|
<<< www.interlibrary.narod.ru |
Доброборский
Б.С.
О ПРИРОДЕ
СИММЕТРИИ И АСИММЕТРИИ
ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
|
Проблемам симметрии и асимметрии в природе посвящено
большое количество научных работ. Они охватывают как вопросы макромира, так и
мир элементарных частиц, живой и неживой материи [ 3, 7, 8, 9, 10, 13, 14, 15
]. Симметрия и асимметрия неживой материи в макромире в
основном зависит от соотношений соответственно внутренних термодинамических
параметров материальных систем, определяемых законами первого и второго
начала термодинамики для изолированных систем, и внешних термодинамических
параметров для открытых систем. При этом, как изолированная, материальная система стремится
к симметрии, так как в этом случае энтропия всегда стремится к максимальному
значению. Как открытая, материальная система стремится к асимметрии, так как
каждое внешнее воздействие на нее, в принципе выражающееся в виде обмена
энергией и веществом с другими системами, всегда может происходить только с
одной стороны, по-разному воздействуя на разные точки пространства,
занимаемого материальной системой. В биологических системах наряду с действием упомянутых
выше физических законов термодинамики также действуют и законы термодинамики
биологических систем. В связи с этим проблемы симметрии и асимметрии
биологических систем необходимо рассматривать с учетом всех законов
термодинамики, как распространяющихся на всю материю, как живую, так и
неживую, так и на биологические системы. К настоящему времени известно два закона термодинамики
биологических систем. Первый закон термодинамики биологических
систем (Всеобщий закон биологии), устанавливает, что все биологические системы
всегда находятся в устойчивом неравновесном термодинамическом состоянии [ 1
]:
Второй закон термодинамики биологических
систем устанавливает, что устойчивость неравновесного термодинамического
состояния обеспечивается биологическими системами путем периодических
чередований фаз потребления и выделения энергии [ 4 ]:
Причем из этого закона вытекают
следующие следствия:
Таким образом, принципиальным отличием термодинамического состояния неживой природы от живой является то, что неживая природа всегда находится в неустойчивом неравновесном термодинамическом состоянии, а живая природа – в устойчивом неравновесном термодинамическом состоянии. Это связано с тем, что неживая природа представляет собой пассивную материальную среду, состояние которой полностью зависит от внешних условий, в то время как живая природа представляет собой активную материальную среду в виде импульсного, регулируемого с помощью обратных связей, двухтактного генератора энергии, получаемой из продуктов питания [ 5 ]. Из приведенных выше первого и второго законов термодинамики биологических систем следует, что основной целью жизнедеятельности живых организмов является максимально долгое сохранение устойчивого неравновесного термодинамического состояния, которое обеспечивается с помощью биоритмов – периодических термодинамических процессов потребления и выделения энергии [4, 6 ] . Благодаря приведенным выше законам термодинамики биологических систем последние обладают, наравне с другими, еще одним принципиальным свойством, обеспечивающим возможность их жизнедеятельности – свойством фенотипической адаптации [ 4 ]. Посредством
фенотипической адаптации в течение всей жизни в биологических системах
непрерывно происходят процессы реакции всех их органов, систем и целостных
организмов на непрерывно меняющиеся условия окружающей среды, которые обеспечивают
устойчивость их неравновесного термодинамического состояния. Одними из результатов
процессов фенотипической, а также генотипической адаптаций в живых организмах
в течение жизней огромного числа поколений сформировались как непарные, так и
парные органы. Особенность функционирования парных органов заключается в том, что они в одних случаях функционируют самостоятельно, а в других координировано друг с другом. Эта особенность функционирования парных органов требует, чтобы физические и антропометрические параметры этих органов были бы одинаковыми и расположенными симметрично относительно оси симметрии или центра тяжести организма, например для обеспечения равновесия или перемещения. В результате проведенных исследований можно считать установленным, что для координации функционирования парных органов живыми организмами используется иерархический принцип управления, в соответствии с которым один из парных органов является ведущим, а второй ведомым. В этом нетрудно убедиться на примере концентрации внимания при выполнении человеком какой-нибудь работы руками. Если, например, основная работа выполняется правой рукой, то и концентрация внимания будет направлена именно на правую руку. При такой организации управления на ведущий парный орган приходится большая нагрузка, чем на ведомый, вследствие чего в результате фенотипической адаптации появляется определенная асимметричность этих органов. Причем степень асимметричности парных органов определяется требованиями обеспечения максимальной устойчивости термодинамического состояния живых организмов. Таким образом, любой живой организм для обеспечения своей жизнедеятельности должен соответствовать как требованиям симметричности, так и требованиям асимметричности, причем этот баланс определяется соотношением требований к координации функционирования парных органов с одной стороны и их равновеликим функционированием с другой, что и подтверждается многочисленными наблюдениями [ 2, 7, 12, 13 ]. Литература
|