БИОФИЗИЧЕСКИЙ ПОДХОД К ИССЛЕДОВАНИЮ БИОНООСФЕРЫ
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
- Кутимская М.А., Волянюк Е.Н. Бионоосфера: учеб. пособие. - Иркутск: Иркут. ун-т., 2005. - 212 с.
- Князева Е.Н., Курдюмов С.П. Синергетика как новое мировидение: диалог с И. Пригожиным. // Вопр. философии, 1992. - №12. - 4 с.
- Моисеев Н.Н. Человек, среда, общество. - М.: Наука, 1980.
- Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. - М., 1989.
- Вернадский В.И. Научная мысль как планетарное явление. - М.: Наука, 1991.
- 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.
- 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.
- Мелик-Гайказян И.В., Мелик-Гайказян М.В., Тарасенко В.Ф. Методология моделирования нелинейной динамики сложных систем. - М.: Физмалит, 2001. - 272 с.
- 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.
- 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.
- 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.
- Кутимская М.А., Кузьмин В.Н. Расчет силовых линий магнитного поля Земли. / Геомагнетизм и аэрономия. - М.: Наука, 1969. - Т. 9. - № 3. - С. 575.
- Кутимская М.А., Кузьмин В.Н. Модель замкнутой магнитосферы. / Исследования по геомагнетизму, аэрономии и физике Солнца. - М.: Наука, 1971. - № 13. - 300 с.
- 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:
Статья в формате PDF 104 KB...
01 03 2021 19:16:43
Статья в формате PDF 100 KB...
28 02 2021 20:31:18
Статья в формате PDF 261 KB...
27 02 2021 23:40:54
Статья в формате PDF 263 KB...
26 02 2021 0:42:52
Статья в формате PDF 2874 KB...
24 02 2021 21:33:22
Статья в формате PDF 138 KB...
23 02 2021 9:43:20
Статья в формате PDF 109 KB...
22 02 2021 7:11:46
Статья в формате PDF 124 KB...
21 02 2021 10:31:29
Статья в формате PDF 108 KB...
20 02 2021 7:59:16
Статья в формате PDF 125 KB...
19 02 2021 19:53:21
Статья в формате PDF 102 KB...
18 02 2021 10:11:40
Статья в формате PDF 166 KB...
17 02 2021 20:29:39
Статья в формате PDF 117 KB...
16 02 2021 0:27:32
Статья в формате PDF 230 KB...
15 02 2021 22:27:33
Статья в формате PDF 124 KB...
14 02 2021 10:33:42
Статья в формате PDF 129 KB...
12 02 2021 12:46:34
Статья в формате PDF 127 KB...
11 02 2021 23:43:39
Статья в формате PDF 113 KB...
09 02 2021 11:28:28
Статья в формате PDF 120 KB...
08 02 2021 10:22:45
Установлен факт защитного влияния нового бионического режима импульсно-гипоксических адаптаций на восстановительные процессы коры мозга после удаления внутричерепных опухолей у нейрохирургических больных. Механизмом протекции мозга от рецидива злокачественных опухолей может быть согласование ритмов энергопродукции и энергопотребления в процессе формирования адаптации. ...
07 02 2021 15:17:32
Статья в формате PDF 111 KB...
06 02 2021 11:37:15
Статья в формате PDF 87 KB...
05 02 2021 16:17:54
Статья в формате PDF 150 KB...
04 02 2021 21:25:15
Установлено, что предпосевное замачивание семян и опрыскивание вегетирующих растений хлопчатника (Gossipium hirsutum L.) растворами сочетаний фитогормонов кинетина ( К Н) и гибберелловой кислоты ( Г К) и совместно с витаминами никотиновой кислотой ( Н К) и пантотеновой кислотой ( П К) эффективно стимулирует полевую всхожесть семян, рост стебля и образование побегов, среднюю площадь листа и общую фотосинтетическую листовую поверхность, улучшение водного режима. Также отмечено увеличение числа коробочек, длины волокна и выхода волокна с растения от 34,6 до 60,4 %. Наиболее эффективно предпосевное замачивание семян сочетанием фитогормонов совместно с витаминами. ...
03 02 2021 7:57:59
Статья в формате PDF 120 KB...
02 02 2021 22:12:37
Статья в формате PDF 117 KB...
01 02 2021 20:46:47
Статья в формате PDF 108 KB...
31 01 2021 15:55:27
Статья в формате PDF 136 KB...
30 01 2021 19:23:15
Статья в формате PDF 109 KB...
29 01 2021 11:57:46
Статья в формате PDF 122 KB...
28 01 2021 4:46:25
Статья в формате PDF 135 KB...
27 01 2021 23:38:36
Статья в формате PDF 129 KB...
26 01 2021 14:21:47
Статья в формате PDF 361 KB...
25 01 2021 10:52:55
Статья в формате PDF 120 KB...
24 01 2021 18:47:16
Статья в формате PDF 117 KB...
23 01 2021 17:49:48
Статья в формате PDF 124 KB...
22 01 2021 19:29:17
Статья в формате PDF 118 KB...
21 01 2021 12:54:26
Статья в формате PDF 113 KB...
20 01 2021 0:31:27
Статья в формате PDF 118 KB...
19 01 2021 4:15:17
Статья в формате PDF 314 KB...
18 01 2021 17:49:41
Статья в формате PDF 120 KB...
17 01 2021 10:20:23
Статья в формате PDF 391 KB...
16 01 2021 20:13:53
Статья в формате PDF 131 KB...
15 01 2021 6:50:12
Статья в формате PDF 263 KB...
14 01 2021 1:43:17
Статья в формате PDF 122 KB...
13 01 2021 17:29:33
Статья в формате PDF 269 KB...
12 01 2021 15:25:19
Статья в формате PDF 245 KB...
11 01 2021 23:44:25
Статья в формате PDF 140 KB...
10 01 2021 20:32:40
Статья в формате PDF 163 KB...
09 01 2021 21:25:31
Статья в формате PDF 162 KB...
08 01 2021 11:56:29
Статья в формате PDF 116 KB...
07 01 2021 11:20:44
Статья в формате PDF 255 KB...
06 01 2021 17:43:17
Статья в формате PDF 198 KB...
04 01 2021 12:57:53
В статье освещаются морфофункциональные особенности структуры стенки тонкой кишки в зависимости от характера вскармливания в экспериментальных условиях. Представлены собственные результаты исследования по вопросу о электронно-микроскопическом строении слоев стенки тонкой кишки при смешанном и искусственном вскармливании в эксперименте. ...
03 01 2021 12:31:37
Статья в формате PDF 149 KB...
02 01 2021 20:27:15
Статья в формате PDF 120 KB...
31 12 2020 16:48:46
Статья в формате PDF 256 KB...
30 12 2020 4:56:33
Статья в формате PDF 418 KB...
29 12 2020 2:13:57
Статья в формате PDF 161 KB...
28 12 2020 3:55:15
Статья в формате PDF 392 KB...
27 12 2020 3:49:45
Статья в формате PDF 348 KB...
26 12 2020 19:14:15
Статья в формате PDF 235 KB...
25 12 2020 20:35:36
Статья в формате PDF 119 KB...
24 12 2020 0:23:13
Статья в формате PDF 120 KB...
23 12 2020 7:54:52
Статья в формате PDF 107 KB...
22 12 2020 16:10:46
Статья в формате PDF 285 KB...
21 12 2020 1:53:18
Статья в формате PDF 95 KB...
20 12 2020 22:37:39
Статья в формате PDF 311 KB...
19 12 2020 18:22:33
Статья в формате PDF 288 KB...
18 12 2020 15:13:44
Статья в формате PDF 96 KB...
17 12 2020 3:36:58
Статья в формате PDF 96 KB...
16 12 2020 22:49:34
Статья в формате PDF 103 KB...
14 12 2020 6:27:23
Статья в формате PDF 113 KB...
13 12 2020 10:12:40
Статья в формате PDF 148 KB...
12 12 2020 3:35:20
Статья в формате PDF 121 KB...
11 12 2020 3:58:13
Статья в формате PDF 848 KB...
10 12 2020 15:31:21
Статья в формате PDF 112 KB...
09 12 2020 4:55:43
Ранее авторами была показана применимость плазмоподобной теории растворов для расчетов эквивалентной электропроводности растворов различных электролитов в воде и этаноле. В данной статье были экспериментально измерены значения электропроводности хлороводорода в четырех н-спиртах (этаноле, пропаноле, бутаноле и пентаноле) при различных температурах (278-328 К), а также получены расчетные значения электропроводности. Сделан вывод о хорошем соответствии расчетных данных экспериментальным. ...
08 12 2020 12:15:38
Статья в формате PDF 101 KB...
07 12 2020 5:23:22
Географическое расположение и климатические условия Нижнего Поволжья, неудовлетворительная экологическая обстановка способствует росту заболеваемости мочеполовой системы у населения, проживающего в регионе. Увеличение частоты заболеваемости уратным нефролитиазом диктует необходимость поиска адекватного объема терапии по улучшению качества консервативного лечения этой патологии. Изучение особенностей симптомокомплекса уратного нефролитиаза в разных возрастных группах (25-30; 40-45; 60-70 лет) позволило научно обосновать и разработать практические рекомендации по рациональному и эффективному лечению данного вида мочекаменной болезни у пациентов с учетом их возраста. ...
06 12 2020 8:52:40
Статья в формате PDF 126 KB...
05 12 2020 10:14:26
Статья в формате PDF 115 KB...
04 12 2020 11:22:18
Статья в формате PDF 266 KB...
03 12 2020 3:38:39
Статья в формате PDF 101 KB...
02 12 2020 10:38:20
Статья в формате PDF 101 KB...
01 12 2020 4:14:49
Статья в формате PDF 106 KB...
30 11 2020 22:46:14
Статья в формате PDF 119 KB...
29 11 2020 8:41:30
Статья в формате PDF 317 KB...
28 11 2020 16:19:13
Статья в формате PDF 131 KB...
26 11 2020 7:58:54
Статья в формате PDF 250 KB...
25 11 2020 20:22:31
Статья в формате PDF 112 KB...
24 11 2020 0:50:32
В статье даны практические рекомендации для проектирования вибратора грохота, который по технологическим соображениям был переведён в режим работы с повышенной частотой вращения и уменьшенной амплитудой. Разработана динамическая схема грохота и предложен алгоритм решения дифференциального уравнения. Короб грохота рассматривался как одномассная система с элементами переменной жесткости опор короба, что позволило определить требуемую возмущающую силу вибратора и величину статического момента массы дебалансов при заданных кинематических параметрах. На основе полученных результатов разработана рациональная конструкция дебалансов. ...
23 11 2020 5:14:41
Статья в формате PDF 170 KB...
22 11 2020 11:14:45
Существующие методы атомной эмиссионной спектроскопии для исследования состава металлов и сплавов используются во всех отраслях машиностроения. По мнению авторов, современные методы уже не обеспечивают необходимых точностей измерений. В данной работе авторами проведены исследования влияния внешних факторов на точность измерений прибора атомно-эмиссионной спектроскопии. ...
21 11 2020 16:52:45
Статья в формате PDF 113 KB...
20 11 2020 2:37:38
Статья в формате PDF 119 KB...
19 11 2020 18:44:32
Статья в формате PDF 97 KB...
18 11 2020 16:13:41
Статья в формате PDF 124 KB...
17 11 2020 18:55:15
Статья в формате PDF 148 KB...
16 11 2020 0:45:28
Статья в формате PDF 137 KB...
15 11 2020 2:21:19
Статья в формате PDF 283 KB...
14 11 2020 21:11:26
Статья в формате PDF 111 KB...
12 11 2020 12:39:22
Статья в формате PDF 133 KB...
11 11 2020 21:22:49
Статья в формате PDF 110 KB...
10 11 2020 9:29:46
Статья в формате PDF 131 KB...
09 11 2020 22:40:55
Статья в формате PDF 134 KB...
08 11 2020 18:24:58
Статья в формате PDF 91 KB...
07 11 2020 23:24:28
Статья в формате PDF 139 KB...
06 11 2020 12:24:10
Статья в формате PDF 103 KB...
05 11 2020 7:11:50
Статья в формате PDF 113 KB...
04 11 2020 10:25:30
Статья в формате PDF 119 KB...
03 11 2020 7:11:33
Статья в формате PDF 203 KB...
02 11 2020 19:39:39
Статья в формате PDF 103 KB...
01 11 2020 20:31:32
В результате проведенного исследования установлено, что одними из ведущих патогенетических факторов течения половых инфекций являются нарушения в деятельности иммунной системы. В процессе исследования выявлены изменения в клеточном иммунитете, свидетельствующие о наличии супрессии Т - клеточного звена и наличии диссиммуноглобулинемии. Выявлено, что наиболее выраженные изменения в системе клеточного и гуморального иммунитета обнаружены у больных с хроническим течением инфекционного процесса. ...
31 10 2020 19:14:58
Статья в формате PDF 245 KB...
30 10 2020 5:58:58
Статья в формате PDF 250 KB...
29 10 2020 8:44:18
Статья в формате PDF 93 KB...
28 10 2020 7:11:31
Статья в формате PDF 118 KB...
27 10 2020 7:28:27
Статья в формате PDF 153 KB...
25 10 2020 22:30:24
Статья в формате PDF 168 KB...
24 10 2020 10:22:24
В Федеральной службе по интеллектуальной собственности, патентам и товарным знакам осуществлена государственная регистрация оригинального алгоритма и базы данных «Drug», позволяющих прогнозировать новые виды действия известных лекарственных средств. Программа основана на сравнении набора квантово-химических и геометрических дескрипторов молекул методами многомерной статистики. Результаты работы алгоритма получили практическое подтверждение для четырех препаратов. ...
23 10 2020 19:25:36
Статья в формате PDF 189 KB...
22 10 2020 9:51:10
Статья в формате PDF 251 KB...
21 10 2020 15:54:43
Статья в формате PDF 134 KB...
20 10 2020 21:41:39
Статья в формате PDF 92 KB...
19 10 2020 14:56:52
Статья в формате PDF 257 KB...
18 10 2020 18:45:59
В листьях древесных пород и травянистой растительности определены корреляционные зависимости между Mn, Cr, Ni, Cu, Ti, Pb, Zn, Co в условиях геохимического фона и на колчеданных месторождениях. ...
17 10 2020 3:50:10
Статья в формате PDF 117 KB...
16 10 2020 21:44:50
Статья в формате PDF 98 KB...
15 10 2020 4:48:26
Статья в формате PDF 108 KB...
14 10 2020 13:44:51
Статья в формате PDF 267 KB...
13 10 2020 10:22:33
Статья в формате PDF 265 KB...
12 10 2020 9:59:36
Статья в формате PDF 100 KB...
11 10 2020 20:24:46
Статья в формате PDF 119 KB...
10 10 2020 12:29:53
Статья в формате PDF 278 KB...
09 10 2020 8:34:43
Статья в формате PDF 122 KB...
08 10 2020 6:24:17
Статья в формате PDF 169 KB...
07 10 2020 21:13:55
Проведен анализ общепринятых учений и научных теорий, имевших широкую аудиторию в вузах и научно-исследовательских институтах прошлого века. Выявлена недостаточность абстрактной потенции в мыслительной жизни homo sensus, главная альтернатива которой – эмоциональный мир, чувственность и вера. Свойство верить познающего субъекта не носит характер религиозности, однако имеет общие с ней основания. Роднит религию и научную веру стремление не понять, а принять смутные представления, сулящие сиюминутную пользу и выгоду, объединяет желание увидеть в таинственном и запредельном нечто к себе доброжелательное, освобождающее от мучительного предназначения думать и, следовательно, уводящее от необходимости работать – работать без самообмана, но эффективно и достойно homo sapiens. ...
06 10 2020 21:16:58
Статья в формате PDF 133 KB...
04 10 2020 18:48:26
В статье рассматривается взаимодействие тел при различных скоростях и делается вывод о несправедливости постулата о постоянстве скорости света относительно любой системы отсчета. Дается также понятное с точки зрения классической механики объяснение зависимости длины и времени от скорости. ...
03 10 2020 11:53:25
Еще:
Обзоры -1 :: Обзоры -2 :: Обзоры -3 :: Обзоры -4 :: Обзоры -5 :: Обзоры -6 :: Обзоры -7 :: Обзоры -8 :: Обзоры -9 :: Обзоры -10 :: Обзоры -11 ::