Властивості складних систем.

Великі складні системи — складаються з численних взаємоза­лежних і таких, що взаємодіють між собою, різнорідних елементів та підсистем. Складні системи мають принципово нові властивості, яких не має жодний зі складових елементів. Приклади складних систем: живий організм, екосистема, підприємство, галузь еконо­міки тощо. Такі системи характеризуються високим рівнем неви­значеності свого поводження.

Сутнісними рисами будь-якої системи, перш за все, є цілісність та інтегративність. Цілісність фіксує об'єктивну форму існування системного явища та наявність узаємозв'язку між його елемен­тами. Інтегративність — це процес і механізм об'єднання частин в єдине ціле, що спроможне забезпечити свою життєдіяльність.

Існують також інші властивості систем, що можна визначити як їхні сутнісні риси. Це, наприклад, емерджентність. Вона по­роджує якості системи, що не притаманні її окремим елементам. Ця властивість була визначена на основі формулювання концепції розвитку як стрибкоподібного процесу, за якого виникають нові, вищі якості. Згідно з цим, систему не можна розглядати лише як звичайну суму частин, з яких вона складається. Це щось більше, чого не можна пізнати тільки шляхом відокремлення й вивчення поодиноких частин та аналізу взаємозв'язків між ними.

Емерджентність являє собою явище набування системою нових властивостей, рис, якостей, які не притаманні жодному з об'єктів, з яких вона складається. Тобто емерджентність є наслідком склад­ної інтегральної суми функцій елементів системи. Саме наявність властивості емерджентності спричинила поширення досліджень та створення теорії складних систем.

Знання про окремі властивості складних систем можна отрима­ти з допомогою екстраполяції (тобто розповсюдження, перенесення в іншу сферу або поширене тлумачення) відомостей про властивості окремих її часток на все складне утворення. Ціле є більшим за суму його частин. Тому кожне ціле володіє новими якостями, які «меха­нічно» не збігаються із сумою елементів. Цей «інтегральний», або «системний», ефект і має назву емерджентності.

Наявність вхідних і вихідних характеристик визначає функ­ціональність системи, її завдання, цілі існування; Ця властивість більшою мірою залежить від впливу навколишнього середовища.

Структурність і функціональність — дві тісно пов'язані влас­тивості системи, у межах яких чітко закріплюється функціональ­ний розподіл між елементами системи процесу досягнення цілей

завдань) системи. При цьому функціональність, яка зумовлюється цілями існування системи, динамічно змінюється залежно від викликів середовища, тим самим зумовлюючи зміни

в типах зв'язків між.елементами системи та в самих елементах (при цьому, можливо, будуються нові та знищуються деякі старі елементи). Тобто перебудовується статична конфігурація структури системи. Таким чином, поняттям «структури» фіксується статика системи, а поняттям «функцій» (завдань) системи фіксується її динаміка.

У. Кенон визначив наявність в організмі механізму саморегулювання, який дозволяє всій системі підтримувати себе в цілому в стані динамічного балансу. Це явище отримало назву «гомеостаз». Гомеостатичність визначає рівновагу, стабільність, виживання системи. Поняття «система» стало розглядатися як протилеж­ність безладній сукупності різних об'єктів — хаосу. Для того щоб будь-яке об'єднання якихось об'єктів могло називатися системою, воно має бути достатньо стабільним, здатним існувати тривалий час. Тому важливою властивістю, якою має володіти об'єднання об'єктів, що розглядається як система, є гомеостатичність, тобто датність певний час функціонувати без суттєвого зниження ефек­тивності.

Однією з основних функціональних одиниць екології є екосистема. Цей термін уперше був уведений англійським біологом А. Тенслі в 1935 р.

Екологічна система — складна ієрархічна структура організованої матерії, в якій унаслідок об'єднання компонентів у більші функціональні одиниці виникають нові якості, що відсутні на попередньому рівні; є єдиним стійким природним комплексом живих організмів і природного середовища, в якому вони існують; відкри­тою термодинамічною системою, що існує за рахунок надходження з навколишнього середовища енергії та речовини й має здатність до саморозвитку та саморегуляції.

Екологічній системі властиві ознаки систем:

• Емерджентність — виникнення нових властивостей, які ха­рактеризують систему, за рахунок узаємодії її окремих елемен­тів. Якісно нові, емерджентні властивості екологічного рівня не можна передбачити, виходячи з властивостей компонентів, що становлять цей рівень. Дійсно, окремі лісові дерева, кущі, тра­ви, гриби, птахи, комахи, звірі мають свої якісні характеристи­ки, але всі разом вони творять нову якість — ліс.

• Сукупність — сума властивостей кожної системи, тобто наяв­ність сукупних властивостей (наприклад, народжуваність для популяції — сума індивідуальної плодючості особин виду).

• Гетерогенність системи (або принцип різноманіття) — поля­гає в тому, що система не може складатися з абсолютно ідентич­них елементів.

Проте, не всяка комбінація «життя — середовище» може бути екосистемою. Нею може стати лише середовище, де має місце ста­більність і чітко функціонує внутрішній кругообіг речовин.

Основні характеристики екосистем, які вивчає екологія:

• видовий чи популяційний склад і кількісне співвідношення ви­дових популяцій;

• абіотичні умови та ресурси, що властиві системі;

• сукупність усіх зв'язків, у першу чергу ланцюгів живлення, співвідношення організмів з різним типом живлення;

• розмір первинної та вторинної продукції;

• просторовий розподіл окремих елементів;

• динаміка кругообігу.

За розмірами розрізняють такі типи екосистем:

• мікроекосистеми (трухлявий пень, мурашник, мертві стовбури дерев);

• мезоекосистеми, або біогеоцен.ози (ділянка лісу, озеро, водосхо­вище);

• макроекосистеми (континент, океан);

• глобальні екосистеми (вони охоплюють величезні території чи акваторії, що визначаються характерними для них макроклі­матами й відповідають цілим природним зонам, наприклад, екосистеми тундри, тайги, степу, пустелі, саван, листяних і мі­шаних лісів помірного поясу, субтропічного і тропічного лісів, морські екосистеми, а також біосфера нашої планети).