Лекция 3
2.3 Представления о гомеостазисе демографических систем
Способность поддерживать постоянство своей численности S или постоянную скорость ее увеличения - характерная черта, так сказать, по определению стационарности и стабильности населения. Первое отвечает следующему равенству:
,
А второе - уравнению Лотке:
,
которое, очевидно, приложимо к таким, в значительной степени идеализированным условиям, отвечающим постулатам:
1)Rn >1,
2)Rn - на протяжении 25-27 лет незначительно колеблется в своем значении (обоснованность приведенных утверждений - в лекциях 1, 2; см. также [1]).
Идея о гомеостазисе, поддержании постоянства внутренней среды как целевой задаче очень многих механизмов регуляции и управления живых систем появилась в физиологии, в начале второй половины XIX в. Впервые ее высказал знаменитый русский физиолог И.М.Сеченов (1829- 1905) в 1860 г.
Он утверждал, что «механизмов, поддерживающих равновесие между величинами... прихода и расходования (веществ)... в организме очень много. » (цит. По [25], с. 110)1.
Аналогичную идею - о важности регуляции внутренней среды организма высказал знаменитый французский физиолог Клод Бернал (1813-1878) в 70е годы XIX в. Он пришел к заключению, что обеспечение физиологическими - «жизненными механизмами... постоянство условий жизни во внутренней среде» является условием «свободной жизни» организмов (тот же источник).
Сам термин «гомеостазис», - от греческого homoios - подобный, сходный, тот же; и stasis - состояние, - впервые применил английский исследователь У.Кеннон в 1932 г., обозначив этим словом «состояние, которое может меняться, но которое относительно постоянно» [25].
Поскольку представления о гомеостазисе представляют интерес для очень многих наук, являются проблемой, разрабатываемой теоретической кибернетикой, приведём более развернутое определение из словаря ([26], с. 167)2:
«Гомеостаз (гомеостазис) - совокупность сложных приспособительных реакций животного и человека, направленных на устранение или максимальное ограничение действий различных факторов внешней и внутренней среды, нарушающих относительное динамическое постоянство внутренней среды организма (например: постоянство температуры тела, кровяного давления, содержания глюкозы в крови)».
При исследовании систем, обладающих гомеостазисом биологических, экономических, социальных структур, русскими (Н.Н. Новосельцев [26]) и зарубежными (Дж. Форрестон цит. по [26]) исследователями используется метод, получивший название компартментного анализа.
В чем его суть и что такое компартмент?
Компартмент - измеряемое свойство, уровень состояния системы: в биологических системах (например, концентрация в крови сахара, парциальное давление кислорода и т.п.). в экономике (например, валовой национальный продукт, капиталовложения), в социальных или социально-биологических системах (например в демографической) - это численность населения и т.п.
Компартменты формируются под влиянием притока своих элементов из источников и стока, удаления из системы.
На схемах компартменты обозначаются большими кружками, а источники и стоки -точками со стрелками, от которых начинается поток, или в которую приходит сток (см. рис. 3.1). «Ведущие источники и ведущие стоки» дополнительно обводятся маленькими кружками.
Рис. 3.1.Графическое изображение простейшей компартментной системы.
Чем больше разница в скоростях притока y и стока w элементов x, тем быстрее изменяется их уровень (скажем содержание кислорода в крови, АТФ в митохондриях клеток, численность населения в регионе); выполняется условие, требования гомеостазиса
(3.1)
Высокая устойчивость существования систем, обладающих гомеостатическим регулированием обеспечивается поддержанием на оптимальном уровне элементов в ее компартментах. Например, увеличение «стока», расхода О2 при физической работе, приводящее к временному снижению содержания кислорода в артериальной крови, компенсируется усилением вентиляции легких и скорости оксигенации крови. Людские потери в годы войны компенсируются увеличением рождаемости на протяжении ряда послевоенных лет.
Демографическая система - процесс воспроизводства населения в виде простейшей компартментной системы графически изображено на рис. 3.2.
Рис. 3.2. Схема представления о демографической системе как системе с одним компартментом (S- численность населения), двумя источниками (N- число новорожденных, ведущий источник; S’ - численность иммигрантов) и двумя стоками (M - число умерших, ведущий сток; S’’ – численность эмигрантов).
Теперь мы можем проанализировать, точнее, просто представить находящиеся в нашем распоряжении статистические данные с целью получения ориентировочных показателей устойчивости демографической системы, как одного из важнейших свойств всякой гомеостатической системы.