IT-Reviews    

БИОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ БИОНООСФЕРЫ

Кутимская М.А. Бузунова М.Ю. Статья в формате PDF 164 KB

Биофизику следует рассматривать как физику явлений жизни, изучаемых на микро, макро и мегауровнях: от молекул (в частности ДНК), человека и бионоосферы в целом. Термин «бионоосфера» был введен нами в работе [1]. Под ним подразумевается существование биосферно-ноосферного комплекса. Применим к изучению этой сложной метасистемы теорию, описывающую диссипативные системы. В этих открытых, неравновесных системах возникают процессы самоорганизации.

Как мы знаем, современное научное мировоззрение формируется на основе процесса интеграции знаний [2]. Большую роль здесь сыграло математическое моделирование процессов с использованием нелинейных систем, позволяющих одинаково хорошо описывать явления самоорганизации и хаоса в любых природных и социальных системах. Согласно сказанному, будем считать информационную реальность, связанную с мыслительным и вычислительным экспериментами, одной из составляющих ноосферы.

В системе «бионоосфера» идет процесс непрерывного развития. Общим языком, описывающим процесс развития материи как единого целого, на наш взгляд, является синергетика, тесно связанная с информацией, мышлением. Сфера Разума - ноосфера является естественным этапом развития жизни на Земле
[3-6]. Мышление, особенно математическая манера мышления, дает возможность связать в единое целое результаты отдельных исследований, реализовать принцип системности, утвердить в междисциплинарных исследованиях единый язык, используемый, например, в информационно-синергетических моделях.

Подобная модель имеет вид [7]:

                                               (1)

где Ni - число носителей информации i-того типа, например, зайцев в модели Лотки-Вольтерра «хищник-жертва».

Модель описывает численность носителей Ni за счет источника (зайцы поедают траву и размножаются); внутривидовые взаимодействия αNi2 (заяц-зайчиха); межвидовые взаимодействия - (заяц-рысь) и ΔNi - дивергенция (расхождение), где Δ - оператор Лапласа, например побег одного из носителей информации (зайца) в другой лес по x, y или z координатам. Анализ показывает, что система (1) эволюционирует, и в процессе эволюции самопроизвольно повышается ценность информации. Данная модель является примером продуктивности синтеза термодинамического (синергетического) и информационного подходов, поскольку динамическая теория информации является одной из ветвей термодинамики неравновесных открытых систем, а член  уравнения (1) описывает поведение синергетической системы.

Модель (1) представляет собой поризм [8]. Она применяется для решения самых разных задач, таких как возникновение ценной биологической информации, формировании языка, эволюции Вселенной и т.д.

Модели типа (1) решались нами намного раньше [9].

Вычислительный эксперимент при этом играет особую роль, т.к. помогает решить многокомпонентные, многовариантные задачи. Для описания среды обитания, в частности, атмосферы, озонового слоя, ионосферы и т.д., нами используются нелинейные дифференциальные уравнения вида:

где q - скорость ионообразования, Ni, Nj - концентрации частиц, div(Njv) - диффузионный член, v - скорость вертикального дрейфа частиц.

Для построения информационно-синергетической модели среды, например, ионосферы, мы выбрали следующие выражения, основанные на уравнениях Навье-Стокса.

  (2)

(3)

 (4)

(5)

где u - меридиональная скорость нейтрального ветра, х - зональная скорость нейтрального ветра, направленная на восток.

Коэффициенты ионно-молекулярных реакций g (см3сек-1) и диссоциативной реакции a (см3сек-4) представлены в наших работах [10-11].

Дополним эти уравнения выражениями для температуры ионов

               (6)

 (7)

где Tn - температура нейтральных частиц, и для ионов магния.

        (8)

где VD1 - соответствует теории сдвига.

Для определения концентрации озона использовались два варианта. Один из них:

,           (9)

где  - шкала высот нейтральной атмосферы.

Несмотря на то, что озон (трехатомный газообразный кислород) составляет 4·10-7 от общего объема атмосферы, его называют щитом, предохраняющим все живое - растения, животных, человека от ультрафиолетовой радиации Солнца с длиной волны 308 нм, которая разрушает ДНК живых клеток. В атмосфере Земли находится ~ 3,27∙109 т озона. Толщина слоя в среднем составляет 0,279 см.

Модели, предлагаемые нами, носят характер информационно-синергетических, так как, во-первых, они человекомерны; мы выбираем параметры модели, благодаря которым результат становится более приближенным к эксперименту; придаем семантический смысл символам, употребляемым в ней и создаем определенный порядок, при этом решение само устанавливается до периодичности, т.е. происходит самоорганизация. Система делает выбор, она проходит точку бифуркации и информационно может давать результат, описывающий новое состояние системы.

В работе [1] мы рассматривали степенные функции Б. Мандельброта, необходимые для пошагового выращивания фракталов и автоволновые модели типа «хищник-жертва», показывающее становление численности популяций в заданном регионе, а также методику построения моделей с использованием системы уравнений типа (2 - 9), с учетом нашей модели магнитного поля Земли [12-14]. В этом случае представится возможность учитывать процессы влияния озонового слоя на живое, влияние геомагнитного поля на биосферу в целом и на круговорот веществ в ней, включая вещество биогенного происхождения.

Из сказанного следует, что информационно-синергетические модели описывают разные формы самодвижения материи - физическую и информационную, принадлежащие Единой реальности всей Вселенной и биосферно-ноосферному комплексу в частности.

В настоящее время, в связи с антропогенными нагрузками на биосферу, становится очевидной необходимость планируемого развития, опирающегося на глубокие знания взаимодействия человеческой деятельности и изменения природных факторов. Возникновение жизни, возникновение разума, познающего себя, возникновение ноосферы, когда настоящее и дальнейшее развитие планеты определяется действием разума - звенья единого эволюционного процесса. На данном этапе сферы Разума, человек берет на себя ответственность за последующий ход эволюции Земли и человечества. Этот процесс управляем, целенаправлен, представляет собой коэволюцию биосферы и человека, как естественный процесс совместного развития.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

  1. Кутимская М.А., Волянюк Е.Н. Бионоосфера: учеб. пособие. - Иркутск: Иркут. ун-т., 2005. - 212 с.
  2. Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным. // Вопр. философии, 1992. - №12. - 4 с.
  3. Моисеев Н.Н. Человек, среда, общество. - М.: Наука, 1980.
  4. Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989.
  5. Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. - М.: Наука, 1991.
  6. Волянюк Е.Н., Кутимская М.А. Социальная экология и учение Вернадского о биосфере и ноосфере // Человек и биосфера на рубеже веков: пути развития цивилизации. - Иркутск: ИрГСХА, 1988. - С. 25-28.
  7. Chernavskay N.V., Chernavski D.S. Some Theoretical Aspects of the Problem of Life Origin. Theor. Biol., 1975. - T. 8. - N 53. - P. 13-20.
  8. Мелик-Гайказян И.В., Мелик-Гайказян М.В., Тарасенко В.Ф. Методология моделирования нелинейной динамики сложных систем. - М.: Физмалит, 2001. - 272 с.
  9. Кутимская М.А., Поляков В.М., Климов Н.Н., Кузнецова Г.М. Динамическая модель ионосферно-протоносферных взаимодействий с учетом температурных изменений. - Иркутск: ИГУ, 1969. - 15 с.
  10. Кутимская М.А., Поляков В.М., Климов Н.Н. и др. Динамическая модель взаимодействия области F ионосферы и плазмосферы. // Геомагнетизм и аэрономия. - М., 1973. - Т. 13. - № 1. - С. 41-47.
  11. Кутимская М.А., Волянюк Е.Н., Убрятова Л.В. Информационно-синергетическое моделирование объектов биосферно-ноосферного комплекса. / 8-я международная НПК (Сибресурс - 8 - 2002). - Томск: Томск. ун-т, 2002. - С. 137-140.
  12. Кутимская М.А., Кузьмин В.Н. Расчет силовых линий магнитного поля Земли. / Геомагнетизм и аэрономия. - М.: Наука, 1969. - Т. 9. - № 3. - С. 575.
  13. Кутимская М.А., Кузьмин В.Н. Модель замкнутой магнитосферы. / Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. - М.: Наука, 1971. - № 13. - 300 с.
  14. Кутимская М.А., Кузнецова П.М. Моделирование магнитного поля Земли. / Актуальные вопросы экологии и рационального природопользования. - Иркутск: ИГСХА, 1996. - С. 6.



Отзывы (через Facebook):

Оставить отзыв с помощью аккаунта FaceBook:

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ В ЗДРАВООХРАНЕНИИ

Статья в формате PDF 103 KB...

13 09 2019 10:10:44

АНДРЕЕВА МАРИЯ АНДРЕЕВНА

Статья в формате PDF 84 KB...

03 09 2019 16:58:31

ХЛОР КАК ТОКСИЧЕСКИЙ АГЕНТ

Статья в формате PDF 256 KB...

28 08 2019 1:17:53

Взаимодействие науки и технологии

Статья в формате PDF 267 KB...

23 08 2019 8:23:47

БИОТЕХНИЧЕСКИЙ ЗАКОН И ВИДЫ ФАКТОРНЫХ СВЯЗЕЙ

Статья в формате PDF 215 KB...

20 08 2019 2:35:48

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЙ АЛГОРИТМ (2,1)-МЕТОДА ПЕРЕМЕННОГО ШАГА

Статья в формате PDF 505 KB...

15 08 2019 20:15:29

ТЕРМОДИНАМИЧЕСКИЕ КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ ПРОТОНИРОВАННЫХ ОСНОВАНИЙ

Разработана методика определения констант диссоциации протонированных трехкислотных оснований, отличающаяся новым подходом к оценке и учету концентраций всех равновесных частиц, для расчета ионной силы раствора. ...

12 08 2019 5:36:31

СИСТЕМНЫЙ КРИЗИС В СТРОИТЕЛЬСТВЕ

Статья в формате PDF 343 KB...

08 08 2019 5:42:53

ПЕСНЯ НА УРОКАХ ИНОСТРАННОГО ЯЗЫКА

Статья в формате PDF 123 KB...

04 08 2019 4:12:18

ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ ТЕКСТ КАК ЭЛЕМЕНТ ОБУЧЕНИЯ

Статья в формате PDF 132 KB...

28 07 2019 11:25:45

ЗИНЧЕНКО СЕРГЕЙ ИВАНОВИЧ

Статья в формате PDF 75 KB...

25 07 2019 9:12:51

СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СИСТЕМЫ РАЗВИТИЯ ПЕРСОНАЛА

Статья в формате PDF 334 KB...

18 07 2019 23:46:35

ГИС ДЛЯ ОЦЕНКИ РИСКА В СИСТЕМАХ БЕЗОПАСНОСТИ

Статья в формате PDF 99 KB...

16 07 2019 22:12:30

РОЛЬ МСФО В РОССИИ

Статья в формате PDF 133 KB...

15 07 2019 16:29:26

ЭМОТИВНЫЙ КОНЦЕПТ «ОБИДА» В ХУДОЖЕСТВЕННОМ ПРОСТРАНСТВЕ

В статье на основе материала « Национального корпуса русского языка» дан анализ вербальному и невербальному воплощению эмотивного концепта «обида» в художественном тексте. На языковом уровне рассмотрена сочетаемость лексемы «обида» с другими словами-эмотивами. На неязыковом уровне охарактеризованы невербальные компоненты проявления данной эмоции (плач, взгляд, жесты). Представленный анализ позволяет сделать вывод о национальной специфики данного чувства. ...

11 07 2019 22:59:50

СУБЪЕКТИВНЫЕ БАРЬЕРЫ ОБЩЕНИЯ У ПОДРОСТКОВ

Статья в формате PDF 114 KB...

05 07 2019 2:45:19

ПСИХОСОМАТИЧЕСКИЙ ПОДХОД В ГЕРОНТОПСИХИАТРИИ

Статья в формате PDF 95 KB...

18 06 2019 18:47:27

ГЛУЩЕНКО ЛЮДМИЛА ФЁДОРОВНА

Статья в формате PDF 175 KB...

10 06 2019 12:16:48

Природа времени

Данная работа посвящена обоснованию несостоятельности современных путей решения вопроса о природе времени. Авторами показана абстрактность этих подходов, а также подчеркивается, что при создании научных теорий, описывающих материю, присутствует идеализация времени. Необходимо отметить, что в процессе решения данного вопроса нельзя забывать о сущности материи. До тех пор пока не будет понимания сущности материи, не будет понимания и природы времени. Поэтому авторы предлагают не создавать отдельных гипотез природы времени, а направить силы на понимание сущности материи. Для этого необходимо рассмотреть в более широком аспекте саму материю и те типичные процессы, в которые она включается. Только через решение вопроса о сущности материи можно прийти к пониманию природы времени. ...

05 06 2019 20:47:50

СТОЛЯРОВ ВЛАДИМИР АЛЕКСЕЕВИЧ

Статья в формате PDF 139 KB...

31 05 2019 16:32:14

СПОСОБ ПЛАЗМЕННОЙ СВАРКИ НА ПЕРЕМЕННОМ ТОКЕ

Статья посвящена решению проблемы сварки металлов, имеющих на поверхности тугоплавкие окисные пленки. Были проведены исследования дугового разряда обратной полярности, горящий между соплом плазменной горелки и изделием, возбуждаемый и стабилизируемый с помощью факела плазмы, в ходе экспериментов были получены сваренные образцы из цветных металлов и алюминия. ...

30 05 2019 19:25:43

ЕСТЕСТВЕННОНАУЧНЫЕ ОСНОВАНИЯ СТЕРЕОХРОНОДИНАМИКИ

Статья в формате PDF 161 KB...

26 05 2019 9:11:57

ПИЩЕВЫЕ ВОЛОКНА СКОРЦОНЕРА И ОВСЯНОГО КОРНЯ И ИХ ЛЕЧЕБНО-ПРОФИЛАКТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ

Изучен химический состав нетрадиционного инулинсодержащего сырья Scorzonera hispanica L. и Tragopogon porrifolius L. Получены полисахаридные концентраты и установлена их антибактериальная и гипогликемическая активности. Прогнозируется их использование в качестве лечебно-профилактических комплексов. ...

21 05 2019 10:26:45

ВОЗМОЖНОСТИ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ДИАГНОСТИКИ ДОБРОКАЧЕСТВЕННЫХ И ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫХ ОПУХОЛЕЙ ОПОРНО-ДВИГАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ С ПОМОЩЬЮ МЕТОДОВ ИНФРАКРАСНОЙ СПЕКТРОСКОПИИ ПЛАЗМЫ КРОВИ

Целью исследования является оценка возможности ранней дифференциальной диагностики доброкачественных и злокачественных опухолей опорно-двигательной системы с помощью инфракрасной спектроскопии плазмы крови. При этом бралась венозная кровь из локтевой вены у контрольной группы пациентов с заранее установленным диагнозом существующими методами, после чего выделялась плазма. Исследуемая плазма крови помещалась в жидкостную кювету. Спустя 1,5-2 часа исследуемая кювета помещалась в И К– Фурье- спектрометр. Снимался спектр пропускания плазма крови. Вычислялся коэффициент пропускания по данным снятых спектров. Затем рассчитывались коэффициенты объемного поглощения. В процессе экспериментов нами был вычислен статистически значимый уровень β = 700 см–1, ниже которого находились значения, соответствующие доброкачественным опухолям, выше- злокачественным опухолям. ...

20 05 2019 14:58:29

ПЕРСОНАЛ БАНКА КАК ВАЖНЕЙШИЙ ЕГО КАПИТАЛ

Статья в формате PDF 118 KB...

19 05 2019 2:44:31

ГЕМОРЕОЛОГИЯ И МОЗГОВОЙ КРОВОТОК У БОЛЬНЫХ ХРОНИЧЕСКИМИ ГНОЙНЫМИ СИНУИТАМИ ПРИ ТРАВМАХ ГОЛОВЫ

В работе изучен мозговой кровоток и его взаимосвязь с нарушением гемореологии у больных хроническими гнойными заболеваниями придаточных пазух носа в остром периоде черепно-мозговой травмы. ...

15 05 2019 19:12:31

МИГРАЦИЯ ТЯЖЕЛЫХ МЕТАЛЛОВ ЧЕРЕЗ ВРЕДНЫЕ ПРИВЫЧКИ

Статья в формате PDF 110 KB...

09 05 2019 17:23:49

О НАХОЖДЕНИИ ОБЪЕМОВ ТЕЛ ВРАЩЕНИЯ

Статья в формате PDF 271 KB...

08 05 2019 11:12:46

КАЧЕЛИ ЛЕДНИКОВЫХ ПЕРИОДОВ

Поскольку средняя температура Земли очень медленно уменьшается из-за удаления от Солнца вследствие расширения Вселенной, то достаточно резкие изменения температуры в пределах нескольких градусов могут происходить только в результате пространственных и временных колебаний на самой планете. Такие колебания происходят чередованием ледниковых периодов на северных побережьях Атлантического и Тихого океанов. Анализ длительности ледниковых периодов и межледниковий Атлантического побережья позволяет утверждать, что такие качели действительно существуют, и в настоящее время происходит смена Тихоокеанского оледенения Атлантическим. Данная гипотеза позволит объяснить гибель динозавров, эволюцию лошади, расселение человека и прогнозировать глобальные изменения климата. ...

30 04 2019 6:10:52

О ВЛИЯНИИ ГЕОМАГНИТНОГО ПОЛЯ (ГМП) НА БИОТУ

Статья в формате PDF 85 KB...

29 04 2019 13:53:49

ГЕОЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ СОВРЕМЕННОЙ РАКЕТНО-КОСМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ

К настоящему времени геофизика накопила о магнетизме Земли огромную информацию, большая часть которой получена в новейший период исследований космического пространства путём непосредственных инструментальных исследований с помощью космических летательных аппаратов, но построить на традиционных теоретических основаниях общепризнанную теорию о происхождении магнетизма Земли пока не удавалось никому [1]. Учитывая продуктивность магнитодинамического взгляда ряда фундаментальных проблем физики и многочисленных технических задач [2], можно надеяться на аналогичную продуктивность при рассмотрении некоторых из многочисленных аспектов фундаментальной проблемы стационарного геомагнетизма, среди которых первичной представляется его происхождение. ...

28 04 2019 2:35:50

ПРОГНОЗИРОВАНИЕ ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТЬЮ ПРЕДПРИЯТИЯ И УПРАВЛЕНИЕ ЕГО РАЗВИТИЕМ

На основе системного анализа функционирования экономической деятельности промышленного предприятия введена его теоретическая кривая прогнозирования бизнеса и разработан алгоритм выхода на данную кривую в процессе стратегического управления развитием предприятия. ...

22 04 2019 7:40:11

КРУГОВОРОТ УГЛЕРОДА И КИСЛОРОДА В ПРИРОДЕ

Статья в формате PDF 566 KB...

19 04 2019 4:37:57

Системный анализ онтогенеза надпочечников человека

Статья в формате PDF 102 KB...

18 04 2019 21:53:37

Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::

Последовательность подготовки научной работы может быть такой:

Выбор темы. Это важный этап. Во-первых, тема должна быть интересна не только вам, но и большинству слушателей, которым вы будете её докладывать, чтобы вы видели заинтересованность в их глазах, а не откровенную скуку.

Выбор целей и задач своей научной работы. То есть, нужно сузить тему. Например, тема: «Грудное вскармливание», сужение темы: «Грудное вскармливание среди студенток нашего ВУЗа». И если общая тема мало кому интересна, то суженная до рамок собственного института или университета, она становится интересной практически для всех слушателей. Целью может стать: «Содействие оптимальным условиям вскармливания грудью детей студентов нашего ВУЗа», а задачей — доказать, что специальные условия, созданные для кормящих студенток, не помешают их успеваемости, но уменьшат количество пропусков, академических отпусков и способствуют выращиванию здоровых детей — нашего будущего. Понятно, что эта тема подходит для студентов медицинских и педагогических ВУЗов, но и в других учебных учреждениях можно найти темы, интересные всем.

Разработать методы исследования и сбора информации. В случае с естественным вскармливанием, скорее всего, это будет анкетирование студенток, имеющих детей.

Систематизировать материал и подготовить презентацию.

Подготовиться к выступлению.

Выступить и получить: награду, удовольствие и опыт, чтобы в следующем году выступить ещё лучше и сорвать шквал аплодисментов, стать узнаваемым, а значит — более конкурентоспособным!