
- •История и методология биологии
- •Естественно-географический факультет
- •История и методология биологии
- •Содержание
- •Введение
- •Накопление биологических знаний в системе первобытного сознания
- •2. Уровень мифотворчества
- •3. Зарождение счета
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Биологические знания в цивилизациях древности
- •1. Неолитическая революция. Становление цивилизаций.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Античные воззрения на органический мир
- •2. Биологические воззрения Аристотеля
- •3. Накопление рациональных биологических знаний в античности
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Биология в средние века
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Особенности познания природы в эпоху возрождения
- •1. Описательная накопительная работа в биологии вскрыла реальное многообразие растительных и животных форм.
- •2. Накопительная биологическая работа в XVI – XVII веках значительно расширила сведения о морфологических и анатомических характеристиках организмов.
- •3. Важным следствие развития биологии явилось формирование научной методологии и методики исследования живого.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Развитие ботанических исследований в XV – XVIII веках
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Развитие зоологических исследований в XV – XVIII веках
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Развитие исследований по анатомии и физиологии животных и человека XV – XVIII веках
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Развитие микроскопических исследований в биологии XVII – XVIII веков
- •3. Микроскопическая анатомия и изучение простейших
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Особенности развития биологии в XVIII - первой половины XIX века
- •3. Дарвиновская теория эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Основные векторы развития биологии второй половины XIX – начала XX веков
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Особенности развития современной и постнеклассической биологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Становление методологических установок биологического познания
- •1. Методологические установки классической биологии
- •3. Методологические установки постнеклассической биологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Структура и методология научного познания
- •1. Понятие и структура науки
- •2. Характерные черты науки
- •3. Методы и уровни научного познания
- •1. Понятие и структура науки
- •2. Характерные черты науки
- •3. Методы и уровни научного познания
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Методы эмпирического уровня научного познания
- •3. Моделирование как метод эмпирического уровня познания
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Методы теоретического уровня научного познания
- •1. Собственно теоретические методы научного познания
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Системный подход в биологии
- •1. Система и системный подход
- •2. Кибернетика и синергетика
- •2. Кибернетика и синергетика
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
- •Объяснение и прогнозирование в биологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тестовые задания
Системный подход в биологии
1. Система и системный подход
2. Кибернетика и синергетика
«Весь космос обуславливает нашу жизнь, все неразрывно и все едино»
«Вселенная не имела бы смысла, если бы не была заполнена органическим, разумным, чувствующим миром»
К.Э.Циолковский
Система и системный подход
Возникновение в 40 – 50-х гг. ХХ столетия общей теории систем и становление системного подхода внесли принципиально новое содержание в концепции эволюционизма. Идея системного рассмотрения объектов оказалась весьма эвристической, прежде всего, в рамках биологической науки, где она привела к разработке проблемы структурных уровней организации живой материи, анализу различного рода связей, как в рамках определенной системы, так и между системами разной степени сложности. Системное рассмотрение объекта предполагает, прежде всего, выявление целостности исследуемой системы, ее взаимосвязей с окружающей средой, анализ в рамках целостной системы свойств составляющих ее элементов и их взаимосвязей между собой.
Одно из общепринятых определений систем следующее:
Система (от греч. systema – целое, составленное из частей; соединение), совокупность элементов, находящихся в тесных отношениях и связях между собой, которая образует определенную целостность, единство. Претерпев длительную историческую эволюцию (начиная с Евклида, Платона, Аристотеля), понятие система с середины XX века становится одним из ключевых философско-методологических и специально-научных понятий. Основоположником общей теории систем является Людвиг фон Берталанфи (1969). Понятие системы тесно связано с понятиями целостности, структуры, связи, элемента, отношения, подсистемы и др. (Дедю, 1990).
Иногда систему определяют как некоторое множество взаимосвязанных частей-компонентов, объединенных для достижения общей цели (эффекта системы). Взаимодействие между частями системы характеризуется упорядоченностью и регулярностью на конкретном отрезке времени. Данное определение дается с позиций теории управления по отношению к социальным системам, причем под системой, в первую очередь, подразумевают – системы самоуправления, при помощи которых местным самоуправлением организуется социально-экономические и культурные процессы на определенной территории.
С позиций экологии выделяется система социоэкологическая, которая включает биосферу и человеческое общество как социально-экономическую совокупность (Дедю, 1990).
Характерные признаки системы:
Существование взаимосвязанных частей в объекте;
Взаимодействие между частями объекта;
Упорядоченность данного взаимодействия для достижения общей цели системы.
Основные компоненты системы:
Элемент системы - минимальная целая часть системы, которая функционально может отразить отдельные общие закономерности системы в целом. Минимальность определяется самим субъектом исследования как достаточная часть, удовлетворяющая познавательной и преобразовательной потребности.
Взаимоотношения между элементами, или связи.
Виды связей:
Нейтральные, когда оба элемента не подвергаются каким-либо структурным или функциональным изменениям;
Функциональные, когда один элемент, воздействуя на другой, приводит к структурным или функциональным изменениям в этом элементе.
Подсистема – ряд элементов системы, которые возможно объединить по схожим функциональным проявлениям. Система может иметь разнообразное количество подсистем, число которых зависит от внутренних и внешних функций подсистем.
Структура системы.
Структура – совокупность связей, взаимоотношений между элементами системы, между ее подсистемами, между самой системой и внешней средой.
Внутренняя структура системы – совокупность всех связей внутри системы.
Полная структура системы – совокупность всех связей как внутри системы, так и системы с внешней средой.
Заметим, что все описанные выше характерные признаки и основные компоненты системы применимы ко всем системам, рассматриваемым на всех формах организации: физические, химические, биологические, социальные.
Обычно выделяют системы: простые и сложные, открытые и закрытые, устойчивые (равновесные) и неустойчивые (неравновесные), а также неживые, живые и социальные.
Простая система – система, в которую входит небольшое число независимых переменных, т.е. величин, меняющих свое значение, и поэтому взаимоотношения между ними поддаются математической обработке и подчиняются универсальным законам.
Сложная система состоит из большого числа независимых переменных и большого количества связей между ними. Чем оно больше, тем труднее исследование объекта – выведение закономерностей его функционирования. Трудность изучения таких систем объясняется еще и тем обстоятельством, что чем сложнее система, тем больше у нее эмерджентных свойств, т.е. свойств, которых нет у ее частей, и которые являются следствием эффекта целостности системы.
Открытые системы интенсивно обмениваются энергией, веществом и информацией с окружающей средой. Соответственно, закрытые – изолированные системы.
Отличия неравновесной системы от равновесной заключается в следующем:
Система реагирует на внешние условия.
Поведение случайно и не зависит от начальных условий, но зависит от предыстории.
Приток энергии создает в системе порядок, и, стало быть, ее энтропия (мера неоднородности распределения энергии) уменьшается.
Наличие бифуркации переломной точки в развитии системы.
Когерентность: система ведет себя как единое целое.
Различают также области равновесности и неравновесности, в которых может пребывать система. Ее поведение при этом сильно меняется, что представлено в таблице.
Будучи предоставленной самой себе, при отсутствии доступа энергии извне, система стремится к состоянию равновесия – наиболее вероятному состоянию, достигаемому при энтропии равной нулю. Пример равновесной структуры – кристалл.
К такому равновесному состоянию в соответствии со 2-м началом термодинамики приходят все закрытые системы, не получаемые энергии извне. Противоположные по типу системы – открытые.
Таблица. Сравнение областей равновесности и неравновесности
Неравновесная область |
Равновесная область |
1.Система «адаптируется» к внешним условиям, изменяя свою структуру |
1.Для перехода из одной структуры в другой требуются сильные возмущения или изменения граничных условий |
2.Множественность стационарных состояний |
2.Одно стационарное состояние |
3.Чувствительность к флуктуациям (небольшие влияния приводят к большим последствиям, внутренние флуктуации становятся большими) |
3.Нечувствительность к флуктуациям (воздействиям) |
4.Наличие порядка (все части действуют согласовано) |
4.Молекулы ведут себя независимо друг от друга |
5.Фундаментальная неопределенность поведения системы |
5.Поведение системы определяют линейные зависимости |
Изучение неравновесных состояний позволяет прийти к общим выводам относительно эволюции в неживой природе от хаоса к порядку.
Если мы изучаем системы, то с точки зрения методологии познания должны обязательно обратить внимание на системный подход и системный анализ.
Системный подход, направление методологии научного познания и социальной практики, в основе которого лежит исследование объекта как системы. Системный подход способствует адекватной постановке проблем в конкретных науках и выработке эффективной стратегии их изучения. Методологическая специфика системного подхода определяется тем, что он ориентирует исследователя на раскрытие целостности объекта и обеспечивающих ее механизмов, на выявление многообразных типов связей сложного объекта и сведение их в единую теоретическую картину (Дедю, 1990, с.285).
Универсальный эволюционизм как раз и представляет собой соединение идеи эволюции с идеями системного подхода. В этом отношении универсальный эволюционизм не только распространяет развитие на все сферы бытия (устанавливая универсальную связь между неживой, живой и социальной материей), но и преодолевает ограниченность феноменологического описания развития, связывая такое описание с идеями и методами системного анализа.
Системный анализ, процесс перевода физических, химических или биологических представлений о любой системе в ряд математических зависимостей и операции над ними; совокупность методологических средств, используемых для подготовки и обоснования решений по сложным проблемам политического, военного, социального, экономического, научного, технического характера (Дедю, 1990).