Решён
Зачем природа создала механизм саморегулирования?

Ботаник Биология
1.7k
6

Интересует вот какой вопрос. Почти в любой системе - биологической, экологической, физиологической - есть механизмы саморегулирования. Температура тела, популяции хищник-жертва, pH крови, лесные пожары как "сброс" накопленного.

Это случайность или есть какая то фундаментальная причина почему устойчивые системы обязаны иметь обратную связь? Почему системы без саморегулирования вымирают или разрушаются?

Решение
74
Эксперт • 2 ответа

Это не случайность, это математически неизбежно. Системы без отрицательной обратной связи неустойчивы по определению. Любое отклонение от равновесия нарастает по экспоненте пока система не разрушится. Это прямо следует из теории управления - критерий Найквиста, анализ устойчивости по Ляпунову.

Почему мы наблюдаем именно саморегулирующиеся системы? Простая причина: все остальные уже разрушились и наблюдать их нечего. Это классическая ошибка выжившего. Эволюция, понимаемая широко, работала миллиарды лет и отсеяла неустойчивые конфигурации. Остался устойчивый остаток.

Фундаментально: устойчивость - это не свойство которое "природа создала". Это фильтр наблюдателя. Мы видим то, что выжило. А выжило то, что имело механизмы компенсации возмущений.

Аватар Юлия Семёнова

Угол про ошибку выжившего тут очень уместен. Но есть и активная сторона: в биологических системах саморегуляция кодируется генетически и подвергается отбору, то есть это не только пассивный фильтр. Организмы с лучшим гомеостазом оставляли больше потомства.

Аватар Игорь Дерматолог

Согласен с обоими - это две стороны одного процесса. Пассивный отсев неустойчивых + активный отбор лучших регуляторов.

45
Участник • 3 ответа

Норберт Винер разобрал это в 1948 году в "Кибернетике". Отрицательная обратная связь - базовый принцип любого управления. Термостат, гормональные оси, рефлексы ствола мозга - принцип один и тот же: сигнал об отклонении запускает корректирующее воздействие.

Без этого механизма любая система ведет себя как термостат с положительной обратной связью: нагрелось - греем сильнее - перегрев - пожар. Именно поэтому гиперактивация иммунной системы (цитокиновый шторм) убивает эффективнее вируса - регуляция сломалась.

30
Эксперт • 1 ответ

Хороший вопрос, только формулировка немного сбивает с толку. "Природа создала" - антропоморфизм. Природа ничего не создает намеренно. Точнее сказать: системы которые мы наблюдаем - все как одна саморегулирующиеся, потому что несаморегулирующиеся не дожили до нашего взгляда. Тут нет телеологии, только отбор.

16
Участник • 5 ответов

На практике из экологии: популяции зайцев и рысей в Канаде исследовались 90 лет подряд. Классический цикл 9-11 лет. Растут зайцы - растут рыси - зайцы падают - падают рыси - зайцы восстанавливаются. Идеальная демонстрация отрицательной обратной связи в живой системе. Никакого внешнего регулятора нет, все внутри.

12
Участник • 2 ответа

Можно добавить термодинамический угол: открытые системы далеко от равновесия (а живые организмы именно такие) поддерживают свою структуру за счет постоянного потока вещества и энергии через себя. Пригожин получил Нобелевку именно за диссипативные структуры. Саморегуляция в этом контексте - способ системы удерживать себя в упорядоченном состоянии вопреки второму началу термодинамики.

21
Эксперт • 1 ответ

Если совсем просто: представь ванну с водой и дыркой в дне. Наливаешь воды больше - вытекает быстрее (давление выше). Наливаешь меньше - вытекает медленнее. Система сама ищет уровень равновесия. Это и есть отрицательная обратная связь. Природа не "создавала" это специально, просто такие конфигурации существуют долго, а другие нет.

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.