«Биология и законы развития техники»

Биология и законы развития техники (fb2) - Биология и законы развития техники 410K скачать: (fb2) - (epub) - (mobi) - Владимир Михайлович Петров (ТРИЗ)

Биология и законы развития техники ТРИЗ Владимир Петров

© Владимир Петров, 2018

ISBN 978-5-4493-3018-5

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

Петров В. М.

Биология и законы развития техники

Природа — это неустанное спряжение глаголов «есть» и «быть поедаемым».

Уильям Индж

Бытие вечно, ибо существуют законы, его охраняющие.

Иоганн В. Гёте

Предисловие

В середине 1976 года автор провел исследования по возможности переноса законов биологии для создания системы законов развития техники. С этой целью была проведена работа по сбору законов биологии. В то время автор не обнаружил не только работ по объединению законов биологии в единую систему, но и содержащих все законы вместе. Систематизация законов биологии проводилась с «оглядкой» на технику, поэтому автор не претендует на ее правильность с точки зрения биологии.

Результаты работы были доложены на Ленинградском семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ в 1977 г.1. Материалы содержали небольшую статью и картотеку по законам. Картотека насчитывала более 100 единиц информации. Под единицей информации автор понимает название закона или правила, его формулировку, автора закона и год его появления, следствия, уточнения и расширения закона, пояснения и комментарии к закону, формулировки терминов, используемых в законе, сведения об авторе закона. Карточка, как правило, содержала все выявленные нами формулировки закона. Кроме того, картотека включала наши комментарии и рассуждения по данному закону и адаптацию данного закона к развитию технических систем. Не ко всем биологическим законам автор смог сформировать аналогичный закон развития технических систем.

В дальнейшем материалы дополнялись и корректировались. Впервые работа была опубликована в 1979 г. в виде тезисов2.

Материалы впервые представлены для широкой общественности. Работа содержит большую часть картотеки автора, его предложения по использованию отдельных законов биологии для развития техники, их формулировку и систему законов развития техники, разработанную автором в 1976 году. Материал дается с некоторым сокращением, но в том виде и без изменения текста. Картотека содержала несколько формулировок законов из разных источников. Первая статья описывала только по одной формулировке закона, и только те законы, к которым автор нашел соответствие для технических систем. Она также включала систему законов развития техники, приведенную в данной работе.

В этой работе приводится полностью статья 1976 г. Добавлены законы из картотеки, которые не вошли в статью, порядковые номера законов, алфавитный указатель и дополнены материалы об авторах законов.

При подготовке этой работы автор более структурировал, откорректировал текст и внес незничительные дополнения.

С позиций сегодняшнего дня работа выглядит достаточно наивной, но она содержит материал, который еще не полностью использован в законах развития технических систем. Поэтому автор советует эту работу рассматривать не только как историю разработки системы законов развития техники, но и как материал для дальнейших разработок.

С пожеланием успехов!

Владимир Петров, vladpetr@013net.net 9.06.2008

Введение

Техника создавалась и развивалась путем использования метода проб и ошибок. «Выживала» только та техническая система, которая проходила «естественный отбор», представляющий собой условия эксплуатации техники в различных природных условиях, ее удобство для человека, эффективность ее применения, конкретность с другими техническими системами и т. п.

Г. С. Альтшуллер решил использовать накопленный «генетический фонд» техники (патентный фонд) для выявления законов развития технических систем.

Никто так, как природа, не сделал столько проб и столько ошибок в процессе создания мира в течение очень длительного времени (миллиарды лет!). Природа создала механизм ее развития — естественный отбор. В связи с этим автор решил использовать фонд, накопленный природой, для возможного его переноса на развитие техники. Это была гипотеза, которая побудила автора начать исследование законов развития биологических видов.

Автор выявил более 100 различных биологических законов и правил, часть из которых, по нашему мнению, можно использовать для развития технических систем. Мы не претендуем на полноту охвата всех материалов по биологическим законам (автор по образованию инженер, а не биолог), так как не удалось обнаружить работ, в которых содержались все биологические законы вместе. В связи с этим автору пришлось эти законы собирать «по крупицам» в различных источниках.

Материалы исследования в сокращенном виде представляются в работе.

Картотека биологических законов

Законы приводятся в порядке, в котором они были описаны в статье.

1. Закон минимума Ю. Либиха

Существование и выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е. лимитирует тот экологический фактор, количество которого близко к необходимому организму или экосистеме минимуму, дальнейшее снижение которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.

Дополнительное правило воздействия факторов: организм способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором (одно вещество другим, химически близким).

Закон открыт Юстусом Либихом в 1840 г.

2. Закон совокупного действия факторов. Закон Митчерлиха — Бауле

Величина урожая или благополучие вида, популяции, организма зависит не только от какого-нибудь одного (пусть даже лимитирующего) фактора, но и от всей совокупности действующих факторов одновременно.

3. Закон действия факторов Тинемана. Экологическое разнообразие

Соотношение между числом видов и численностью особей одного вида в экосистеме. Экологическое разнообразие подчиняется принципам Тинемана.

4. Закон взаимодействия экологических факторов. Закон компенсации факторов Э. Рюбеля

Отсутствие или недостаток некоторых (не фундаментальных) экологических факторов могут быть компенсированы другими близкими факторами.

5. Закон незаменимости фундаментальных факторов, закон Вильямса

Отсутствие в окружающей среде фундаментальных экологических (физиологических) факторов (света, воды, CO2, питательных веществ) не может быть заменено (компенсировано) др. факторами.

6. Закон неоднозначного действия (фактора на разные функции)

Каждый экологический фактор неодинаково влияет на разные функции организма; оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других.

7. Закон минимума видов. Парадокс солоноватых вод. Эффект Ремане

Минимум морских и пресноводных видов животных наблюдается в солоноватой (близкой к пресной воде) зоне (при солености 5—8%).

8. Закон толерантности В. Шелфорда

Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

9. Закон лимитирующих факторов. Закон ограничивающих факторов

Факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное значение, т. е. наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий. Такие уклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни вида или отдельных особей, определяя их географический ареал. Выявление ограничивающих (лимитирующих) факторов очень важно в практике сельского хозяйства для установления валентности экологической, особенно в наиболее уязвимые (критические) периоды онтогенеза животных и растений.

Закон открыт Ф. Блэкманом (1909).

10. Законы Одума

1. Организмы могут иметь широкий диапазон толерантности в отношении одного экологического фактора и узкий — в отношении другого.

2. Организмы с широким диапазоном толерантности в отношении всех экологических факторов наиболее распространены.

3. Если условия по какому-либо экологическому фактору не оптимальны, то диапазон толерантности может сузиться и в отношении других факторов.

4. Многие факторы окружающей среды могут стать лимитирующими в критические периоды жизни организмов, особенно в период размножения. Например, зона толерантности у молодых организмов хуже, чем у более зрелых.

11. Закон внутреннего динамического равновесия

Природная система обладает внутренней энергией, веществом, информацией и динамическими качествами, связанными между собой настолько, что любое изменение показателей одного из них вызывает в других или в том же, но в ином месте или в другое время, сопутствующие функционально-количественные такие же перемены, сохраняющие сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических показателей всей природной системы.

12. Закон (правило) 10%

Среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% (от 7 до 17) энергии (или вещества в энергетическом выражении), как правило, не ведет к неблагоприятным для экосистемы (и теряющего энергию трофического уровня) последствиям.

Трофический уровень — совокупность организмов, объединенных типом питания. Различают пять трофических уровней:

— 1 — продуценты;

— 2 — первичные консументы (растительноядные организмы);

— 3 — вторичные консументы (хищники) и паразиты первичных консументов;

— 4 — вторичные хищники, нападающие на других хищников, и паразиты вторичных консументов;

— 5 — надпаразиты высоких порядков.

13. Экологические пирамиды, Эффект пирамиды, Пирамиды Эльтона

В пищевой цепи количество энергии, получаемой в процессе метаболизма, уменьшается по мере ее переноса с одного трофического уровня на другой. Наиболее продуктивный трофический уровень образуют зеленые растения (первичные продуценты), менее продуктивны растительноядные животные, еще менее — плотоядные. Продуктивность каждого трофического уровня ограничивается продуктивностью уровня, непосредственно ему предшествующего. Поскольку растения и животные расходуют часть энергии на поддержание своего существования, все меньше и меньше энергии передается в результате процессов роста и размножения каждому из вышележащих трофических уровней. Такая необратимая линейная направленность передачи веществ и энергии по пищевым цепям графически изображается в виде пирамиды. См. также Пирамиды Эльтона.

14. Закон (правило) 1%

Изменение энергии природной системы в среднем на 1% (от 0,3 до единицы процентов) выводит систему из статического равновесного состояния.

15. Закон критических величин фактора

Если хотя бы один из экологических факторов приближается или выходит за пределы критических (пороговых или экстремальных) величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных величин, особям грозит смерть. Такие сильно уклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни вида или его популяций в каждый конкретный отрезок времени.

16. Закон относительности действия лимитирующих факторов. Закон Лундегарда — Полетаева

Форма кривой роста численности (объема) популяции (биомассы) зависит не только от одного химического фактора с минимальной концентрацией, но и от концентрации и природы других ионов, имеющихся в среде.

17. Закон одностороннего потока энергии в ценоэкосистемах (биоценозах)

Энергия, получаемая биоценозом, путем эндотермического фотосинтеза автотрофными огранизмами-продуцентами вместе с их биомассой передается гетеротрофным организмам-консументам (сначала фитофагам, от них зоофагам первого порядка, затем второго и третьего порядков) и микроорганизмам-редуцентам. Направление всего этого энергетического потока необратимо и выражено в виде экологической пирамиды.

18. Закон относительной независимости адаптации

Степень выносливости к какому-либо фактору не означает соответствующей экологической валентности вида по отношению к остальным факторам. Например, виды, переносящие значительные изменения температуры, совсем не обязательно должны также быть приспособленными к широким колебаниям влажности или солевого режима; эвритермные виды могут быть стеногалинными, стенобатными или наоборот.

19. Закон покровов (покрытия) тела

Плотность покровов тела млекопитающих и птиц достигает максимума в холодных и засушливых областях. Эта особенность отражает своеобразные адаптации животных — механизмы терморегуляции в условиях экстремального температурного режима.

20. Правило Аллена

Выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши и др.) относительно увеличиваются по мере продвижения от севера к югу в пределах ареала одного вида. Явление вытекает из принципа уменьшения теплоотдачи при сокращении отношения поверхности тела к объему. Согласно правилу Аллена, теплокровному животному, обитающему в регионах с холодным климатом, необходимо, чтобы сильно выступающие части были короткими, а животным, обитающим в регионах с теплым климатом, напротив, сильно выступающие части тела создают определенную выгоду. Правило является частным случаем правила Бергмана и установлено Дж. Алленом в 1877 г.

21. Правило Бергмана

В пределах вида или достаточно однородной группы близких видов животные (теплокровные) с более крупными размерами тела встречаются в более холодных областях (подтверждается у позвоночных животных в 50% случаев, из которых 75—90% — птицы). Правило отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной температуры тела в различных климатических условиях: у более крупных животных отношение площади поверхности тела к его объему меньше, чем у мелких, поэтому меньше расход энергии для поддержания той же температуры, что особенно важно при низких температурах. Чем крупнее животное и чем компактнее форма тела, тем легче ему поддерживать постоянную температуру; чем мельче животное, тем выше уровень его основного обмена. По мнению некоторых авторов, человек также подчиняется правилу Бергмана. Правило сформулировано К. Бергманом в 1847 г. Является следствием правила поверхностей.

22. Правило Поверхностей

Отношение продуцируемого тепла к единице поверхности тела (в м2) большинства гомойотермных животных выражается приблизительно одинаковыми величинами (порядка 1000 ккал/24 ч). Эмпирически доказано, что средняя величина теплопродукции, которую можно оценивать по количеству потребляемого кислорода, связана с величиной теплоотдачи; последняя тем больше, чем меньше животное. В связи с тем, что масса (объем) растет пропорционально кубу, а поверхность — лишь квадрату поперечника (диаметра), у мелких животных на единицу массы приходится относительно большая поверхность, нежели у крупных. В связи с этим относительная отдача тепла в окружающую среду мелкими животными выше, что и компенсируется увеличенной теплопродукцией. В экологии и биогеографии. Правило сформулировано Ш. Рише в 1899 г. и уточнено М. Рубнером в 1902 г.

23. Биоклиматический закон (А. Хопкинс, 1918)

По мере продвижения на север, восток и вверх в горы время наступления периодических явлений в жизнедеятельности организмов запаздывает на четыре дня на каждые 1 градус широты, 5 градусов долготы и примерно 100 м высоты.

24. Принцип Олли

Для каждого вида животных существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции. К. Олли сформулировал принцип в 1937 г.

25. Закон влияния масс

Закон химической кинетики, согласно которому эффект химического вещества прямо пропорционален его концентрации и реакция А + В = С достигает равновесия сразу, если реализуется условие.

Экстраполируя это отношение на экосистемы, можно заменить концентрацию веществ на степень доминирования видов в системе, и тогда можно выявить соотношения видов в биоценозе.

26. Закон Глогера

Виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще всего черную или темно-коричневую), чем обитатели теплых и сухих областей, что позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла. Например, большая часть оперения пигментов, покровов тела морского льва (Otaria jubata) темной окраски. Закон выявлен К. Глогером в 1833 г.

27. Закон деградации качества энергии

В процессе накопления или использования энергии часть ее рассеивается (обесценивается, т. е. становится энтропичной), теряя способность производить работу.

28. Закон единства организм — среда

Между живыми организмами и окружающей их средой существуют тесные взаимоотношения, взаимозависимости и взаимовлияния, обусловливающие их диалектическое единство. Постоянный обмен веществом, энергией и информацией между организмом и средой материализует и делает пластичным такое единство. Биологические системы на любом иерархическом уровне являются открытыми системами, они получают для своего существования из окружающей среды вещества (химические элементы), энергию (солнечную и химическую) и информацию и отдают в окружающую среду трансформированные вещества, энергию и информацию, таким образом, активно воздействуя (количественно) на нее, изменяя ее. В системе организм — среда наиболее активным является организм (живое вещество) — закономерность, впервые показанная и сформулированная (в форме биогеохимических принципов) В. И. Вернадским.

29. Закон снижения энергетической эффективности природопользования

С ходом времени при получении полезной информации из природных систем на ее единицу затрачивается все большее количество энергии. Так, с начала нашего века до современности количество энергии, затрачиваемое на единицу сельскохозяйственной продукции в развитых странах мира, возросло в 8—10 раз, промышленной продукции — в 10—12 раз.

30. Закон сохранения массы

Масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т. е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из системы вещества равна массе накапливаемого в системе вещества. Если в результате химических преобразований одно вещество не переходит в другое, то материальный баланс системы по такому веществу может быть представлен следующим образом: количество поступающего в систему вещества х минус количество выходящего из системы вещества х равно количеству накапливаемого в системе вещества х.

31. Законы термодинамики

Закон сохранения энергии. Первый закон термодинамики

При всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех макроскопических химических и физических процессах энергия не создается и не исчезает (не разрушается), а только переходит из одной формы в другую. Закон открыли Н. Майер и Г. Гельмгольц.

Второй закон термодинамики

Процессы, связанные с превращениями энергии, могут происходить самопроизвольно только при условии, что энергия переходит из концентрированной формы в рассеянную (например, тепло горячего предмета самопроизвольно стремится рассеяться в более холодной среде).

Другая его формулировка: поскольку некоторая часть энергии всегда рассеивается в виде недоступной для использования тепловой энергии, эффективность самопроизвольного превращения кинетической энергии (например, света) в потенциальную (например, энергию химических соединений протоплазмы) всегда меньше 100%. Важнейшая термодинамическая характеристика организмов, экосистем и биосферы в целом — способность создавать и поддерживать высокую степень внутренней упорядоченности, т. е. состояние с низкой энтропией. Система обладает низкой энтропией, если в ней происходит непрерывное рассеяние легко используемой энергии (например, энергия света или пищи) и превращение ее в энергию, используемую с трудом (например, в тепловую). Упорядоченность экосистемы, т. е. сложная структура биомассы, поддерживается за счет дыхания всего сообщества, которое, по Ю. Одуму (1975), как бы «откачивает из сообщества неупорядоченность».

32. Адаптация

Адаптация (от позднелат. adaptatio — приспособление), процесс приспособления организма, популяции или сообщества к определенным условиям внешней среды; соответствие между условиями окружающей среды и способностью организмов процветать в ней. Растения и животные адаптируются к условиям обитания с помощью генетических механизмов, а также посредством более гибких физиологических, поведенческих и эмбриональных механизмов.

Адаптация общая, приспособление организма к жизни в какой-либо обширной зоне среды (например, крыло птицы, форма тела рыбы и т. п.).

Адаптация специальная, приспособление данного биологического вида к определенному образу жизни (например, долотообразный клюв и лазающая нога у дятла, отпугивающая окраска у некоторых насекомых).

Адаптация теневая, приспособление организма к низкой интенсивности света.

Адаптация зона:

1) тип местообитаний с определенным комплексом экологических условий, требующих специфических приспособлений организмов (море, почва и т. д.);

2) адаптивные возможности, характеризующие определенную группу организмов, т. е. основные способы использования ими ресурсов внешней среды. Виды (популяции), обитающие в разных адаптивных зонах, обычно различаются по многим морфологическим и физиологическим признакам. Термин введен Дж. Г. Симпсоном в1944 г.

Адаптация радиация, эволюционное расхождение (дивергенция) родственных групп организмов по разным экологическим нишам или адаптивным зонам. Преобладающая форма эволюции при адаптивной радиации — видообразование. По этому принципу, например, в классе млекопитающих формировались отряды, в которых образовались семейства, роды, виды, освоившие разные места обитания. Термин предложен Г. Ф. Осборном в 1915 г., однако мысль об адаптивной радиации высказал еще Ч. Дарвин в 1859 г.

33. Закон экологии Б. Коммонера

Все связано со всем. Все должно куда-то деваться. Природа «знает» лучше. Ничто не делается даром.

34. Закон биогенетический — Э. Гекклера, Ф. Мюллера

Организм в индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет (в сокращенном и закономерно измененном виде) историческое (эволюционное) развитие его вида (филогенез). Закон открыт Ф. Мюллером в I864 г. и сформулирован Э. Геккелем в I866 г.

35. Закон естественноисторический

Внутренняя устойчивая связь предметов и явлений, обуславливающая их существование и развитие.

Закон исторического развития биологических систем.

Развитие биологических систем есть результат увеличения эффекта внешней работы биосистемы (воздействия организма на среду) в ответ на полученную из внешней среды единицу энергии. Открыт Э. Бауэром в 1935 г. Этот закон известен также как принцип максимума эффекта внешней работы.

36. Закон перехода от биогенеза к неогенезу

Биогенез — эволюция, управляемая стихийными биологическими факторами.

Неогенез — эволюция, управляемая человеческим сознанием.

Сейчас происходит революционный переход от биогенеза к неогенезу.

Ноосфера — биосфера, включающая человеческое общество с его индустрией, языком и прочими видами разумной деятельности. Это новый этап в развитии биосферы, этап разумного регулирования взаимоотношений человека и природы.

37. Закон системогенетический

Многие природные системы (в том числе особи) в индивидуальном развитии повторяют в сокращенной и нередко закономерно измененной и обобщенной форме эволюционный путь развития своей системой структуру.

38. Повышение неравномерности развития живого — основное направление эволюции биосферы

Неравномерность эволюции происходит вследствие развития биосферы. На эволюцию отдельных видов (групп) влияет эволюция биосферы, в результате которой происходит изменение среды жизни каждой эволюционной группы, а следовательно, и приспособление к ней.

39. Закон необходимой избыточности

Колебания числа составляющих подчиняются действию закона избыточности системных элементов при минимуме числа вариантов в организации: избыточность числа системных элементов нередко служит непременным условием существования системы, условием ее качественно-количественной саморегуляции, надежности и обеспечивают ее равновесное состояние.

В то же время число вариантов организации ограничено, т. е. природа часто «повторяется», если говорить о количестве типов организации, отсюда многочисленные структурные аналогии и гомологии, формы организации общественных процессов и т. д.

Избыточность системных элементов может быть заменена повышением качества этих составляющих (например, индивидуальной надежности) или их агрегации, согласно принципу перехода избыточности в самоограничение. Фактически все мироздание подтверждает справедливость этого принципа. Движущим механизмом преобразования экологических систем служит «выгода», т. е. система стремится к надежности, устойчивости при объединении.3

40. Закон Блекмана

Общее влияние лимитирующих факторов может превысить суммарный дополнительный эффект от влияния других факторов.

41. Закон соответствия условий среды генетической приспособляемости

Вид организма может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида и ее колебаниям. Каждый вид возник в определенной среде и дальнейшее его существование возможно лишь в ней. Резкое изменение среды жизни может означать, что генетические возможности вида окажутся недостаточными для приспособления к новым условиям жизни. В связи с этим коренные преобразования природы опасны для ныне существующих видов, в том числе для самого человека, также представляющего собой хотя и особый, но биологический вид.

42. Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова

Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.

Целые семейства растений, в общем, характеризуются определенным циклом изменчивости. Закон сформулирован Н. И. Вавиловым в 1921 г.

43. Закон (правило) необратимости эволюции Л. Долло

Организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже существовавшему в ряду его предков. Закон сформулирован Л. Долло в 1893 г.

44. Закон роста организованности в живой системе Фишера

В процессе естественного отбора повышается информационное содержание органического мира, степень его организованности. Приспособляемость — биологическая форма организации.

45. Закон отбора (обмена) информацией

Каждое взаимодействие обязательно сопровождается отбором лишь той информации, которая соответствует структуре взаимодействующих компонентов.

Информационная ценность предмета или явления зависит не от количества заключенной в нем информации (оно бесконечно!), но от того, кто или что этой информацией пользуется.

46. Постулаты организации

Все предметы и процессы Вселенной, как и сама Вселенная, представляют собой тройственное единство вещества, энергии и организации.

В процессе взаимодействия предметы обмениваются между собой веществом, энергией, информацией. В информации находят отражение особенности организации взаимодействующих предметов.

При взаимодействии предметов и процессов специфичность обмена информацией обусловлена особенностями организации взаимодействующих объектов. Более организованные объекты способны извлекать из окружения большее количество информации, одновременно они сами служат источником большей информации.

Поскольку каждая организация может быть охарактеризована бесконечным количеством свойств, поскольку бесконечно и количество информации, которое в принципе может быть из нее извлечено. Однако отдельные аспекты информации поддаются математической обработке, что влечет надежду на то, что не только вещество и энергия, но и степень организации, в конце концов, получит удовлетворительную количественную оценку.

Организация характеризуется тремя моментами:

— наличие нескольких компонентов (сходных или различных);

— существование связей между ними;

— организацией связей, придающей определенную форму и устойчивость.

47. Условия успеха формообразования

Сравнительно медленное изменение абиотической среды.

Благоприятные условия питания, обеспечивающие достаточно высокую численность особей вида.

Наследственная изменчивость, позволяющая не отставать от преобразования биосферы.

Отсутствие потребителей подавляющей мощности.

Наличие потребителей, уничтожающих мало жизнеспособных.

Разнообразие связей с организмами других видов, позволяющих приспосабливаться к изменяющимся условиям, вытесняя из них менее приспособленных.

Способность по достижению определенного уровня развития изменять связи с окружением.

Наличие в среде непосредственного потенциала вещества, энергии и информации.

48. Закон Копа — Депере

Концепция (закон), выдвинутая Э. Копом (1896) и Ч. Депере (1907), согласно которой в процессе эволюции филогенетических ветвей происходит увеличение размеров тела организмов. Увеличение размеров тела, как правило, ведет к повышению активности организмов в захвате пищевых ресурсов, борьбе с конкурентами и хищниками, к снижению плодовитости.

49. Открытые системы

Организм непосредственно взаимодействует с окружающей средой, поэтому их можно рассматривать как открытые системы. Стационарное состояние в них поддерживается потому, что открытые системы непрерывно получают свободную энергию из внешней среды в количестве, компенсирующем ее уменьшение в системе.

50. Закон биогенной миграции атомов В. И. Вернадского

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, СО2, Н2 и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.

51. Закон Бэра

Обобщение закономерностей зародышевой организации и эмбрионального развития различных классов позвоночных животных:

1) общее образуется в зародыше раньше, чем специальное;

2) из более общего образуется менее общее, пока не возникнет самое специальное, т.е. вначале проявляются черты систематического типа, затем класса, отряда и т.д., в конце развития — индивидуальные признаки особи;

3) зародыши разных классов вначале сходны, а затем отклоняются в своем развитии друг от друга;

4) «… Зародыш высшей животной формы никогда не бывает похож на другую животную форму, а лишь на ее зародыша».

Закон сформулирован К. Э. Бэром в 1828 г.

52. Закон взаимодействия экологических факторов

В организмах вещество, имеющее более высокую концентрацию, частично может заменить вещество, концентрация которого меньше (например, если кальций находится в дефиците, то его может заменить стронций).

53. Закон Гаузе. Принцип исключения Гаузе. Принцип конкурентного исключения

Два вида со сходными экологическими требованиями не могут длительное время занимать одну и ту же экологическую нишу; экологическое разобщение, наблюдаемое при конкуренции тесно связанных или сходных в иных отношениях видов в отсутствие хищничества. Закон открыт Г. Ф. Гаузе в 1934 г.

54. Закон Ковалевского

В процессе эволюции пальцы конечности парнопалых копытных подвергаются редукции, а конечность упрощается. 3акон сформулирован О. Ковалевским в 1875 г.

55. Закон Копа

Новые группы организмов происходят не от высших глубоко специализированных представителей предковых групп, а от малоспециализированных форм, сохраняющих эволюционную пластичность. Закон сформулирован Э. Копом в конце XIX в.

56. Закон Копа — Депере

В процессе эволюции филогенетических ветвей происходит увеличение размеров тела организмов. Увеличение размеров тела, как правило, ведет к повышению активности организмов в захвате пищевых ресурсов, борьбе с конкурентами и хищниками, к снижению плодовитости. Концепция закона выдвинута Э. Копом в 1896 г. и Ч. Депере в 1907 г.

57. Закон корреляции частей организма или соотношения

В организме, как целостной системе, все его части соответствуют друг другу, как по строению, так и по выполняемым функциям.

Закон сформулирован Ж. Кювье в 1793 г.

58. Закон Менделя

Закон сформулирован Г. Менделем в 1866 г.

Закон Менделя первый. Закон единообразия гибридов в первом поколении.

Закон (правило) единообразия гибридов первого поколения, закон (правило) расщепления гибридов второго поколения, закон независимого комбинирования признаков (независимого расщепления).

Закон Менделя второй. Закон расщепления гибридов второго поколения.

Закон (правило) расщепления гибридов второго поколения, закон независимого комбинирования признаков (независимого расщепления).

Во втором поколении гибридов соотношение особей с доминантными и рецессивными признаками статистически равно 3:1.

Закон Менделя третий. Закон независимого комбинирования признаков.

Закон независимого комбинирования признаков (независимого расщепления).

Гены одной аллельной пары распределяются в мейозе независимо от генов др. пар и комбинируются в процессе образования гамет случайно, что ведет к разнообразию вариантов их соединений. Закон проявляется, как правило, для тех пар признаков, гены которых находятся вне гомологичных хромосом. Если обозначить буквой и число аллельных пар в негомологичных хромосомах, то число фенотипических классов будет определяться формулой 2n, а число генотипических классов — 3n. При неполном доминировании количество фенотипических и генотипических классов совпадает.

59. Закон однонаправленности потока энергии

Энергия, которую получает сообщество (биогеоценоз, экосистема) и которая усваивается продуцентами, вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго и т. д. порядков, а затем редуцентам, с падением потока на каждом из трофических уровней в результате процессов, сопровождающих дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам и консументам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0,24%), говорить о «круговороте энергии» нельзя.

60. Закон последовательности прохождения фаз развития

Фазы развития природной системы могут следовать лишь в эволюционно закрепленном (историческом, экологическом обусловленном) порядке, обычно от относительно простого к сложному, как правило, без выпадения промежуточных этапов (но, возможно, с очень убыстренным их прохождением или эволюционно закрепленным выпадением).

61. Закон Северцова. Правило чередования главных направлений. Закон смены фаз эволюции

В истории монофилетической группы организмов за периодом крупных эволюционных перестроек — арогенеза (ароморфоза) всегда наступает период частых приспособлений — аллогенеза (алломорфоза), катагенеза, гипогенеза и т. д. Освоение новой среды или крупные морфофизиологические преобразования всегда ведут к вспышке видообразования. 3акон сформулирован А. Н. Северцовым в 1920 г.

62. Биологический прогресс

Биологическое процветание таксона — повышение численности особей, расширение ареала, увеличение количества дочерних таксономия, единиц и другое. Сформулирован А. Н. Северцовым в 1920 г.

63. Биологический регресс

История преобразования видов и выработка у них новых приспособлений. Сформулирован А. Н. Северцовым в 1920 г.

64. Закон увеличения размеров организмов

По мере хода геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры (а следовательно, вес) и затем вымирают.

65. Закон физико-химического единства живого вещества

Живое вещество физико-химически едино. При всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних из них не может быть абсолютно безразлично для других.

66. Закон Харди — Вайнберга. Принцип Харди — Вайнберга. Уравнение Харди — Вайнберга

Частота генов в популяции остается постоянной в отсутствие отбора, неслучайного спаривания, случайностей выборки, при очень большой постоянной численности в течение многих поколений и в которой не возникают мутации. Сформулирован в 1908 году независимо друг от друга Г. Харди и В. Вайнбергом.

67. Закон чистоты гамет Менделя

Гамета диплоидного гибрида (аа) может нести лишь один из двух аллелей данного гена (а или а), привнесенных при оплодотворении разными родителями (аа и АА), т. е. гамета не может быть гибридной, поскольку она несет аллель одного из родителей в чистом виде, в котором он был привнесен гаметой этого родителя в гибридную зиготу. Материальной основой проявления законом чистоты гамет служит процесс мейоза.

Открыт Г. Менделем в 1865 г.

68. Закон экологической корреляции

В экосистеме все входящие в нее виды функционально соответствуют друг другу, и уничтожение одного вида или их группы всегда в конечном итоге ведет к исчезновению взаимосвязанных др. видов живого. При полном истреблении или вымирании вида он никогда не исчезает один, но всегда вместе с взаимосвязанными формами.

69. Закон Амбера

Исчезнувшие в процессе эволюции признаки филогенетически не восстановимы. Закон сформулирован Амбером в 1950 г.

70. Закон анатомической корреляции. Закон Кювье

Специализация отдельного органа какого-либо животного организма к определенному o6paзy жизни вызывает соответствующие модификации других органов того же организма, что позволяет ему более успешно выполнять определенные функции. Сформулирован Ж. Кювье в 1830 г.

71. Законы Бауэра. Принципы общебиологические Бауэра

1) развитие биологических систем есть результат увеличения эффекта внешней работы биосистемы (воздействия организма на среду) в ответ на полученную из внешней среды единицу энергии (стимул); для этого биосистемы, в отличие от систем неживой природы, должны обладать свойством постоянно поддерживать свою структуру вне зависимости от внешней среды;

2) поскольку живые системы постоянно совершают работу и разрушаются, то они должны одновременно и самовосстанавливаться, черпая из окружающей среды необходимые материалы, энергию и информацию; благодаря процессу самовосстановления биосистемы сохраняют по отношению к среде обитания антиэнтропийное состояние.

Принципы сформулированы Э. Бауэром в 1934 г.

72. Биогеохимические принципы Вернадского

1) биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению;

2) эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы. Биогеохимические принципы В. И. Вернадский открыл в 1940 г.

73. Закон вертикальной зональности. Вертикальная зональность растительности

Смена зон растительности, связанная с изменением климата и почв в зависимости от высоты над уровнем моря. Так, в аридных зонах пустынная растительность при подъеме в горы последовательно сменяется зонами (поясами) степей, лесов, субальпийских и альпийских лугов, высокогорных тундр и вечных снегов. Закон открыт Одуином и Мильн-Эдвардсом в 1832 г.

74. Закон зональности

Закономерность строения геосферы, проявляющаяся в упорядоченном расположении географических зон на суше и географических поясов в океане.

Закон сформулирован В. В. Докучаевым в 1898 г.

75. Закон природной зональности

Закономерное распределение растений и животных на земной поверхности в зависимости от температуры. Закон открыт А. Гумбольдтом в 1808 г., О. П. Декандолем в 1874 г., X. Мэрриэмом в 1890. Окончательная формулировка закона принадлежит В. В. Докучаеву в 1899 г. Он обобщил влияние широтной и вертикальной зональности на весь природный комплекс, включающий климатические факторы, почву, растения и животных.

76. Биогеоценоз

Биогеоценоз (от греч. βίος — жизнь, γη — земля, κοινός — общий) — наименьшая структурная единица биосферы, представляющая собой внутренне однородную пространственно ограниченную (обособленную) природную систему взаимосвязанных живых организмов и окружающей их абиотической (неживой, косной) среды. Этот термин был введен в 1942 г. известным русским (советским) ученым—биологом В. Н. Сукачевым (1880—1967).

77. Закон Майра

Чем больше клин встречается в данной области, тем менее вероятно возникновение нового вида. Закон выявлен Э. Майром в 1942 г.

78. Законы Дансеро

Законы сформулированы П. Дансеро в 1957 г.

Закон обратной связи взаимодействия в системе человек — биосфера.

Любое изменение в природной среде, вызванное хозяйственной деятельностью человека, бумерангом возвращается к человеку и имеет нежелательные последствия, влияющие на экономику, социальную жизнь и здоровье людей.

Закон обратимости биосферы.

Биосфера после прекращения воздействия на ее компоненты антропогенных факторов обязательно стремится завоевать «утраченные позиции», т. е. сохранить (восстановить) свое экологическое равновесие и устойчивость.

Закон необратимости взаимодействия в системе человек — биосфера.

Часть возобновимых природных ресурсов (животных, растительных и т.д.) может стать невозобновляемой, если деятельность человека сделает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство.

79. Закон ноосферы Вернадского

На современном уровне развития человеческой цивилизации она неизбежно превращается в ноосферу, т. е. в сферу, где разум человека играет важнейшую роль в развитии природы.

80. Закон объединения разнородного живого вещества в островных его сгущениях

Индивидуальная система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень общей системы, обречена на вымирание. Таким образом, постепенно теряя свою структуру, система через некоторое время растворится в окружающей среде. Закон открыт Г. Ф. Хильми в 1966 г.

81. Закон ограниченного роста Дарвина

Не существует ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо естественно размножается в столь быстрой прогрессии, что, не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро заполнило бы весь земной шар. Закон сформулирован Ч. Дарвином в 1859 г.

82. Закон убывающего плодородия почв

Сформулирован Т. Р. Мальтусом в 1798 г.

1) естественный закон снижения плодородия почвенного покрова после каждого изъятия урожая и (дополнительно) нарушения процессов почвообразования на культивируемых землях. Потери плодородия почвы восполняются частично самой почвой, внесением удобрений, соблюдением надлежащих агротехнических правил при ее обработке;

2) Природные ресурсы не могут удовлетворить потребности возрастающего народонаселения, плодородие почвы убывает пропорционально росту народонаселения.

83. Закон предельной урожайности

Повышение урожайности имеет тенденцию к замедлению по мере того, как необоснованно растет количество вносимого удобрения. Описан К. Праттом в 1965 г.

84. Закон фазовых реакций

Малые концентрации токсиканта действуют на организм в направлении усиления его функции (стимуляция), более высокие — в направлении угнетения (ингибирование), еще более высокие приводят к смерти организма.

85. Закон генетического разнообразия

Закон генетического разнообразия — в экологии — закон, согласно которому все живое генетически разнообразно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

86. Биологическое разнообразие

Вариабельность живых организмов из всех источников, включая наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются.

Биологическое разнообразие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

87. Генетические ресурсы

Генетические ресурсы — наследственная генетическая информация, заключенная в генетическом коде живых существ.

88. Закон генетического разнообразия

Все живое генетически разнообразно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

89. Сохранение «Ex situ»

Сохранение компонентов биологического разнообразия вне их естественных мест обитания, в питомниках, зоопарках и т. д.

90. Сохранение «In situ»

Сохранение компонентов биологического разнообразия:

— в их естественной среде обитания; или

— применительно к одомашненным или культивируемым видам — в той среде, в которой они приобрели свои отличительные признаки.

91. Устойчивое использование

Использование компонентов биологического разнообразия таким образом и такими темпами, которые не приводят в долгосрочной перспективе к истощению биологического разнообразия.

92. Экологическое разнообразие

Соотношение между числом видов и численностью особей одного вида в экосистеме. Экологическое разнообразие подчиняется принципам Тинемана.

93. Альфа-разнообразие

Характеристика разнообразия внутри местообитания или внутри сообщества на видовом уровне.

94. Бета-разнообразие

Показатель, измеряющий степень дифференцированности видов по градиентам местообитаний.

95. Гамма-разнообразие

Показатель разнообразия на территориальном уровне, объединяющий альфа- и бета-разнообразие.

96. Видовое богатство

Характеристика сообщества, определяемая относительным или абсолютным числом видов.

97. Видовое разнообразие

Многообразие (число) видов в биоценозе определенной экосистемы.

98. Индекс видового разнообразия

Соотношение между числом видов и показателем значимости: численностью, биомассой или продуктивностью.

99. Принцип плотной упаковки Р. Макартура

Виды в экосистеме используют возможности среды с минимальной конкуренцией между собой и с максимальной биологической продуктивностью, при этом пространство заполняется с максимальной полнотой.

100. Законы системы «хищник — жертва» (В. Вольтерра, 1905)

1. Закон периодического цикла. Процесс уничтожения жертвы хищником нередко приводит к периодическим колебаниям численности популяций обоих видов, зависящим только от скорости роста популяций хищника и жертвы и от исходного соотношения их численностей.

2. Закон сохранения средних величин. Средняя численность популяции каждого вида постоянна, независимо от начального уровня, при условии, что специфические скорости увеличения численности популяций, а также эффективность хищничества постоянны.

3. Закон нарушения средних величин. При аналогичном нарушении популяций хищника и жертвы средняя численность популяции жертвы растет, а популяции хищника — падает.

101. Закон усложнения (системной) организации организмов (К. Ф. Рулье, 1837)

Историческое развитие живых организмов (а также всех иных природных систем) приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации (разделения) функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции.

102. Правило викариата (Д. Джордан, 1887)

Ареалы близкородственных видов или подвидов животных обычно занимают смежные территории и существенно не перекрываются. При этом родственные формы, как правило, географически замещают друг друга.

Викарирующие виды (от лат. Викариус — замещающий).

Близкородственные виды животных и растений, географически или экологически замещающие друг друга.

Географический викариат — явление, при котором близкие виды растений или животных (викарирующие виды) занимают не перекрывающиеся между собой ареалы.

Экологический вид — конечное множество организмов, удовлетворяющих генетическому и таксономическому определению вида и находящихся в сходных отношениях с ресурсами и условиями среды.

Экологический викариат — обитание близких видов на одной географической территории, но в различных экологических условиях.

103. Биоклиматический закон (А. Хопкинс, 1918)

По мере продвижения на север, восток и вверх в горы время наступления периодических явлений в жизнедеятельности организмов запаздывает на четыре дня на каждые 1 градус широты, 5 градусов долготы и примерно 100 м высоты.

104. Аксиома Сочавы об иерархической структуре биосферы

Биосфера представляет собой систему, организованную в виде множества подсистем различного уровня.

105. Закон константности (В. И. Вернадский, 1919)

Количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа.

106. Правило взаимоприспособленности (К. Мёбиус, 1864)

Виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое.

107. Правило замещения экологических условий (В. В. Алёхин, 1931)

Любое условие среды в некоторой степени может замещаться другим; следовательно, внутренние причины экологических явлений при аналогичном внешнем эффекте могут быть различными.

Перенос законов биологии в технику

В. М. Петров попробовал найти соответствие биологического закона в технической системе. Найдено соответствие только некоторых законов.

Основной закон эволюции

В биологии не найдено.

В качестве основного закона эволюции технических систем (ТС) предложено следующее:

Развитие любой системы должно осуществляться в сторону увеличения жизнеспособности (устойчивости) и эффективности системы и возможности дальнейшего самосовершенствования.

Закон естественноисторический

Внутренняя устойчивая связь предметов и явлений, обусловливающая их существование и развитие.

Для технических систем (ТС)

Внутренняя устойчивая связь техники с окружением, обусловливающая ее существование и развитие.

Закон (правило) необратимости эволюции Л. Долло

Организм (популяция, вид) не может вернуться к прежнему состоянию, уже существовавшему в ряду его предков.

Правило необратимости эволюции в ТС.

Техническая система не может вернуться к прежнему состоянию, уже существовавшему в ряду ее предыдущих поколений.

Закон роста организованности в живой системе Фишера

В процессе естественного отбора повышается информационное содержание органического мира, степень его организованности. Приспособляемость — биологическая форма организации.

Закон отбора (обмена) информацией.

Каждое взаимодействие обязательно сопровождается отбором лишь той информации, которая соответствует структуре взаимодействующих компонентов.

Извлечение информации из окружения, очевидно, определяется особенностями взаимодействующих компонентов.

Информационная ценность предмета или явления зависит не от количества заключенной в них информации (оно бесконечно!), но от того, кто или что этой информацией пользуется.

Закон повышения степени организации ТС.

Техническая система стремится к повышению степени ее организованности. Это выражается в увеличении ее информационного содержания. Таким образом, происходит упорядочение формы организации (уменьшение энтропии ТС). Уровень организации определяется количеством поглощаемой и выделяемой (перерабатываемой) информации. Высшая степень организации — самоорганизация. ТС помимо информации поглощает и выделяет вещество и энергию.

Закон отбора (обмена) информацией

Каждое взаимодействие обязательно сопровождается отбором лишь той информации, которая соответствует структуре взаимодействующих компонентов.

Извлечение информации из окружения, очевидно, определяется особенностями взаимодействующих компонентов.

Информационная ценность предмета или явления зависит не от количества заключенной в них информации (оно бесконечно!), но от того, кто или что этой информацией пользуется.

Организация структуры ТС. (Закон отбора информации)

Структура технической системы должна быть организована так, чтобы при взаимодействии компонентов отбиралась и выделялась только та информация, которая необходима.

Информационная ценность технической системы или процессов зависит не от количества заключенной в них информации, а от способов и методов использования этой информации.

Постулаты организации

Все предметы и процессы Вселенной, как и сама Вселенная, представляют собой тройственное единство вещества, энергии и организации.

В процессе взаимодействия предметы обмениваются между собой веществом, энергией, информацией. В информации находят отражение особенности организации взаимодействующих предметов.

При взаимодействии предметов и процессов специфичность обмена информацией обусловлена особенностями организации взаимодействующих объектов. Более организованные объекты способны извлекать из окружения большую информацию, одновременно они сами служат источником большей информации.

Поскольку каждая организация может быть охарактеризована бесконечным количеством свойств, поскольку бесконечно и количество информации, которое в принципе может быть из нее извлечено. Однако отдельные аспекты информации поддаются математической обработке, что влечет надежду на то, что не только вещество и энергия, но и степень организации в конце концов получит удовлетворительную количественную оценку.

Организация характеризуется тремя моментами:

— наличие нескольких компонентов (сходных или различных);

— существование связей между ними;

— организация связей, придающая определенную форму и устойчивость.

Организация технических систем (ТС).

Все технические системы — это единство вещества (В), энергии (Э), организации (О) — ВЭО.

Процесс взаимодействия технических систем — это обмен веществом (В), энергией (Э) и информацией (И). В способах обмена информацией заключаются их особенности.

При взаимодействии систем специфичность обмена информацией обусловлена особенностями организации взаимодействия между системами или ее частями. Более организованная техническая система способна извлечь больше информации из окружения и больше дать.

Уровень организации, в принципе, возможно оценить количественно. Об уровне организации технической системы можно судить по количеству потребляемой и выдаваемой (перерабатываемой) информации. (Закон отбора информации).

Организация характеризуется:

— наличием необходимого количества и качества компонентов (сходных или различных);

— наличием энергии (источник и преобразователь энергии);

— организацией связей между компонентами. Принципиальной возможностью (способностью) компонентов к образованию связей;

— организацией, обеспечивающей определенную структуру и устойчивость;

— обеспечением управления, путем сбора, обработки и передачи информации.

Аксиома Сочавы об иерархической структуре биосферы

Биосфера представляет собой систему, организованную в виде множества подсистем различного уровня.

Иерархическая структура ТС

Техническая система имеет иерархическую структуру, состоящую из уровней подсистем и надсистем.

Условия успеха формообразования

Сравнительно медленное изменение абиотической среды.

Благоприятные условия питания, обеспечивающие достаточно высокую численность особей вида.

Наследственная изменчивость, позволяющая не отставать от преобразования биосферы.

Отсутствие потребителей подавляющей мощности.

Наличие потребителей, уничтожающих мало жизнеспособных.

Разнообразие связей с организмами других видов, позволяющих приспосабливаться к изменяющимся условиям, вытесняя из них менее приспособленных.

Способность по достижению определенного уровня развития изменять связи с окружением.

Наличие в среде непосредственного потенциала вещества, энергии и информации.

Условия успеха формообразования ТС.

Поместить техническую систему в пригодную для нее среду или создать такую среду.

Обеспечить техническую систему всеми составляющими для ее работоспособности частями (энергия, заменяемые или расходуемые элементы и вещество, обслуживание и т. п.).

Иметь возможность меняться при изменении среды или требований.

Создание наиболее конкурентной технической системы, способной вытеснить конкурентов.

Наличие конкурентов с лучшей и/или более дешевой техникой.

Наличие потребителей для созданной технической системы или создание потребности в данной ТС.

Разнообразие выпускаемой технической системы (типовой ряд).

Наличие в среде непосредственного потенциала вещества, энергии и информации, необходимого для создания и существования ТС.

Правило викариата

Ареалы близкородственных видов или подвидов животных обычно занимают смежные территории и существенно не перекрываются. При этом родственные формы, как правило, географически замещают друг друга.

Викарирующие виды (от лат. викариус — замещающий) близкородственные виды животных и растений, географически или экологически замещающие друг друга.

Географический викариат — явление, при котором близкие виды растений или животных (викарирующие виды) занимают не перекрывающиеся между собой ареалы.

Экологический викариат — обитание близких видов на одной географической территории, но в различных экологических условиях.

Создание викарирующих (замещающих) ТС

Чтобы избежать конкуренции близких по типу ТС, они должны:

— распространяться на смежных, не перекрывающихся территориях;

— должны использоваться в разных условиях.

Закон Бэра

Обобщение закономерностей зародышевой организации и эмбрионального развития различных классов позвоночных животных:

1) общее образуется в зародыше раньше, чем специальное;

2) из более общего образуется менее общее, пока не возникнет самое специальное, т.е. вначале проявляются черты систематического типа, затем класса, отряда и т.д., в конце развития — индивидуальные признаки особи;

3) зародыши разных классов вначале сходны, а затем отклоняются в своем развитии друг от друга;

4) «… Зародыш высшей животной формы никогда не бывает похож на другую животную форму, а лишь на ее зародыша».

Этапы разработки (образования) ТС

1. Разработка принципа работы и общего вида ТС.

2. Разработка подсистем.

3. Разработка частей подсистем.

4. Принципы работы и общие виды определенного класса ТС более похожи, чем их детализация.

Закон усложнения (системной) организации организмов (К. Ф. Рулье, 1837)

Историческое развитие живых организмов (а также всех иных природных систем) приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации (разделения) функций и органов (подсистем), выполняющих эти функции.

Закон усложнения (системной) организации ТС

Историческое развитие ТС приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации (разделения) функций и подсистем, выполняющих эти функции.

Закон Менделя

Закон Менделя первый

Закон единообразия гибридов в первом поколении

Закон доминирования признаков

Закон единообразия гибридов в первом поколении и проявление у гибридов только доминантного признака.

Закон Менделя второй

Закон расщепления гибридов второго поколения.

Закон Менделя третий

Закон независимого комбинирования признаков (независимого расщепления).

Этапы разработки (образования) гибридных ТС

1. При разработке гибридных технических систем первого поколения используют только один преобладающий признак (одну главную полезную функцию).

2. При разработке гибридных технических систем второго поколения выделяют и используют несколько признаков (несколько полезных функций).

3. Комбинация независимых признаков. Система сочетает признаки различных ТС.

Закон взаимодействия экологических факторов

В организмах вещество, имеющее более высокую концентрацию, частично может заменить вещество, концентрация которого меньше (например, если кальций находится в дефиците, то его может заменить стронций).

Замещение частей ТС

В ТС замена ее частей может осуществляться на аналогичные или имеющие более высокую организацию (в частности, использование подсистем с большими удельными параметрами).

Закон Гаузе. Правило Гаузе. Теорема Гаузе

Принцип исключения Гаузе.

Принцип Лотки — Вольтерры.

Принцип экологической несовместимости.

Принцип конкурентного исключения.

Два вида со сходными экологическими требованиями не могут длительное время существовать в одной и той же местности, если они занимают одну и ту же экологическую нишу; экологическое разобщение, наблюдаемое при конкуренции тесно связанных или сходных в иных отношениях видов в отсутствие хищничества. В связи с этим принципом при ограниченности возможностей пространственно-временного разобщения один из видов вырабатывает новую экологическую нишу или исчезает. Не имеет абсолютного характера.

Принцип исключения ТС

Принцип конкуренции.

Принцип конкурентного исключения.

Две ТС со сходными характеристиками не могут длительное время существовать в одной и той же местности, если они занимают один и тот же рынок сбыта. При ограниченности возможностей пространственно-временного разобщения для одной из технических систем выбирают новый сегмент рынка или она исчезает.

Принцип плотной упаковки Р. Макартура

Виды в экосистеме используют возможности среды с минимальной конкуренцией между собой и с максимальной биологической продуктивностью, при этом пространство заполняется с максимальной полнотой.

Принцип успешной реализации ТС

Реализация (продажа) ТС (продукции) будет тем успешнее, чем меньше ее конкуренция с другими ТС в месте их реализации и чем эффективнее она работает. При этом данный рынок максимально заполняется такой продукцией.

Закон Харди — Вайнберга

Принцип Харди — Вайнберга.

Уравнение Харди — Вайнберга.

Частота генов в популяции остается постоянной в отсутствие отбора, неслучайного спаривания, случайностей выборки, при очень большой постоянной численности в течение многих поколений и в которой не возникают мутации.

Закон постоянства свойств (функций) ТС

Гипотеза

Число свойств или функций технической системы, выпускаемой массовым производством в течение длительного времени, без отсутствия конкуренции и других внешних факторов, воздействующих на развитие системы, остается постоянным.

Закон корреляции частей организма или соотношения

Организм представляет собой целостную систему, каждый орган (часть) которой соответствует др. органам по строению (соподчинение органов) и функциям (соподчинение функций).

Соответствия частей ТС

Для каждой ТС должны быть присущие ей части системы, которые соответствуют друг другу как по строению, так и по выполняемым функциям. Соподчинение подсистем и соподчинение функций.

Повышение неравномерности развития живого — основное направление эволюции биосферы

Неравномерность эволюции происходит вследствие развития биосферы. На эволюцию отдельных видов (групп) влияет эволюция биосферы, в результате которой происходит изменение среды жизни каждой эволюционной группы, а следовательно, и приспособление к ней.

Неравномерность развития ТС.

Происходит вследствие эволюции социальной сферы и приспособления к ней ТС и т. д.

Закон толерантности В. Шелфорда

Лимитирующим фактором процветания организма (вида) может быть как минимум, так и максимум экологического фактора, диапазон между которыми определяет величину выносливости (толерантности) организма к данному фактору.

Закон толерантности ТС

Лимитирующим фактором жизнедеятельности ТС может быть как минимум, так и максимум воздействующих на нее факторов, диапазон между которыми определяет величину жизнеспособности (устойчивости) системы к данному фактору.

Закон минимума Ю. Либиха

Существование и выносливость организма определяется самым слабым звеном в цепи его экологических потребностей, т.е. лимитирует тот экологический фактор, количество которого близко к необходимому организму или экосистеме минимуму, дальнейшее снижение которого ведет к гибели организма или деструкции экосистемы.

Дополнительное правило воздействия факторов: организм способен заменить дефицитное вещество или другой действующий фактор иным функционально близким веществом или фактором (одно вещество другим, химически близким).

Закон компенсации факторов Э. Рюбеля

Закон взаимодействия экологических факторов

Отсутствие или недостаток некоторых (не фундаментальных) экологических факторов могут быть компенсированы другими близкими факторами.

Закон выживания ТС

«Выживание» системы определяется самым слабым звеном (элементом) в процессе ее существования (работы, эксплуатации). Таким образом, лимитируется как минимум качество работы этой системы, дальнейшее снижение которого ведет к неработоспособности (гибели) системы.

Правила:

Система жизнеспособна тогда, когда она способна «отжившую» часть или функцию системы заменить такими же или аналогичными им (дублирование, резервирование, адаптация).

Все части систем необходимо выполнять с одним и тем же сроком жизни и одинаковым (по уровню) их качеством.

Закон совокупного действия факторов

(Закон Митчерлиха — Бауле)

Величина урожая или благополучие вида, популяции, организма зависит не только от какого-нибудь одного (пусть даже лимитирующего) фактора, но и от всей совокупности действующих факторов одновременно.

Поправка к закону минимума Либиха.

Дополнение к правилам закона выживания ТС

Техническую систему необходимо рассматривать при воздействии всей совокупности факторов. Это необходимо учитывать при проектировании новых технических систем.

Закон незаменимости фундаментальных факторов, закон Вильямса

Отсутствие в окружающей среде фундаментальных экологических (физиологических) факторов (света, воды, CO2, питательных веществ) не может быть заменено (компенсировано) др. факторами.

Незаменимость фундаментальных факторов ТС

Отсутствие в технической системе фундаментальных факторов (например, энергии: электричества, топлива и т.п.) не может быть заменено (компенсировано) другими факторами.

Закон неоднозначного действия (фактора на разные функции)

Каждый экологический фактор неодинаково влияет на разные функции организма; оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других.

Закон неоднозначного действия (фактора на разные функции) ТС

Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции технической системы, оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других.

Закон лимитирующих факторов. Закон ограничивающих факторов

Факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное значение, т. е. наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования вида в данных условиях, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий.

Закон лимитирующих факторов ТС. Закон ограничивающих факторов ТС.

Факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное значение, т. е. наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования технической системы в данных условиях, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий.

Закон критических величин фактора

Если хотя бы один из экологических факторов приближается или выходит за пределы критических (пороговых или экстремальных) величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных величин, особям грозит смерть. Такие сильно уклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни вида или его популяций в каждый конкретный отрезок времени.

Фактор экстремальный

Любой фактор, сила воздействия которого превышает приспособительные реакции организма или системы, но не настолько, чтобы вызвать летальный исход. Наличие экстремального фактора создает экстремальные условия существования.

Закон критических величин фактора ТС

Если хотя бы один из факторов воздействия на техническую систему приближается или выходит за пределы критических (пороговых или экстремальных) величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных величин, ТС может потерять работоспособность или сломаться. Такие сильно уклоняющиеся от оптимума факторы приобретают первостепенное значение в жизни ТС в каждый конкретный отрезок времени. Наличие экстремального фактора создает экстремальные условия существования.

Закон Блекмана

Общее влияние лимитирующих факторов может превысить суммарный дополнительный эффект от влияния других факторов.

Влияние лимитирующих факторов ТС

Общее влияние лимитирующих факторов может превысить суммарный дополнительный эффект от влияния других факторов.

Закон относительной независимости адаптации

Степень выносливости к какому-либо фактору не означает соответствующей экологической валентности вида по отношению к остальным факторам.

Закон относительной независимости адаптации ТС

Степень выносливости ТС к какому-либо фактору не означает соответствующей толерантности по отношению к остальным факторам.

Закон внутреннего динамического равновесия

Природная система обладает внутренней энергией, веществом, информацией и динамическими качествами, связанными между собой настолько, что любое изменение одного их этих показателей вызывает в других или в том же, но в ином месте или в другое время, сопутствующие функционально-количественные такие же перемены, сохраняющие сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических показателей всей природной системы.

Закон динамической адаптации ТС.

Техническая система должна иметь возможность адаптироваться при любых внутренних или внешних изменениях вещества, энергии и информации. Любое изменение одного их этих показателей вызывает в других или в том же, но в ином месте или в другое время, сопутствующие функционально-количественные такие же перемены, сохраняющие сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических показателей всей технической системы.

Правило взаимоприспособленности

Виды в биоценозе приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое.

Адаптация к другимТС

Различные виды технических систем должны быть приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет внутренне противоречивое, но единое и взаимно увязанное системное целое.

Правило замещения экологических условий

Любое условие среды в некоторой степени может замещаться другим; следовательно, внутренние причины экологических явлений при аналогичном внешнем эффекте могут быть различными.

Замена условий в ТС

Условие среды в некоторой степени может замещаться другим; следовательно, внутренние причины явлений при аналогичном внешнем эффекте могут быть различными.

Закон максимизации энергии

В соперничестве с другими системами выживает (сохраняется) та из них, в которой наилучшим образом обеспечивается поступление энергии и максимальное ее количество используется наиболее эффективным способом.

Минимизация энергии ТС

Техническая система тем идеальнее, чем более эффективно используется поступающая к ней энергия.

Закон сохранения массы

Фундаментальный закон нерелятивистской ньютоновской механики.

Масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т.е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из системы вещества равна массе накапливаемого в системе вещества.

Закон сохранения массы ТС

Масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т. е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из системы вещества равна массе накапливаемого в системе вещества.

Закон константности

Количество живого вещества биосферы (для данного геологического периода) есть константа.

В ТС не найдено соответствие

Закон сохранения энергии

Первый закон термодинамики

При всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех макроскопических химических и физических процессах энергия не создается и не исчезает (не разрушается), а только переходит из одной формы в другую.

Закон сохранения энергии в ТС

Первый закон термодинамики

При всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех макроскопических химических и физических процессах энергия не создается и не исчезает (не разрушается), а только переходит из одной формы в другую.

Закон снижения энергетической эффективности природопользования

С течением времени при получении полезной продукции и/или информации из природных систем на ее единицу затрачивается все большее количество энергии.

Закон снижения энергетической эффективности производства ТС

С течением времени при получении полезной продукции и/или информации из технических систем на ее единицу производства затрачивается все большее количество энергии.

Закон деградации качества энергии

В процессе накопления или использования энергии часть ее рассеивается (обесценивается, т.е. становится энтропичной), теряя способность производить работу.

Закон деградации качества энергии ТС

В процессе накопления или использования энергии часть ее рассеивается (обесценивается, т.е. становится энтропичной), теряя способность производить работу.

Открытые системы

Организм непосредственно взаимодействует с окружающей средой, поэтому их можно рассматривать как открытые системы. Стационарное состояние в них поддерживается потому, что открытые системы непрерывно получают свободную энергию из внешней среды в количестве, компенсирующем ее уменьшение в системе.

Открытые ТС.

Технические системы непосредственно взаимодействуют с окружающей средой, поэтому их можно рассматривать как открытые системы. Стационарное состояние в них поддерживается потому, что открытые системы непрерывно получают свободную энергию из внешней среды в количестве, компенсирующем ее уменьшение в системе.

Закон (правило) 10%

Среднемаксимальный переход с одного трофического уровня экологической пирамиды на другой 10% (от 7 до 17) энергии (или вещества в энергетическом выражении), как правило, не ведет к неблагоприятным для экосистемы (и теряющего энергию трофического уровня) последствиям.

Условия вывода технической системы из равновесия

Собрать информацию по изменениям в ТС веществ, энергии и информации. Каков процент, пока не выяснено.

Закон (правило) 1%

Изменение энергии природной системы в среднем на 1% (от 0,3 до единицы процентов) выводит систему из статического (равновесного) состояния.

Условия вывода технической системы из равновесия

Собрать информацию. Каков процент, пока не выяснено.

Закон необходимой избыточности

В биологии не найден.

Закон необходимой избыточности ТС.

(Правило Парето)

20% систем выполняют 80% работы. В связи с этим при проектировании систем необходимо учитывать, что для выполнения (осуществления) какой-либо работы, кроме основных систем, необходимо еще приблизительно 80% вспомогательных систем, причем они, как правило, выполняют только 20% основной работы. В соответствии с этим и расход энергии на основной системе — 20%, 80% — на вспомогательных.

Закон экологии Б. Комменера

Все связано со всем. Все должно куда-то деваться. Природа знает лучше. Ничего не делается даром.

Закон системности, целостности ТС.

При разработке технической системы необходимо учитывать ее влияние на надсистему и окружающую среду, и обратное воздействие надсистемы и окружающей среды на систему.

Закон соответствия условий среды генетической приспособляемости

Вид организмов может существовать до тех пор и постольку, поскольку окружающая его природная среда соответствует генетическим возможностям приспособления этого вида к ее колебаниям. Каждый вид возник в определенной среде, и дальнейшее его существование возможно лишь в ней. Резкое изменение среды жизни может привести к тому, что генетические возможности вида окажутся недостаточными и для приспособления к новым условиям жизни. В связи с этим коренные преобразования природы человеком опасны для ныне существующих видов, в том числе для самого человека, также представляющего собой хотя и особый, но биологический вид.

Закон соответствия технической системы условиям среды, в которой она работает.

ТС должна создаваться для определенной среды, в которой она работает.

Изменение среды работы ТС может привести к изменению эффективности ее работы или к неработоспособности. Возможно, что и ТС будет вредно действовать на среду.

Закон единства организм — среда

Между живыми организмами и окружающей их средой существуют тесные взаимоотношения, взаимозависимости и взаимовлияния, обусловливающие их диалектическое единство. Постоянный обмен веществом, энергией и информацией между организмом и средой материализует и делает пластичным такое единство. Биологические системы на любом иерархическом уровне являются открытыми системами, они получают для своего существования из окружающей среды вещества (химические элементы), энергию (солнечную и химическую) и информацию и отдают в окружающую среду трансформированные вещества, энергию и информацию, таким образом, активно воздействуя (количественно) на нее, изменяя ее. В системе организм — среда наиболее активным является организм (живое вещество) — закономерность, впервые показанная и сформулированная (в форме биогеохимических принципов) В. И. Вернадским. Единство организм — среда представляет собой один из фундаментальных аспектов уникальности биологической формы движения материи. Закон лежит в основе познания функционирования биосферы, являющегося теоретическим и практическим фундаментом экологии.

Закон единства ТС — среда

Между техническими системами и окружающей их средой существуют тесные взаимоотношения, взаимозависимости и взаимовлияния, обусловливающие их диалектическое единство. Постоянный обмен веществом, энергией и информацией между ТС и средой материализует и делает пластичным такое единство.

Закон единства ТС — среда лежит в основе познания функционирования техносферы, являющегося теоретическим и практическим фундаментом экологии — баланса техники и природы.

Закон увеличения веса и роста организмов в филогенетической ветви

По мере хода геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры (а следовательно, вес) и затем вымирают.

В ТС

Создавались гиганты в технике и умирали, но некоторые гиганты из ТС еще живы. Собрать информацию.

Закон биогенной миграции атомов В. И. Вернадского

Миграция химических элементов на земной поверхности и в биосфере в целом осуществляется или при непосредственном участии живого вещества (биогенная миграция), или же она протекает в среде, геохимические особенности которой (О2, СО2, Н2 и т.д.) обусловлены живым веществом, как тем, которое действовало на Земле в течение всей геологической истории.

В ТС не найдено соответствие

Закон Лундегарда — Полетаева

Закон относительности действия лимитирующих факторов.

Форма кривой роста численности (объема) популяции (биомассы) зависит не только от одного химического фактора с минимальной концентрацией, но и от концентрации и природы др. ионов, имеющихся в среде.

В ТС не найдено соответствие

Закон одностороннего потока энергии в ценоэкосистемах (биоценозах)

Энергия, получаемая биоценозом, путем эндотермического фотосинтеза автотрофными огранизмами-продуцентами вместе с их биомассой передается гетеротрофным организмам-консументам (сначала фитофагам, от них — зоофагам первого порядка, затем второго и третьего порядков) и микроорганизмам-редуцентам. Направление всего этого энергетического потока необратимо и выражено в виде экологической пирамиды.

В ТС не найдено соответствие

Закон покровов (покрытия) тела

Плотность покровов тела млекопитающих и птиц достигает максимума в холодных и засушливых областях. Эта особенность отражает своеобразные адаптации животных — механизмы терморегуляции в условиях экстремального температурного режима.

В ТС не найдено соответствие

Правило Аллена

Выступающие части тела теплокровных животных (конечности, хвост, уши и др.) относительно увеличиваются по мере продвижения от севера к югу в пределах ареала одного вида. Явление вытекает из принципа уменьшения теплоотдачи при сокращении отношения поверхности тела к объему.

В ТС не найдено соответствие

Правило Бергмана

В пределах вида или достаточно однородной группы близких видов животные (теплокровные) с более крупными размерами тела встречаются в более холодных областях (подтверждается у позвоночных животных в 50% случаев, из которых 75—90% — птицы).

В ТС не найдено соответствие

Правило Поверхностей

Отношение продуцируемого тепла к единице поверхности тела (в м2) большинства гомойотермных животных выражается приблизительно одинаковыми величинами (порядка 1000 ккал/24 ч). Эмпирически доказано, что средняя величина теплопродукции, которую можно оценивать по количеству потребляемого кислорода, связана с величиной теплоотдачи; последняя тем больше, чем меньше животное. В связи с тем, что масса (объем) растет пропорционально кубу, а поверхность — лишь квадрату поперечника (диаметра), у мелких животных на единицу массы приходится относительно большая поверхность, нежели у крупных. В связи с этим относительная отдача тепла в окружающую среду мелкими животными выше, что и компенсируется увеличенной теплопродукцией.

В ТС не найдено соответствие

Закон Глогера

Виды животных, обитающих в холодных и влажных зонах, имеют более интенсивную пигментацию тела (чаще всего черную или темно-коричневую), чем обитатели тёплых и сухих областей, что позволяет им аккумулировать достаточное количество тепла.

В ТС не найдено соответствие

Биоклиматический закон

По мере продвижения на север, восток и вверх в горы время наступления периодических явлений в жизнедеятельности организмов запаздывает на четыре дня на каждые 1 градус широты, 5 градусов долготы и примерно 100 м высоты.

В ТС не найдено соответствие

Принцип Олли

Для каждого вида животных существует оптимальный размер группы и оптимальная плотность популяции.

В ТС

Для каждого вида технических систем существуют оптимальное количество подвидов и количество выпускаемых единиц.

Закон влияния масс

Закон химической кинетики

Эффект химического вещества прямо пропорционален его концентрации и реакция А + В = С достигает равновесия сразу, если реализуется условие

К = [C] / [A] [B]

Экстраполируя это отношение на экосистемы, можно заменить концентрацию веществ на степень доминирования видов в системе, и тогда можно выявить соотношения видов в биоценозе.

В ТС не найдено соответствие

Закон биогенетический — Э. Гекклера, Ф. Мюллера

Организм в индивидуальном развитии (онтогенез) повторяет (в сокращенном и закономерно измененном виде) историческое (эволюционное) развитие его вида (филогенез).

Закон отрицания отрицания

Техническая система в своем развитии сначала отрицает существующую структуру, идею или принципы, а затем повторяет в измененном виде эволюционное развитие этой системы.

Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова (1921)

Виды и роды, генетически близкие, характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости с такой правильностью, что, зная ряд форм в пределах одного вида, можно предвидеть нахождение параллельных форм у других видов и родов. Чем ближе генетически расположены в общей системе роды и виды, тем полнее сходство в рядах их изменчивости.

Закономерности развития технических систем

Зная закономерность развития определенного вида ТС, можно предсказать определенные особенности появления новых систем и в целом особенности данного вида ТС.

Закон Ковалевского

В процессе эволюции пальцы конечности парнопалых копытных подвергаются редукции, а конечность упрощается.

В ТС не найдено четкого соответствия

В процессе развития ТС пользование ей становится все проще.

Закон Копа

Новые группы организмов происходят не от высших глубоко специализированных представителей предковых групп, а от малоспециализированных форм, сохраняющих эволюционную пластичность.

Специализация ТС

Новые виды технических систем появляются путем специализации универсальных ТС.

Закон Копа — Депере

В процессе эволюции филогенетических ветвей происходит увеличение размеров тела организмов. Увеличение размеров тела, как правило, ведет к повышению активности организмов в захвате пищевых ресурсов, борьбе с конкурентами и хищниками, к снижению плодовитости.

Увеличение удельных параметров ТС

В процессе эволюции технические системы увеличивают свои удельные параметры.

Закон однонаправленности потока энергии

Энергия, которую получает сообщество (биогеоценоз, экосистема) и которая усваивается продуцентами, вместе с их биомассой необратимо передается консументам первого, второго и т. д. порядков, а затем редуцентам, с падением потока на каждом из трофических уровней в результате процессов, сопровождающих дыхание. Поскольку в обратный поток (от редуцентов к продуцентам и консументам) поступает ничтожное количество изначально вовлеченной энергии (не более 0,24%), говорить о «круговороте энергии» нельзя.

В ТС не найдено четкого соответствия

Закон последовательности прохождения фаз развития

Фазы развития природной системы могут следовать лишь в эволюционно закрепленном (историческом, экологическом обусловленном) порядке, обычно от относительно простого к сложному, как правило, без выпадения промежуточных этапов (но, возможно, с очень убыстренным их прохождением или эволюционно закрепленным выпадением). Например, метаморфоз насекомых с полным превращением может идти лишь в направлении яйцо — личинка — куколка — взрослое насекомое, без выпадения или смены последовательности любой из фаз. Этот закон — логическое следствие диалектической историчности природы: ничто не может индивидуально сначала умереть, а потом лишь родиться или пройти развитие от старости к молодости. Его следует особенно четко осознавать при рассмотрении экологических процессов типа сукцессии.

ТС имеет определенные этапы своего развития

Идея, моделирование, разработка и испытание опытного образца, проектирование серийного образца и технологии его производства, производство серийного образца, разработка образца массового изготовления и технологии его производства, реализация (продажа) образца, эксплуатация образца, снятие с выпуска, утилизация.

Закон Северцова

Закон смены фаз эволюции

Правило чередования главных направлений

Существует закономерная смена фаз эволюционного процесса, характерная для всех групп организмов, а именно: ароморфозы и аллогенезы взаимосвязаны — после арогенных преобразований (крупных эволюционных перестроек) и выхода в новую адаптивную зону начинаются интенсивная аллогенная эволюция (период частых приспособлений), означающая освоение новой среды, и дифференциация материнского таксона на множество дочерних.

Биологический прогресс

Биологическое процветание таксона — повышение численности особей, расширение ареала, увеличение количества дочерних таксономия, единиц и др.

Биологический регресс

Преобразование видов и выработка у них новых приспособлений.

Переход количественных изменений в качественные

Создание принципиально новой технической системы.

Внедрение этой ТС.

Создание инфраструктуры для этой ТС.

Распространение ТС.

Количество данного вида ТС увеличивается в продаже и применении.

Данный вид ТС приспосабливают к новым условиям.

Появление принципиально новой технической системы.

Закон увеличения размеров организмов

Правило Деперэ.

Закон филогенетического роста.

По мере хода геологического времени выживающие формы увеличивают свои размеры (а следовательно, вес) и затем вымирают.

Рассматриваемый закон не универсален и справедлив лишь для некоторых систематических ветвей. Часто особи видов, наоборот, эволюционно мельчают, компенсируя потери энергии при непаразитическом образе жизни высокой активностью в поисках корма.

В ТС не найдено четкого соответствия

Какие-то виды ТС увеличивают свои размеры и умирают, какие-то остаются, а какие-то уменьшаются в размерах.

Закон физико-химического единства живого вещества

Живое вещество физико-химически едино. При всей разнокачественности живых организмов они настолько физико-химически сходны, что вредное для одних из них не может быть абсолютно безразлично для др. (может быть лишь различная степень выносливости к рассматриваемому агенту).

Единство частей технической системы

При всей разнообразности технических систем отдельные части, вещества или поля могут быть полезны для других. Идеи и технологии из одних областей техники могут быть перенесены на другие.

Закон чистоты гамет Менделя

Гамета диплоидного гибрида (аа) может нести лишь один из двух аллелей данного гена (а или а), привнесенных при оплодотворении разными родителями (аа и АА), т.е. гамета не может быть гибридной, поскольку она несет аллель одного из родителей в чистом виде, в котором он был привнесен гаметой этого родителя в гибридную зиготу.

Это закон несмешивания каждой пары в гаметах гибридного организма.

В его основе лежит цитологический механизм мейоза.

В ТС не найдено соответствие

Закон экологической корреляции

В экосистеме все входящие в нее виды функционально соответствуют друг другу, и уничтожение одного вида или их группы всегда в конечном итоге ведет к исчезновению взаимосвязанных др. видов живого. При полном истреблении или вымирании вида он никогда не исчезает один, но всегда вместе с взаимосвязанными формами.

Системность

В техносфере одни виды ТС тесно связаны и функционально соответствуют другим. Уничтожение одного вида приводит к исчезновению взаимосвязанных других.

Закон Амбера

Исчезнувшие в процессе эволюции признаки филогенетически не восстановимы.

В ТС не найдено соответствие

Законы Бауэра

Принципы общебиологические Бауэра.

1) развитие биологических систем есть результат увеличения эффекта внешней работы биосистемы (воздействия организма на среду) в ответ на полученную из внешней среды единицу энергии (стимул); для этого биосистемы, в отличие от систем неживой природы, должны обладать свойством постоянно поддерживать свою структуру вне зависимости от внешней среды;

2) поскольку живые системы постоянно совершают работу и разрушаются, то они должны одновременно и самовосстанавливаться, черпая из окружающей среды необходимые материалы, энергию и информацию; благодаря процессу самовосстановления биосистемы сохраняют по отношению к среде обитания антиэнтропийное состояние.

Принципы адаптации и самовосстановления

Принцип адаптации

ТС постоянно взаимодействует с внешней средой (в том числе и надсистемой), воздействуя на нее, и внешняя среда воздействует на ТС. Техническая система должна изменять свои параметры и структуру так, чтобы быть не зависимой от внешней среды.

Принцип самовосстановления

ТС постоянно совершает работу и разрушается, поэтому она должна самовосстанавливаться, черпая из окружающей среды необходимые материалы, энергию и информацию.

Биогеохимические принципы Вернадского

1) биогенная миграция атомов химических элементов в биосфере всегда стремится к максимальному своему проявлению;

2) эволюция видов в ходе геологического времени, приводящая к созданию устойчивых в биосфере форм жизни, идет в направлении, увеличивающем биогенную миграцию атомов биосферы.

В ТС не найдено соответствие

Закон анатомической корреляции

Закон Кювье

Специализация отдельного органа какого-либо животного организма к определенному oбpaзy жизни вызывает соответствующие модификации других органов того же организма, что позволяет ему более успешно выполнять определенные функции.

Системность и специализация

Изменение или специализация одной части ТС к определенным условиям требует согласования или модификации других частей для повышения эффективности системы.

Закон вертикальной зональности

Вертикальная зональность растительности.

Смена зон растительности, связанная с изменением климата и почв в зависимости от высоты над уровнем моря. Так, в аридных зонах пустынная растительность при подъеме в горы последовательно сменяется зонами (поясами) степей, лесов, субальпийских и альпийских лугов, высокогорных тундр и вечных снегов.

Специализация

Создание специализированных технических систем для разных потребителей. Учет различных особенностей: национальной, территориальной, возрастной, образовательной, тематической, эстетической и т. п.

Закон зональности

Закономерность строения геосферы, проявляющаяся в упорядоченном расположении географических зон на суше и географических поясов в океане.

Создание специализированных технических систем для разных потребителей.

Учет различных особенностей: национальной, территориальной, возрастной, образовательной, тематической, эстетической и т. п.

Закон природной зональности

Закономерное распределение растений и животных на земной поверхности в зависимости от температуры. Обобщение влияния широтной и вертикальной зональности на весь природный комплекс, включающий климатические факторы, почву, растения и животных.

Создание специализированных технических систем для разных потребителей.

Учет различных особенностей: национальной, территориальной, возрастной, образовательной, тематической, эстетической и т. п.

Закон необратимости взаимодействия человек — биосфера

Часть возобновимых природных ресурсов (животных, растительных) может стать исчерпаемой, невозобновляемой, если человек при нерациональных сельскохозяйственных, гидротехнических, промышленных и др. мероприятиях сделает невозможным их жизнедеятельность и воспроизводство.

Системность.

Влияние человека и технических систем на природу.

Закон обратной связи взаимодействия человек — биосфера

Любое изменение в природной среде, вызванное хозяйственной деятельностью человека, «возвращается» и имеет нежелательные последствия, влияющие на экономику, социальную жизнь и здоровье людей.

Системность.

Влияние человека и технических систем на природу.

Закон обратимости биосферы

Биосфера после прекращения воздействия на ее компоненты антропогенных факторов обязательно стремится завоевать «утраченные позиции», т. е. сохранить (восстановить) свое экологическое равновесие и устойчивость.

Системность.

Влияние человека и технических систем на природу.

Закон ноосферы Вернадского

Превращение биосферы, согласно которому на современном уровне развития человеческой цивилизации она неизбежно превращается в ноосферу, т. е. в сферу, где разум человека играет важнейшую роль в развитии природы.

Системность.

Влияние человека и технических систем на природу.

Закон обеднения разнородного живого вещества в островных его сгущениях

Индивидуальная система, работающая в среде с уровнем организации более низким, чем уровень общей системы, обречена на вымирание. Таким образом, постепенно теряя свою структуру, система через некоторое время растворится в окружающей среде.

Закон соответствия

Техническая система должна работать в среде, соответствующей ее уровню. Необходимо согласование уровней системы и среды. В более низкой или более высокой по уровню среде система может не работать или работать неэффективно.

Закон ограниченного роста Дарвина

Не существует ни одного исключения из правила, по которому любое органическое существо естественно размножается в столь быстрой прогрессии, что, не подвергайся оно истреблению, потомство одной пары очень скоро заполнило бы весь земной шар.

Закон конкуренции

Без конкуренции (монополизм) все ниши заполняет один вид ТС.

Давление среды

Совокупность условий среды, играющих лимитирующую (неблагоприятную) или стимулирующую (благоприятную) роль (напимер, на рождаемость, смертность, численность и плотность популяции, продуктивность экосистем). Давление среды всегда действует в сторону установления определенного состояния равновесия между различными компонентами экосистем.

Устойчивость ТС

ТС должна быть устойчива (работоспособна) к расчетному воздействию окружающей стеды.

Закон убывающего плодородия почв

1) естественный закон снижения плодородия почвенного покрова после каждого изъятия урожая и (дополнительно) нарушения процессов почвообразования на культивируемых землях. Потери плодородия почвы восполняются частично самой почвой, внесением удобрений, соблюдением надлежащих агротехнических правил при ее обработке;

2) природные ресурсы не могут удовлетворить потребности возрастающего народонаселения, плодородие почвы убывает пропорционально росту народонаселения.

Замена природных ресурсов искуственными

Природные ресурсы ограничены, поэтому должны заменяться искусственными, созданными человеком.

Закон предельной урожайности

Повышение урожайности имеет тенденцию к замедлению по мере того, как необоснованно растет количество вносимого удобрения.

Выращивание растений на искусственных почках

Например, гидропоника.

Закон фазовых реакций

Малые концентрации токсиканта действуют на организм в направлении усиления его функции (стимуляция), более высокие — в направлении угнетения (ингибирование), еще более высокие приводят к смерти организма.

Создание лекарственных средств на основе ядов

Создаются лекарственные средства и вакцины, используя природные яды. Использование гомеопатии.

Закон Майра

Чем больше клин встречается в данной области, тем менее вероятно возникновение нового вида.

В ТС не найдено соответствие

Закон Бауэра — Вернадского

Выражает сущность организации и эволюции живого вещества. Данный закон может быть связан с принципом дополнительности Н. Бора, если последний рассматривать как характеристику самой объективной реальности — взаимодействие двух материальных систем (живое вещество и косное) в единстве и противоположности.

Организация и эволюция ТС

Биогеоценоз

Совокупность на известном протяжении земной поверхности однородных природных явлений (атмосферы, горной породы, почвы и гидрологических условий, растительности, животного мира и мира микроорганизмов), имеющая свою, особую специфику взаимодействий этих слагающих ее компонентов и определенный тип обмена веществом и энергией их между собой и другими явлениями природы, представляющая собой внутренне противоречивое диалектическое единство, находящееся в постоянном движении, развитии.

Часто используется как синоним экосистемы, однако эти понятия не всегда совпадают, хотя в обоих случаях это взаимодействие совокупности сообщества живых организмов (биоценоза) и среды (биотопа). Б. — экосистема, границы которой определены фитоценозами. Иногда Б. рассматривается как частный случай, определенный (элементарный) ранг экосистемы. Совокупность Б. земного шара составляет биогеоценотический покров Земли.

Системность

Единство и борьба противоположностей.

Закон генетического разнообразия

Все живое генетически разнообразно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

Разнообразие технических систем

Технические системы должны быть разнообразны, чтобы удовлетворять растущие потребности человека. (Закон возрастания потребностей).

Биологическое разнообразие

Вариабельность живых организмов из всех источников, включая наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются.

Биологическое разнообразие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Разнообразие технических систем

Технические системы должны быть разнообразны, чтобы удовлетворять растущие потребности человека. (Закон возрастания потребностей).

Биологическое разнообразие

Вариабельность живых организмов из всех источников, включая наземные, морские и иные водные экосистемы и экологические комплексы, частью которых они являются.

Биологическое разнообразие включает в себя разнообразие в рамках вида, между видами и разнообразие экосистем.

Разнообразие технических систем

Технические системы должны быть разнообразны, чтобы удовлетворять растущие потребности человека. (Закон возрастания потребностей).

Генетические ресурсы

Наследственная генетическая информация, заключенная в генетическом коде живых существ.

В ТС не найдено соответствие

Закон генетического разнообразия

Все живое генетически разнообразно и имеет тенденцию к увеличению биологической разнородности.

Разнообразие технических систем

Технические системы должны быть разнообразны, чтобы удовлетворять растущие потребности человека. Имеется тенденция к увеличению разнородности ТС. (Закон возрастания потребностей).

Сохранение «Ex situ»

Сохранение компонентов биологического разнообразия вне их естественных мест обитания, в питомниках, зоопарках и т. д.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей.

Сохранение «In situ»

Сохранение компонентов биологического разнообразия:

— в их естественной среде обитания; или

— применительно к одомашненным или культивируемым видам — в той среде, в которой они приобрели свои отличительные признаки.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей.

Устойчивое использование

Использование компонентов биологического разнообразия таким образом и такими темпами, которые не приводят в долгосрочной перспективе к истощению биологического разнообразия.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей.

Экологическое разнообразие

Соотношение между числом видов и численностью особей одного вида в экосистеме. Экологическое разнообразие подчиняется принципам Тинемана.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей.

Альфа-разнообразие

Характеристика разнообразия внутри местообитания или внутри сообщества на видовом уровне.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей в соответствии с территориальными условиями и традициями, национальными, религиозными, корпоративными и прочими традициями и т. д.

Бета-разнообразие

Показатель, измеряющий степень дифференцированности видов по градиентам местообитаний.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей в соответствии с территориальными условиями и традициями, национальными, религиозными, корпоративными и прочими традициями и т. д.

Гамма-разнообразие

Показатель разнообразия на территориальном уровне, объединяющий альфа- и бета-разнообразие.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей в соответствии с территориальными условиями и традициями, национальными, религиозными, корпоративными и прочими традициями и т. д.

Видовое богатство

Видовое богатство — характеристика сообщества, определяемая относительным или абсолютным числом видов.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей в соответствии с территориальными условиями и традициями, национальными, религиозными, корпоративными и прочими традициями и т. д.

Видовое разнообразие

Видовое разнообразие — многообразие (число) видов в биоценозе определенной экосистемы.

Разнообразие ТС

Разнообразие ТС должно удовлетворять возрастающие потребности потребителей в соответствии с территориальными условиями и традициями, национальными, религиозными, корпоративными и прочими традициями и т. д.

Индекс видового разнообразия

Индекс видового разнообразия — соотношение между числом видов и показателем значимости: численностью, биомассой или продуктивностью.

Система законов развития технических систем

Систему законов автор разделил на три группы:

— жизнеспособность построения новых систем (законы организации),

— эффективность,

— эволюция.

Законы организации

Законы организации технических систем определяют ее жизнеспособность. Они необходимы при построении жизнеспособной новой системы.

Организация технических систем (ТС) — системность

Принципы организации

Технические системы — это единство вещества, энергии и организации.

Процесс взаимодействия технических систем — это обмен веществом, энергией и информацией. В способах обмена информацией заключаются их особенности.

При взаимодействии систем специфичность обмена информацией обусловлена особенностями организации взаимодействия между системами или ее частями. Более организованная техническая система способна извлечь больше информации из окружения и больше дать.

Уровень организации, в принципе, возможно оценить количественно. Об уровне организации технической системы можно судить по количеству и качеству потребляемой и выдаваемой (перерабатываемой) информации.

Структура технической системы представляет собой организацию компонентов (веществ) и связей между ними.

Организация структуры

Техническая система имеет иерархическую структуру, состоящую из уровней подсистем и надсистем.

Структура технической системы должна быть организована так, чтобы при взаимодействии компонентов отбиралась и выделялась только та информация, которая необходима.

Информационная ценность технической системы или процессов зависит не от количества заключенной в ней информации, а от способов и методов использования этой информации. Эти функции выполняет система управления.

Техническая система характеризуется:

— наличием необходимого количества и качества компонентов;

— наличием энергии (источника и преобразователя энергии);

— организацией связей между компонентами;

— системной организацией, обеспечивающей определенную структуру, устойчивость и жизнеспособность;

— обеспечением управления технической системой путем сбора, обработки и передачи информации.

Общие принципы

Незаменимость фундаментальных факторов

Отсутствие в технической системе фундаментальных факторов (например, энергии: электричества, топлива и т.п.; необходимых веществ) не может быть заменено (компенсировано) другими факторами.

Неоднозначность действия (фактора на разные функции)

Каждый фактор неодинаково влияет на разные функции технической системы, оптимум для одних процессов может являться пессимумом для других.

Лимитирующие (ограничивающие) факторы

Факторы среды, имеющие в конкретных условиях пессимальное значение, т. е. наиболее удаляющиеся от оптимума, особенно затрудняют (ограничивают) возможность существования технической системы в данных условиях, несмотря на оптимальное сочетание остальных условий.

Требования к компонентам:

— количество компонентов определяется составом выполнения необходимых функций;

— качество компонентов определяется:

— принципиальной способностью:

§ выполнять необходимые функции;

§ образовывать связи;

§ быть отзывчивой на управляющее воздействие, т.е. их воспринимать и выполнять.

— толерантностью компонентов к факторам воздействия.

Требования к энергии:

Работа технической системы определяется уровнем ее энергообеспечения. При потере или превышении энергии (на 10%?) система теряет свою эффективность, перестает работать или портится. (Не уточнены проценты, при которых система становится неэффективной, когда перестает работать и когда ломается!!!)

Требования к организации:

Техническая система должна быть организована так, чтобы обладать системными свойствами, т.е. организация должна быть системной, определяемой системностью.

Для обеспечения работоспособности система должна обладать необходимой избыточностью.

Закон необходимой избыточности

20% систем выполняют 80% работы. В связи с этим при проектировании систем необходимо учитывать, что для выполнения (осуществления) какой-либо работы, кроме основных систем, необходимо еще приблизительно 80% вспомогательных систем, причем они, как правило, выполняют только 20% основной работы. В соответствии с этим и расход веществ и энергии на основной системе — 20%, 80% — на вспомогательных.

Избыточность может быть функциональной и системной. Часто избыточность в технических системах осуществляется с помощью дублирования, резервирования и адаптации.

Закон толерантности

Толерантность от лат. tolerantia — терпение.

«Выживание» системы определяется самым слабым звеном (элементом) в процессе ее существования (работы, эксплуатации). Лимитируется минимум качества работы системы, дальнейшее снижение которого ведет к неработоспособности (гибели) системы.

Лимитирующим фактором жизнедеятельности ТС может быть как минимум, так и максимум воздействующих на нее факторов, диапазон между которыми определяет величину жизнеспособности (устойчивости) системы к данному фактору.

Общее влияние лимитирующих факторов может превысить суммарный дополнительный эффект от влияния других факторов.

Если хотя бы один из факторов воздействия на техническую систему приближается или выходит за пределы критических (пороговых или экстремальных) величин, то, несмотря на оптимальное сочетание остальных величин, ТС может потерять работоспособность или сломаться. Наличие экстремального фактора создает экстремальные условия существования.

Закон системности (целостности)

Техническая система должна представлять собой единое целое, состоящее из взаимосвязанных компонентов. Система обладает свойствами, не присущими ее компонентам. Системная организация или системность — это создание системы, не только отвечающей своему предназначению, но и способной быть толерантной к воздействию факторов надсистемы и окружающей среды и не создающей вредных факторов воздействия на надсистему и окружающую среду.

Для каждой ТС должны быть присущие ей части системы, которые соответствуют друг другу как по строению, так и по выполняемым функциям. Должно быть соподчинение подсистем и соподчинение функций.

При разработке технической системы необходимо учитывать ее влияние на надсистему и окружающую среду и обратное воздействие надсистемы и окружающей среды на систему.

Различные виды технических систем должны быть приспособлены друг к другу настолько, что их сообщество составляет единое и взаимно увязанное системное целое.

ТС должна создаваться для определенной среды, в которой она работает.

Изменение среды работы ТС может привести к изменению эффективности ее работы или к неработоспособности. Возможно, что и ТС будет вредно действовать на среду. Поэтому ТС должна иметь возможность адаптироваться к окружающим ее системам и внешней среде.

В техносфере один вид ТС тесно связан и функционально соответствует другим. Уничтожение одного вида приводит к исчезновению взаимосвязанных других.

Принцип соответствия

Техническая система должна работать в среде, соответствующей ее уровню. Необходимо согласование уровней системы и среды. В более низкой или более высокой по уровню среде система может не работать или работать неэффективно.

Принцип единства частей технической системы

При всем разнообразии технических систем отдельные части, вещества или поля могут быть полезны для других. Идеи и технологии из одних областей техники могут быть перенесены на другие.

Правила жизнеспособности ТС:

1. Система жизнеспособна тогда, когда она способна «отжившую» часть или функцию системы заменить такой же или аналогичной ей. Замена может осуществляться и на части, имеющие более высокую организацию (в частности, имеющие большие удельные параметры).

2. Наличие минимально необходимой энергии.

3. Все части систем необходимо выполнять с одним и тем же сроком жизни и одинаковым качеством.

4. Техническая система должна быть устойчива к воздействию всей совокупности факторов.

Условия успеха формообразования ТС

1. Поместить техническую систему в пригодную для нее среду или создать такую среду.

2. Обеспечить техническую систему всеми составляющими, необходимыми для ее работоспособности (энергия, заменяемые или расходуемые элементы и вещество, обслуживание и т.п.).

3. Техническая система должна иметь возможность видоизменяться при изменении среды или требований.

4. Создавать наиболее конкурентную техническую систему, способную противостоять конкурентам или вытеснить их.

5. Наличие конкурентов с лучшей и/или более дешевой техникой.

6. Наличие потребителей для созданной технической системы или создание потребности в данной ТС.

7. Разнообразие выпускаемой технической системы (типовой ряд).

8. Наличие в среде непосредственного потенциала вещества, энергии и информации, необходимого для создания и существования ТС.

9. Для каждого вида технических систем существуют оптимальное количество подвидов и количество выпускаемых единиц.

Принцип конкурентного исключения

Две ТС со сходными характеристиками не могут длительное время существовать в одной и той же местности, если они занимают один и тот же рынок сбыта. При ограниченности возможностей пространственно-временного разобщения для одной из технических систем выбирают новый сегмент рынка или она исчезает.

Без конкуренции (монополизм) все ниши заполняет один вид ТС.

Принцип успешной реализации

Реализация (продажа) ТС (продукции) будет тем успешнее, чем меньше ее конкуренция с другими ТС в месте их реализации и чем эффективнее она работает. При этом данный рынок максимально заполняется такой продукцией.

Принцип создания викарирующих (замещающих) ТС

Чтобы избежать конкуренции близких по типу, ТС должны:

— распространяться на смежных, не перекрывающихся территориях;

— должны использоваться в разных условиях.

Принцип постоянства свойств (функций)

Гипотеза

Число свойств или функций технической системы, выпускаемой массовым производством в течение длительного времени, без отсутствия конкуренции и других внешних факторов, воздействующих на развитие системы, остается постоянным.

Законы повышения эффективности технической системы

Техническая система будет тем эффективнее, чем больше эффект от ее использования и чем меньше затрат на ее разработку, изготовление и эксплуатацию требуется и чем меньше вреда она причиняет окружению.

Закон повышения степени организации ТС

Техническая система стремится к повышению степени ее организованности. Это выражается в увеличении ее информационного содержания. Таким образом, происходит упорядочение формы организации (уменьшение энтропии ТС). Уровень организации определяется количеством поглощаемой и выделяемой (перерабатываемой) информации. Высшая степень организации — самоорганизация. ТС, помимо информации, поглощает и выделяет вещество и энергию.

Закон динамической адаптации

Техническая система должна иметь возможность адаптироваться при любых внутренних или внешних изменениях вещества, энергии и информации. Любое изменение одного из этих показателей вызывает в других или в том же, но в ином месте или в другое время, сопутствующие функционально-количественные такие же перемены, сохраняющие сумму вещественно-энергетических, информационных и динамических показателей всей технической системы.

Принцип согласования и модификации

Изменение одной части ТС под определенные условия требует согласования или модификации других частей для повышения эффективности системы.

Закон сохранения массы

Масса вещества, поступающего в замкнутую систему, либо накапливается в ней, либо покидает ее, т.е. масса поступающего в систему вещества минус масса выходящего из системы вещества равна массе накапливаемого в системе вещества.

Закон сохранения энергии. Первый закон термодинамики

При всех изменениях, происходящих в изолированной системе, общая энергия системы остается постоянной. Другая формулировка: при всех макроскопических химических и физических процессах энергия не создается и не исчезает (не разрушается), а только переходит из одной формы в другую.

Закон снижения энергетической эффективности производства

С течением времени при получении полезной продукции и/или информации из технических систем на ее единицу производства затрачивается все большее количество энергии.

Закон деградации качества энергии

В процессе накопления или использования энергии часть ее рассеивается (обесценивается, т.е. становится энтропичной), теряя способность производить работу.

Принцип адаптации

ТС постоянно взаимодействует с внешней средой (в том числе и надсистемой), воздействуя на нее, и внешняя среда воздействует на ТС. Техническая система должна изменять свои параметры и структуру так, чтобы быть не зависимой от внешней среды.

Принцип самовосстановления

ТС постоянно совершает работу и разрушается, поэтому она должна самовосстанавливаться, черпая из окружающей среды необходимые материалы, энергию и информацию.

Законы эволюции технических систем

Эволюция технических систем должна осуществляться путем их идеализации. ТС должна становиться все более идеальной.

Закон естественноисторический (развития техники)

Внутренняя устойчивая связь техники с окружением, обусловливающая ее существование и развитие.

Неравномерность развития технических систем

Происходит вследствие эволюции социальной сферы и приспособления к ней ТС и т. д.

Основной закон эволюции

Развитие любой системы должно осуществляться в сторону увеличения жизнеспособности (устойчивости) и эффективности системы и возможности дальнейшего самосовершенствования.

Правило необратимости эволюции

Техническая система не может вернуться к прежнему состоянию, уже существовавшему в ряду ее предыдущих поколений.

Минимизация энергии

Техническая система тем идеальнее, чем более эффективно используется поступающая к ней энергия.

Увеличение удельных параметров ТС

В процессе эволюции технические системы увеличивают свои удельные параметры.

Закон усложнения (системной) организации ТС

Историческое развитие ТС приводит к усложнению их организации путем нарастающей дифференциации (разделения) функций и подсистем, выполняющих эти функции.

Закон перехода от пассивных к активным системам

Неуправляемые (пассивные) системы постепенно заменяются активными (управляемыми) системами. На следующем этапе увеличивается степень активности.

Переход происходит от инструмента к механизмам, к машинам, активным системам, имеющим систему управления.

Дальнейшее развитие происходит за счет совершенствования системы управления и использования элементов, способных воспринимать и выполнять команды системы управления. Общая тенденция следующая: переход от неуправляемой системы к управлению по отклонениям, затем к переходу к системе с обратной связью, к адаптивной системе, к самообучаемой и самоорганизующейся системе и, наконец, к саморазвивающейся и самовоспроизводящей системе.

«Самовоспроизведение возможно только тогда, когда система достигла определенной сложности. На более низком уровне она вырождается, т.е. на этом уровне система способна воспроизводить только менее сложные системы. Преодолевая уровень сложности системы, смогут воспроизводить себя и далее более сложные системы». Джон фон Нейман 4 .

Закон отрицания отрицания

Техническая система в своем развитии сначала отрицает существующую структуру, идею или принципы, а затем повторяет в измененном виде эволюционное развитие этой системы.

Закон перехода количественных изменений в качественные

1. Создание принципиально новой технической системы.

2. Внедрение этой ТС.

3. Создание инфраструктуры для этой ТС.

4. Распространение ТС.

5. Количество данного вида ТС увеличивается в продаже и применении.

6. Данный вид ТС приспосабливают к новым условиям.

7. Появление принципиально новой технической системы.

Закон единства и борьбы противоположностей

Закономерности развития технических систем

Зная закономерность развития определенного вида ТС, можно предсказать особенности появления новых систем и в целом особенности данного вида ТС.

Специализация ТС

Новые виды технических систем появляются путем специализации универсальной ТС.

Создание специализированных технических систем для разных потребителей с учетом различных особенностей: национальной, территориальной, возрастной, образовательной, тематической, эстетической и т. п.

Закон возрастания потребностей

Технические системы должны быть разнообразны, чтобы удовлетворять растущие потребности человека.

Заключение

Проведены исследования литературных источников по выявлению законов развития биологических систем. Выявлено более 100 законов, концепций, аксиом, правил и постулатов. Большинство из них приведено в работе. Проведена аналогия между законами развития биологических объектов и техническими системами. Сделана попытка сформулировать законы развития технических систем. Разработана система законов развития техники.

Ленинград, 18.08.1976

Литература

1. Большая Советская Энциклопедия. 3-е издание в 30 томах.

2. Вернадский В. И. Размышления натуралиста. — М.: Наука, 1975.

3. Вилли К., Детье В. Биология. — М.: Мир, 1975.

4. Герасимов И. П. Биосфера Земли. — М.: Педагогика, 1976.

5. Дажо Р. Основы экологии. — М.: Прогресс, 1975.

6. Дре Ф. Экология. — М.: Атомиздат, 1976.

7. Дювиньо П., Танг М. Биосфера и место в ней человека. — М. Прогресс, 1968.

8. Колесник С. В. Общие географические закономерности Земли. — М.: Мир, 1970.

9. Камшилов М. М. Биотический круговорот. — М.: Наука, 1970.

10. Камшилов М. М. Эволюция биосферы. — М.: Наука, 1974.

11. Майр Э. Популяции, виды и эволюции. — М.: Мир, 1974.

12. Наумов Н. П. Экология животных. — М.: Высшая школа, 1963.

13. Одум Ю. Основы экологии. — М.: Мир, 1975.

14. Основы лесной биогеоценологии. Под ред. В. Н. Сукачева, Н. В. Дылиса. — М. Наука, 1964.

15. Перельман А. И. Геохимия биосферы. — М.: Наука, 1973.

16. Полевая геоботаника. Т. 1—5. — М. — Л.: Наука, 1959—1976.

17. Ресурсы биосферы. Вып. 1—3. — М.: Наука, 1975—1976.

18. Сукачев В. Н. Избранные труды. Т. 1—3. — Л.: Наука, 1972—1975.

19. Уорд Б., Дюбо Р. Земля только одна. — М.: Прогресс, 1975.

20. Хильми Г. Ф. Основы физики биосферы. — Л.: Гидрометеоиздат, 1966.

21. Шенников А. П. Введение в геоботанику. — Л.: ЛГУ, 1964.

22. Ярошенко П. Д. Геоботаника. Основные понятия, направления и методы. — М. — Л.: АН СССР, 1961.

23. Bougdey A. S. Man and the Environment. An introduction to human ecology and evolution. The Macmillan Co. N. Y. — L. 1971.

Примечания

1

Петров В. М. Биология и законы развития техники. — Л., 18.08.1976, 12 с. (рукопись). Работа доложена на Ленинградском семинаре преподавателей и разработчиков ТРИЗ в 1977 г.

(обратно)

2

Петров В. М. Сравнительный анализ законов развития биологии и техники. Методы решения научно-технических задач. — Л: ЛДНТП, 1979, С. 63—66.

(обратно)

3

Законы сложения экологических систем -obshchaya-ekologiya-voprosy-i-otvety/492-zakony-slozhenija-jekologicheskih-sistem.html

(обратно)

4

Нейман Д. Общая и логическая теория автоматов. Перев. с англ. — М.: Физматгиз, 1960. — С. 101.

(обратно)

Оглавление

Предисловие

Введение

Картотека биологических законов

  1. Закон минимума Ю. Либиха

  2. Закон совокупного действия факторов. Закон Митчерлиха — Бауле

  3. Закон действия факторов Тинемана. Экологическое разнообразие

  4. Закон взаимодействия экологических факторов. Закон компенсации факторов Э. Рюбеля

  5. Закон незаменимости фундаментальных факторов, закон Вильямса

  6. Закон неоднозначного действия (фактора на разные функции)

  7. Закон минимума видов. Парадокс солоноватых вод. Эффект Ремане

  8. Закон толерантности В. Шелфорда

  9. Закон лимитирующих факторов. Закон ограничивающих факторов

  10. Законы Одума

  11. Закон внутреннего динамического равновесия

  12. Закон (правило) 10%

  13. Экологические пирамиды, Эффект пирамиды, Пирамиды Эльтона

  14. Закон (правило) 1%

  15. Закон критических величин фактора

  16. Закон относительности действия лимитирующих факторов. Закон Лундегарда — Полетаева

  17. Закон одностороннего потока энергии в ценоэкосистемах (биоценозах)

  18. Закон относительной независимости адаптации

  19. Закон покровов (покрытия) тела

  20. Правило Аллена

  21. Правило Бергмана

  22. Правило Поверхностей

  23. Биоклиматический закон (А. Хопкинс, 1918)

  24. Принцип Олли

  25. Закон влияния масс

  26. Закон Глогера

  27. Закон деградации качества энергии

  28. Закон единства организм — среда

  29. Закон снижения энергетической эффективности природопользования

  30. Закон сохранения массы

  31. Законы термодинамики

  32. Адаптация

  33. Закон экологии Б. Коммонера

  34. Закон биогенетический — Э. Гекклера, Ф. Мюллера

  35. Закон естественноисторический

  36. Закон перехода от биогенеза к неогенезу

  37. Закон системогенетический

  38. Повышение неравномерности развития живого — основное направление эволюции биосферы

  39. Закон необходимой избыточности

  40. Закон Блекмана

  41. Закон соответствия условий среды генетической приспособляемости

  42. Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова

  43. Закон (правило) необратимости эволюции Л. Долло

  44. Закон роста организованности в живой системе Фишера

  45. Закон отбора (обмена) информацией

  46. Постулаты организации

  47. Условия успеха формообразования

  48. Закон Копа — Депере

  49. Открытые системы

  50. Закон биогенной миграции атомов В. И. Вернадского

  51. Закон Бэра

  52. Закон взаимодействия экологических факторов

  53. Закон Гаузе. Принцип исключения Гаузе. Принцип конкурентного исключения

  54. Закон Ковалевского

  55. Закон Копа

  56. Закон Копа — Депере

  57. Закон корреляции частей организма или соотношения

  58. Закон Менделя

  59. Закон однонаправленности потока энергии

  60. Закон последовательности прохождения фаз развития

  61. Закон Северцова. Правило чередования главных направлений. Закон смены фаз эволюции

  62. Биологический прогресс

  63. Биологический регресс

  64. Закон увеличения размеров организмов

  65. Закон физико-химического единства живого вещества

  66. Закон Харди — Вайнберга. Принцип Харди — Вайнберга. Уравнение Харди — Вайнберга

  67. Закон чистоты гамет Менделя

  68. Закон экологической корреляции

  69. Закон Амбера

  70. Закон анатомической корреляции. Закон Кювье

  71. Законы Бауэра. Принципы общебиологические Бауэра

  72. Биогеохимические принципы Вернадского

  73. Закон вертикальной зональности. Вертикальная зональность растительности

  74. Закон зональности

  75. Закон природной зональности

  76. Биогеоценоз

  77. Закон Майра

  78. Законы Дансеро

  79. Закон ноосферы Вернадского

  80. Закон объединения разнородного живого вещества в островных его сгущениях

  81. Закон ограниченного роста Дарвина

  82. Закон убывающего плодородия почв

  83. Закон предельной урожайности

  84. Закон фазовых реакций

  85. Закон генетического разнообразия

  86. Биологическое разнообразие

  87. Генетические ресурсы

  88. Закон генетического разнообразия

  89. Сохранение «Ex situ»

  90. Сохранение «In situ»

  91. Устойчивое использование

  92. Экологическое разнообразие

  93. Альфа-разнообразие

  94. Бета-разнообразие

  95. Гамма-разнообразие

  96. Видовое богатство

  97. Видовое разнообразие

  98. Индекс видового разнообразия

  99. Принцип плотной упаковки Р. Макартура

  100. Законы системы «хищник — жертва» (В. Вольтерра, 1905)

  101. Закон усложнения (системной) организации организмов (К. Ф. Рулье, 1837)

  102. Правило викариата (Д. Джордан, 1887)

  103. Биоклиматический закон (А. Хопкинс, 1918)

  104. Аксиома Сочавы об иерархической структуре биосферы

  105. Закон константности (В. И. Вернадский, 1919)

  106. Правило взаимоприспособленности (К. Мёбиус, 1864)

  107. Правило замещения экологических условий (В. В. Алёхин, 1931)

Перенос законов биологии в технику

  Основной закон эволюции

  Закон естественноисторический

  Закон (правило) необратимости эволюции Л. Долло

  Закон роста организованности в живой системе Фишера

  Закон отбора (обмена) информацией

  Постулаты организации

  Аксиома Сочавы об иерархической структуре биосферы

  Условия успеха формообразования

  Правило викариата

  Закон Бэра

  Закон усложнения (системной) организации организмов (К. Ф. Рулье, 1837)

  Закон Менделя

  Закон взаимодействия экологических факторов

  Закон Гаузе. Правило Гаузе. Теорема Гаузе

  Принцип плотной упаковки Р. Макартура

  Закон Харди — Вайнберга

  Закон корреляции частей организма или соотношения

  Повышение неравномерности развития живого — основное направление эволюции биосферы

  Закон толерантности В. Шелфорда

  Закон минимума Ю. Либиха

  Закон совокупного действия факторов

  Закон незаменимости фундаментальных факторов, закон Вильямса

  Закон неоднозначного действия (фактора на разные функции)

  Закон лимитирующих факторов. Закон ограничивающих факторов

  Закон критических величин фактора

  Закон Блекмана

  Закон относительной независимости адаптации

  Закон внутреннего динамического равновесия

  Правило взаимоприспособленности

  Правило замещения экологических условий

  Закон максимизации энергии

  Закон сохранения массы

  Закон константности

  Закон сохранения энергии

  Закон снижения энергетической эффективности природопользования

  Закон деградации качества энергии

  Открытые системы

  Закон (правило) 10%

  Закон (правило) 1%

  Закон необходимой избыточности

  Закон экологии Б. Комменера

  Закон соответствия условий среды генетической приспособляемости

  Закон единства организм — среда

  Закон увеличения веса и роста организмов в филогенетической ветви

  Закон биогенной миграции атомов В. И. Вернадского

  Закон Лундегарда — Полетаева

  Закон одностороннего потока энергии в ценоэкосистемах (биоценозах)

  Закон покровов (покрытия) тела

  Правило Аллена

  Правило Бергмана

  Правило Поверхностей

  Закон Глогера

  Биоклиматический закон

  Принцип Олли

  Закон влияния масс

  Закон биогенетический — Э. Гекклера, Ф. Мюллера

  Закон гомологических рядов Н. И. Вавилова (1921)

  Закон Ковалевского

  Закон Копа

  Закон Копа — Депере

  Закон однонаправленности потока энергии

  Закон последовательности прохождения фаз развития

  Закон Северцова

  Закон увеличения размеров организмов

  Закон физико-химического единства живого вещества

  Закон чистоты гамет Менделя

  Закон экологической корреляции

  Закон Амбера

  Законы Бауэра

  Биогеохимические принципы Вернадского

  Закон анатомической корреляции

  Закон вертикальной зональности

  Закон зональности

  Закон природной зональности

  Закон необратимости взаимодействия человек — биосфера

  Закон обратной связи взаимодействия человек — биосфера

  Закон обратимости биосферы

  Закон ноосферы Вернадского

  Закон обеднения разнородного живого вещества в островных его сгущениях

  Закон ограниченного роста Дарвина

  Давление среды

  Закон убывающего плодородия почв

  Закон предельной урожайности

  Закон фазовых реакций

  Закон Майра

  Закон Бауэра — Вернадского

  Биогеоценоз

  Закон генетического разнообразия

  Биологическое разнообразие

  Биологическое разнообразие

  Генетические ресурсы

  Закон генетического разнообразия

  Сохранение «Ex situ»

  Сохранение «In situ»

  Устойчивое использование

  Экологическое разнообразие

  Альфа-разнообразие

  Бета-разнообразие

  Гамма-разнообразие

  Видовое богатство

  Видовое разнообразие

  Индекс видового разнообразия

Система законов развития технических систем

  Законы организации

    Организация технических систем (ТС) — системность

    Общие принципы

    Закон необходимой избыточности

    Закон толерантности

    Закон системности (целостности)

  Законы повышения эффективности технической системы

    Закон повышения степени организации ТС

    Закон динамической адаптации

  Законы эволюции технических систем

    Закон естественноисторический (развития техники)

    Основной закон эволюции

    Закон перехода от пассивных к активным системам

    Закон отрицания отрицания

    Специализация ТС

    Закон возрастания потребностей

  Заключение

  Литература Fueled by Johannes Gensfleisch zur Laden zum Gutenberg