Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Новосельцев В.Н. -> "Теория управления и биосистемы. Анализ сохранительных свойств" -> 50

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 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 137 >> Следующая

организма также, оказывается, довольно сильно варьирует с течением времени. Так, в XIX веке нормальным для человека считалось содержание лейкоцитов 10—14 тыс. в куб. мм крови, в начале XX века эта характеристика снизилась до 8—12 тыс., в 1920-х годах нормой считалось 6—10 тыс., в 1940-х — 6—8 тыс., лишь с конца 1950-х годов установилась современная норма.
Характеристики организма существенно меняются и в ходе процессов адаптации, тренировки. Организм тренированного спортсмена обладает специфическим аппаратом регуляции в сердечно-сосудистой системе и других системах организма (см., например, [29, 86]). После окончания интенсивного тренировочного процесса организм спортсмена не обязательно возвращается к состоянию, характерному для нетренированных людей. Аналогичные примеры легко можно привести и для других типов биосистем.
Трудно сказать, к какому конкретно состоянию во всех перечисленных случаях относилось бы понятие оптимальности.
Интересно в этой связи рассмотреть эволюцию взглядов Н. Рашевского, впервые выдвинувшего в свое время мысль об оптимальной конструкции организмов и позже отказавшегося от нее [172].
Первоначальные положения были сформулированы следующим образом. Любой организм осуществляет ряд биофизических, биохимических и прочих функций, которые даже при одинаковой их интенсивности могут выполняться различными структурами. Выдвинутый в 1943 г. общий принцип гласил, что «конкретная структура или конструкция, которую мы действительно находим в природе, является простейшей из возможных структур или конструкций, способных выполнять данную функцию. Иными словами, из возможных вариантов выбирается тот, который удовлетворяет принципу максимальной простоты». Заметим, что принцип максимальной простоты и в наше время кажется привлекательным исследователям биосистем [180].
Однако, по словам Н. Рашевского, «простота — понятие несколько неопределенное». Для математических применений этот принцип оказался неудовлетворительным, и его пришлось видоизменить, потребовав минимума затрачиваемого материала и энергии [171, 282]. В таком виде этот принцип и получил известность под названием принципа оптимальной конструкции.
Оптимальность, однако, тоже понятие относительное. «Может, например, оказаться, — говорит Н. Рашевский, — что оптимальность с точки зрения количества материала не соответствует оптимальности с точки зрения затрат энергии. Кроме того, требования к конструкции можно снизить, если рассчитывать
ее на более спокойные режимы функционирования». Поэтому в последующих формулировках (начиная с 1961 г.) этот принцип формулируется в форме принципа адекватной конструкции организмов. «Конструкция должна быть адекватна заданной функции при заданных изменяющихся условиях среды» [172, стр. 54].
Одним из убедительных примеров того, что нельзя ограничиваться лишь рассмотрением энергетической оптимальности без учета функций, выполняемых данной системой, является прямохождение человека. Если построить зависимость затрат энергии (или потребления кислорода) при движении различных
ЩО -
ПП1 ... I ¦ I ¦ » I I 1- I « и М-—I_I I lli—I \ 1 I I 1 1--
' 0,01 0,1 1,0 10,0 100,0 1000,0 Масса mem, кг
Рис. 4.6. Затраты кислорода на бег у млекопитающих разной массы. Человек расходует иа перенос одного грамма массы тела на расстояние в один километр примерно вдвое больше кислорода и, следовательно, энергии, чем можно бы ожидать для четвероногого животного соответствующей массы. Не является ли дополнительная энергетическая стоимость передвижения на двух ногах той ценой, которую человек заплатил за полученные тем самым безграничные преимущества перед четвероногими?
млекопитающих от их массы (рис. 4.6), то точка, соответствующая человеку, располагается примерно вдвое выше, чем следовало бы ожидать для четвероногих животных такой же массы. Расхождение объясняется тем, что дополнительная энергетическая стоимость хождения на двух ногах является той ценой, которую человек заплатил за возможность освободить свои передние конечности для других целей [250]. Этот пример прекрасно подтверждает приведенное выше высказывание Н. Ра-шевского о том, что требования к системе (в данном случае —
энергетические) можно существенно ослабить, если допустить сужение возможностей системы, рассчитывать ее на более спокойные режимы функционирования.
Кстати, это не единственный случай резкого отличия энергетических характеристик организма человека от животных. В рамках теории Рубнера (эта теория касается связи темпов обмена веществ с геометрическими размерами и массой организмов) было установлено, что на каждый килограмм массы животного в течение жизни расходуется одно и то же количество энергии — энергетический фонд, равный 191 000 ккал/кг. Поэтому мелкие животные с более высоким темпом метаболизма имеют короткую продолжительность жизни, а крупные виды с их сниженной интенсивностью обмена живут дольше. «Совершенно непонятное исключение в свете этой теории — человек, энергетический фонд которого в 4 раза выше, чем у остальных млекопитающих» [19]. Если во всем придерживаться энергетического принципа оптимальности, то следовало бы признать, что только человек с его уникальным энергетическим фондом в 725 800 ккал!кг (по Рубнеру) обладает какими-то особенностями структуры, делающими ее оптимальной. Все же остальные представители животного мира не только не имеют наилучшей возможной структуры, но поразительно далеки от возможного оптимума.
Предыдущая << 1 .. 44 45 46 47 48 49 < 50 > 51 52 53 54 55 56 .. 137 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed