистемите е хомеостазата, тоест поддържането на постоянство на вътрешната среда на биосистемата при промяна във външната среда, например запазване постоянството на температурата на организма или на честотата на пулса на животинския организъм, или на кръвното налягане, или на съдържанието на вода в организма, на съдържанието на глюкоза в кръвта и други. Поддържането например на постоянната температура на организма или на съдържанието на кръвна захар и така нататък е възможно само в рамките на общата хомеостаза на целия организъм. Колкото и добре да са организирани регулаторните механизми на биосистемата, техните възможности са ограничени. За всяка биосистема съществува област от условия на външната среда, в която тези механизми могат да осигурят нейната хомеостаза. Извън границите на тази област от условия системата не може да поддържа нито хомеостазата, нито стационарното си неравновесно състояние. Само в средната част на допустимата област на същестуване на биосистемата регулиращите механизми могат да осигурят достатъно добра хомеостаза, тоест постоянно значение на променливите независимо от външните условия. Ето защо се смята, че живите организми отначало са придобили способност за запазване на стационарното неравновесно състояние и едва след това - свойството хомеостаза.

Управляващите механизми в биосистемата, които осигуряват нейните постоянни свойства, се характеризират с висока сигурност. Тя се постига чрез дублиране на регулиращите връзки, които контролират една и съща функция спрямо автономността на успоредно функциониращи структурни елементи, както и за сметка на дублиране на източниците на енергия и на създаване на запаси от необходимите вещества.

Адаптацията на биосистемата се проявява в изменение на нейните биологични, тоест физиологични, биохимични и морфологични свойства, насочени към запазване на самата биосистема като цяло и на нейната хомеостаза на всички системно-структурни равнища на организация. Процесите на адаптация възникват, когато биосистемата попадне в неадекватни за нея условия на средата.

На биосистемите е свойствена динамичност, която е няколко вида - оперативна, ако се проявява в момента на въздействие на външната среда, онтогенетична, ако се проявява в структурно-функционални промени при развитието на биосистемата в онтогенеза, филогенетична, ако се проявява в структурно-функционални изменения на биосистемата за сметка на наследствеността и на еволюцията на вида.

За биосистемите е характерна качествена нееднородност. Проявява се в това, че в рамките на една и съща функционална система съвместно работят подсистеми с качествени различни сигнали за управление - химични, физични, информационни. Нееднородността на биосистемите например във висшите животински организми по отношение на времето на действие се проявява в това, че в една и съща биосистема за постигане на един и същ резултат взаимодействат сравнително бавнодействащи подсистеми, например хормоналните, бързодействащи подсистеми, например нервните, и свръхбързодействащи подсистеми, например мисловната и говорната сигнализация.

Биосистемите имат две диаметрално противоположни характерни особености. Едната е структурно-функционална организираност. Тя се проявява на всички йерархични равнища на биосистемата и се характеризира с висока устойчивост на биологичния видм аб неговта форма и външен изглед, на еднообразието на съставящите го структурни елементи, органи и системи. На равнище макромолекула това се осигурява чрез репликация на макромолекулата, на равнище клетка - чрез делене, на равнище индивид и популация - чрез възпроизвеждане на по пътя на размножаването.

Другата характерна особеност на биосистемите, която е диаметрално противоположна на структурно-функционалната организираност, е структурно-функционалната им стохастичност, която се проявява в разнообразни реакции на биосистемата в отговор на едни и същи въздействия на околната среда. На равнище макромолекула това са мутациите, на равнище клетка - рекомбинациите на хромозоми, на равнище организъм и популации - рекомбинациите на генетичния фонд.

Важни свойства на биосистемите са структурнаа дискретност, чрез която те се различават помежду си, и функционалната им непрекъснатост, тоест вариабилността на количествените параметри в границите на една и съща дискретност.