Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Новосельцев В.Н. -> "Теория управления и биосистемы. Анализ сохранительных свойств" -> 117

Теория управления и биосистемы. Анализ сохранительных свойств - Новосельцев В.Н.

Новосельцев В.Н. Теория управления и биосистемы. Анализ сохранительных свойств — Наука , 1978. — 320 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriyaupravleniyabiosistemi1978.djvu
Предыдущая << 1 .. 111 112 113 114 115 116 < 117 > 118 119 120 121 122 123 .. 137 >> Следующая

В этом смысле мы говорим о двойственном характере регуляторных механизмов в системе: с одной стороны, это управляющие переменные (цель управления — поддержание равенства первйчных и вторичных темпов, т. е. притока и оттока вещества
в компартменты), с другой — управляемые (цель управления — сохранение относительного постоянства переменных состояния, т. е. гомеостаз системы).
Конечно, отсюда отнюдь не следует, что в физиологических системах не может быть специфических механизмов, направленных исключительно на поддержание постоянства внутренней среды или на постоянство некоторых наиболее важных для системы переменных. Наоборот, такие связи можно встретить на разных уровнях организации систем. Так, на уровне целостного организма примерами таких связей могут служить механизмы аортального и каротидного рефлексов (регулирующее влияние изменений давления в области дуги аорты или каротидного синуса на сердечный выброс и тонус сосудистой системы [355]). Эти связи в определенном смысле слова являются «вторичными», поскольку их функционирование не связано с непосредственным обеспечением стационарности системы — равенства независимых и зависимых темпов потоков вещества или энергии. В разд. 7.9 мы пытались показать, что результат действия этих механизмов можно трактовать как выполнение функции ограничителей в обычной задаче синтеза теории автоматического управления. Можно сказать, что и в этом случае мы сталкиваемся с двойственным характером поведения переменных в системе. Действительно, недопущение больших отклонений переменных внутренней среды, выполняющих роль пассивных регуляторов, может привести к таким нежелательным, если исходить из общих предпосылок, последствиям, как увеличение времени переходных процессов в системе, более позднее установление равенства первичных и вторичных темпов в компартментах системы и т. д. Ограничения, налагаемые деятельностью таких механизмов в сложных по структуре физиологических системах, могут даже нанести ущерб адекватному снабжению относительно маловажных органов и подсистем. Так, при стрес-сорных воздействиях (см., например, рис. 1.8) происходит так называемая централизация кровотока, которая может быть связана с ухудшением кровоснабжения — и, следовательно, с возможными нарушениями равенства темпов снабжения и трат вещества или энергии — ряда органов и периферических тканей организма. Аналогичные явления имеют место и при охлаждении организма, когда тепловые потоки к периферическим органам нарушаются ради сохранения постоянной температуры ядра тела. Мы не будем подробно останавливаться на этих сложных и многообразных явлениях, ограничившись только одним их аспектом, связанным с пороговым поведением переменных системы.
Пороговые эффекты. Обычно наличие пороговых эффектов связывается в системе с наличием нелинейности типа
«порог». Присутствие таких нелинейностей в гомеостатических системах приводит к тому, что переменные состояния (и выхода) могут совершать так называемый нерегулируемый дрейф в подпороговых пределах. Так, для сигналов активных цепей регуляции это может означать, что соответствующая цепь регуляции «включается» только после того, как величина активирующего ее сигнала превысит некоторый пороговый уровень.
Однако следует обратить внимание на одну особенность нелинейных гомеостатических систем, связанную с образованием в ней пороговых эффектов. Дело в том, что эффекты такого рода могут возникать в системе и при формальном отсутствии нелинейностей типа «порог». Действительно, если какая-то переменная Xi в некотором диапазоне изменения условий внешней среды v и задающих входов w достаточно хорошо защищена иерархически низшими механизмами, то они в большой степени предотвращают изменение Xi вплоть до истощения своих запасов. После этого дальнейшее изменение v или w приводит с точки зрения внешнего наблюдателя к «внезапному» увеличению чувствительности Xt к вариациям v или w. Зависимость Xi(v) или Xi(w) в этом случае принимает вид, характерный для порого' вых нелинейностей.
Пороговые эффекты связаны с известным при исследовании биосистем явлением — необходимостью учета ненаблюдаемых переменных состояния для объяснения наблюдаемого характера изменений выходных переменных системы [131а].
9.4. Иерархия переменных состояния
и механизмов регуляции
Для каждого уровня организации биосистем разработаны свои достаточно разнообразные и многогранные представления об иерархии, связанные со структурными или функциональными их особенностями. Например, в экологических системах говорят об иерархическом порядке, имея в виду место данного вида или группы в трофической пирамиде. Свои представления об иерархии развиты и для физиологических систем. Здесь мы будем ориентироваться только на одну сторону поведения физиологических переменных — их место и роль в регуляторных отношениях в системе. Общие представления об иерархии в системах управления рассматриваются, например, в [127,360]. Иерархический порядок переменных, их важность для биосистемы в рассматриваемом аспекте интуитивно связывается со степенью их защищенности при неблагоприятных воздействиях внешних факторов. На уровне физиологических систем, в частности, (Переменные можно расположить по степени их
Предыдущая << 1 .. 111 112 113 114 115 116 < 117 > 118 119 120 121 122 123 .. 137 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed