Б) Прямые и обратные положительные и отрицательные связи.

Прямые и обратные (положительные и отрицательные) ландшафтные связи. Принцип Брауна-Ле Шателье

Б) Прямые и обратные положительные и отрицательные связи.

Прямая связь — воздействие одного природного компонента на другой или воздействие внешних факторов на систему в целом. Обратная связь — реакция природных компонентов или природной геосистемы в целом на прямую связь. Понятие об обратной связи было сформулировано в виде закон Н. Винером (основной закон кибернетики). Обратная связь может быть положительным и отрицательным.

При положительной обратной связи природные компоненты или природная геосистема в целом под влиянием прямого воздействия воспринимают это воздействие и реагируют на него согласно с ним. При этом фактор прямого воздействия может еще усилиться. Такое воздействие может вызвать цепную реакцию изменений (например, опустынивание Сахели, вызванное засухой в 1970-1980-е годы).

При отрицательной обратной связи природные компоненты и природная геосистема в целом в ответ на прямое воздействие стремится защитить себя от этого воздействия, отринуть его. Такая закономерность называется принципом Ле-Шателье-Брауна.

Пример: образование конвективных облаков, осадки и понижение температуры воздуха во второй половине дня при сильной жаре в первой половине. Отрицательная связь способствует устойчивости геосистемы.

Особенно полезны для геосистемы развитые обратные связи при сильном антропогенном воздействии.

Взаимодействия внутри геосистемы происходят в соответствии со следующими принципами (афоризмы Коммионера):

1. Все связано со всем.

2. Все должно куда-то деваться.

3. Ничто не дается даром.

4. Природа знает лучше.

Иерархия природных геосистем. Морфологические единицы ландшафта.

Природная геосистема — исторически сложившаяся совокупность взаимосвязанных природных компонентов, характеризующаяся пространственной и временной организованностью, относительной устойчивостью, способностью функционировать как единое целое, продуцируя новое вещество. Геосистемы могут быть образованиями различной размерности.

Природные геосистемы имеют иерархическую структуру. Это означает, что все геосистемы состоят из нескольких элементов, каждая геосистема входит в качестве структурного элемента в более крупные (системная триада).

Существуют три категории геосистем (по пространственным размерам): планетарные (сотни млн км2) — ландшафтная оболочка в целом, материки и океаны, субконтиненты, пояса, зоны; региональные — физико-географические страны, области, провинции, районы; локальные — (от нескольких м2 до нескольких тысяч м2) местности, урочища, подурочища, фации.

Каждому из указанных геосистемных таксонов свойственны определенные круговороты вещества и энергии определенного масшатаба — большой геологический, биогеохимический, биологический.

В соответствии с принципом атомизма, в каждой иерархической системе есть простейшая элементарная составляющая. Л. Г. Раменским, Л. С. Бергом, Н. А. Солнцевым в качестве элементарной ландшафтной единицы была предложена фация.

Фация — элементарная природная геосистема, характеризующаяся однородными геолого-геоморфологическими условиями, одним микроклиматом, одним гигротопом, одной почвенной разновидностью, одной растительной ассоциацией и единым зооценозом. Фации приурочены к отдельным элементам мезоформ рельефа или к микроформам рельефа.

Например, в светлохвойной тайге на склоне различные участки, характеризующиеся различными гигротопами, имеют различные растительные ассоциации: лишайниковый, брусничный, черничный, долгомошный боры.

Размеры фаций могут быть различными от нескольких м2 до 1-3 км2. Однако эмпирически было установлено правило, называемое законом необходимого разнообразия.

Согласно закону необходимого разнообразия плановой ландшафтной структуры, мало-мальски значительные пространства, превышающие первые км2, даже на равнинах, не говоря о горных районах, не терпят ландшафтного однообразия, «не выносят» фациальной однородности. Наиболее однородными оказываются молодые, формирующиеся геосистемы.

Элементарная природная геосистема – фация. Геотопологическая и геохимическая классификация фаций.

В соответствии с принципом атомизма, в каждой иерархической системе есть простейшая элементарная составляющая. Л. Г. Раменским, Л. С. Бергом, Н. А. Солнцевым в качестве элементарной ландшафтной единицы была предложена фация.

Фация — элементарная природная геосистема, характеризующаяся однородными геолого-геоморфологическими условиями, одним микроклиматом, одним гигротопом, одной почвенной разновидностью, одной растительной ассоциацией и единым зооценозом. Фации приурочены к отдельным элементам мезоформ рельефа или к микроформам рельефа.

Например, в светлохвойной тайге на склоне различные участки, характеризующиеся различными гигротопами, имеют различные растительные ассоциации: лишайниковый, брусничный, черничный, долгомошный боры.

Размеры фаций могут быть различными от нескольких м2 до 1-3 км2. Однако эмпирически было установлено правило, называемое законом необходимого разнообразия.

Согласно закону необходимого разнообразия плановой ландшафтной структуры, мало-мальски значительные пространства, превышающие первые км2, даже на равнинах, не говоря о горных районах, не терпят ландшафтного однообразия, «не выносят» фациальной однородности. Наиболее однородными оказываются молодые, формирующиеся геосистемы.

Геохимическая классификация фаций.

АЭ – фации водораздельных позиций – автономные элювиальные;

ТЭ – фации склоновых позиций – трансэлювиальные

ТА – фации подножных склонов – трансаккумклятивные

Saq – фации низин с неглубоким залеганием грунтовых вод — супераквальные

Aq – фации озерных водоемов — аквальные

AaqT – фации речных водотоков – трансаквальные.

Морфологическая структура ландшафтов. Моно- и полидоминанты ландшафты. Рисунок ландшафта.

Первые соображения о морфологии ландшафта были высказаны Л.Г. Раменским. Однако в научную теорию они сформировались в трудах Н.А. Солнцева и его ландшафтно-географической школы.

Результат заключался в том, что если ранее ландшафт рассматривался как умозрительная конструкция, то потом он стал доступным для непосредственного изучения географами (с помощью полевых исследований, аэрофотосъемок и пр.)

Под морфологической структурой ландшафта понимается:

a) состав слагающих ландшафт природных геосистем локальных размерностей, именуемых морфологическими единицами ландшафта

b) взаиморасположение морфологических единиц в пространстве, т.е. территориальная организация ландшафта

c) парагенетическая сопряженность морфологических единиц

d) латеральный энерго-массообмен между морфологическими единицами.

В роли морфологических единиц выступают фации, подурочища, урочища, географические местности. В зависимости от степени их участия в строении ландшафта различают доминирующие, субдоминантные, редкие и уникальные морфологические единицы. Чаще всего подобным образом оценивается роль урочищ.

Доминирующие урочища, занимая большую часть площади ландшафта (60-80%), образуют его общий фон. Площадь регулярно повторяющихся в пространстве субдоминантных урочищ суммарно обычно не превышает 20-40% площади ландшафта. На общем фоне они формируют «рисунок, узор» ландшафта.

Редкие урочища образуют частные детали этого рисунка, встречаются спорадически и занимают менее 10% площади ландшафта. Уникальные урочища единичны.

Если в морфологической структуре ландшафта только один вид природных урочищ играет роль доминирующего, ландшафт определяется как монодоминантный. Пример, степные ландшафты цокольных междуречных равнин южного Зауралья, в их морфологии господствуют лессо-суглинистые плакоры с разнотравно-злаковыми степями на черноземах.

Субдоминанты: солонцово-степные литогенные комплексы покато-пологих придолиннных склонов, на которых денудацией вскрыты каолинитовые глины древней коры выветривания. Редкие – (но характерные) урочища одиночных кустарниково-степных сопок с выходами скальных пород палеозойского цоколя.

Это монадноки (останцы-твердыши) древнего зауральского пенеплена.

Если же в морфологической структуре ландшафта в равной мере представлены два или несколько урочищ – содоминантов, ландшафт называется полидоминантный. Пример, Западно-Сибирская равнина.

На низменных слабодренированных междуречьях здесь закономерно чередуются урочища западинных березовых и осиново-березовых лесов, именуемых колками, и лугово-степных межколочных пространств. Доля первых – 40%, вторых -50%.

Остальная площадь – заболоченные луга, луговые солончаки и солонцы.

В каждом л. слагающие его морфолог. единицы определенным образом пространственно организованны. Они закономерно сменяют друг друга, нередко ритмично повторяясь. В результате плановое устройство ландшафта приобретает тот или иной рисунок (узор).

Это свойство ландшафта называется текстурой ( с лат. – ткань, строение, сплетение). пол ландшафтной текстурой понимается плановое взаиморасположение слагающих ландшафт морфологических единиц.

У зрелых ландшафтов она никогда не бывает хаотичной, а наоборот подчиняется определенным математическим законам.

Обычно, текстура зависит от литогенной основы. Главным фактором, формирующим её является рельеф. В складчатых областях, где денудацией бывают вскрыты дислоцированные пласты различных по литологическим свойством горных пород, ландшафтная структура становится зеркалом геологического строения сестности.

Ландшафтных текстур наблюдается сравнительно немного. Реймс писал: «Природа часто «повторяется»». Встречаются текстуры: дендритовые (следствие эрозионного расчленения, есть от субтропиков до экватор), перистые, пятнистые (из-за карста, суффозии, термокарста, дефляции), ячеистые, параллельно полосчатые, веерные, концентрические и нек. другие.

Т.к. л. закономерно организован, то можно взять «площадь выявления ландшафта» — минимальное л. пространство, которое необходимо исследовать, чтобы получить полную информацию о его морфологии.

https://www.youtube.com/watch?v=VP7Iz5rhA8A

Морфологическая структура – это горизонтальное устройство ландшафта.

Рекомендуемые страницы:

Воспользуйтесь поиском по сайту:

Источник: https://megalektsii.ru/s2189t3.html

Положительная обратная связь — основа экономики

Б) Прямые и обратные положительные и отрицательные связи.

В одном письме прочитал, что положительная и отрицательная обратная связь – это просто два разных взгляда на одно и то же явление. Но это в корне не так.

Отрицательная обратная связь удерживает систему в равновесии. Например, шарик в лунке. Если его толкнуть он начнет кататься по лунке туда-сюда и в итоге, потеряв скорость, остановится в центре, где и был ранее.

Положительная обратная связь ведет систему в разнос. Это камень на вершине горы. Если его толкнуть, он не только покатится вниз, но и увлечет новые камни, а те еще так, что это в итоге может обернуться лавиной.

Другой пример положительной обратной связи – пожар. Мы окружены множеством предметов, способных гореть. При появлении огня самые ближние предметы загораются, отчего огня становится больше.

От большого огня загораются другие предметы, все более и более дальние. При очень большом огне загораются и те вещества, которые мы обычно считаем негорючими, например асфальт или сталь.

Так продолжается до тех пор, пока не сгорит всё, что может гореть.

Если символ отрицательной обратной связи – затухающая синусоида, то символ положительной обратной связи – экспонента – линия растущая чем дальше, тем быстрее.

Положительная обратная связь повсеместно встречается в экономике.

Как, например, происходит экономический рост? Кто-то купил товара больше обычного. Продавец, получив больше прибыли, позволяет себе что-то большее. Например, идет обедать в кабак, а не домой, как обычно. Владелец кабака получает больше прибыли, тоже позволяет себе что-то сверх обычной нормы.

Так, по цепочке, растут продажи у разных участников рынка. Они увеличивают закупки сырья и нанимают дополнительный персонал. Появляются новые люди, получающие зарплату, они тоже что-то покупают, добавляя свой вклад в общий рост. Так круг за кругом.

Предприниматели нанимают новых рабочих, создают вторую и третью смену. Когда фабрики не справляются с объемом заказов, начинается строительство новых производств. Оживляется строительство. Получая много денег, люди готовы заплатить, чтобы не заниматься рутиной.

Становятся нужны няни, домработницы, начинает расти сфера услуг. И так далее.

Как происходит кризис? Точно так же. Кто-то решает, что надо отложить денег на черный день. Отложив деньги, он чего-то не купил. Значит продавцы этого чего-то не получили своей дневной выручки. Они задумываются о сокращении издержек и, например, увольняют часть продавцов, сокращая рабочий день до одной смены.

Уволенные рабочие больше не получают зарплаты, а значит не потратят этих денег. Следующий круг продавцов недосчитается прибыли. Продавцы начинают сокращать заказы у производителей. Производители… Нет, они уже в курсе. Если начать сокращать производство, можно потерять всё.

Нет, они начинают войну против конкурентов, ибо известно, что объем рынка в кризис уменьшается, кто-то не выдержит и умрет, а выживший получит себе весь рынок! Производители начинают снижать цены. Даже ценой убытков они хотят прожить на день дольше конкурента. «Умри ты сегодня, а я – завтра!» – знакомый лозунг? Начинается волна банкротств.

Ещё больше бывших рабочих не имеют больше денег, чтобы покупать привычные товары. Так раскручивается спираль кризиса.

Когда это заканчивается? Как при пожаре. Когда больше нечему гореть. Рост заканчивается когда больше некуда расширяться. Кризис заканчивается когда дальше некуда падать.

Есть еще одна тонкость. Экономика – это совокупность поведений всех людей. Когда люди много работают и много покупают – экономика растет. Когда люди не доверяют друг другу и смотрят в будущее с опаской – экономика падает.

Давно известна история, как одна газетная статья погубила большой банк. Ведь могущество банка стоит на доверии вкладчиков и заемщиков. Стоило появиться сомнениям в надежности банка, как вкладчики поторопились забрать свои деньги. Заемщики, наоборот, решили не торопиться с выплатами. И банк стал банкротом.

Так же и в экономике в целом. Кризис может начаться только оттого, что люди начнут откладывать деньги «на черный день».

Одна только новость о приближающемся кризисе способна спровоцировать такое поведение людей и в самом деле вызвать кризис.

Наоборот, новость, что кризис закончен, может подвигнуть людей доставать деньги из запасов и запустить маховик экономического роста. Одна тонкость: когда запасы есть.

Уже давно известно экономистам, что лучшая стратегия в кризис – пройти его максимально быстро. Но есть проблема. Тот человек, с именем которого окажется связан кризис, навсегда будет потерян как политик.

Хорошо нам, в России, где власть всегда персональна. Один человек может отважиться сказать плохую новость. Ельцин даже два раза смог.

Первый раз в начале правления, когда продвигал гайдаровские реформы, открыто называя их «шоковой терапией». Всем было сказано, что будет плохо, но недолго. (Насчет «недолго» – в реальности не подтвердилось.

) Второй раз когда случился дефолт, Ельцин опять смог ограничиться отставкой незадолго до того поставленного Кириенко.

Но это у нас так. А за рубежом за каждой личностью стоит партия. Это в России мы говорим ЛДПР, подразумеваем – Жириновский. Там, ноборот, говорят Трамп, подразумевают… ну может быть не всю партию, которая его выдвинула.

Но определенно группа поддержки там есть. Даже если человек готов рискнуть своим добрым именем, партия обычно не готова. Это один человек может прыгать с парашютом. Группа будет сопротивляться и оттягивать до последнего.

Вот и получается, что ни один действующий политик не готов признать, что в мире уже идет экономический спад. Вместо этого мы слышим о небольшом, но неуклонно увеличивающимся экономическом росте. А потом вдруг нам сообщают, что кризис закончился. Вполне по черномырдински получается: не было, не было и вот: закончился.

А потом снова закончился, а потом опять. Эдакая серия закончившихся уже вчера кризисов.

Связаться с автором можно по адресу: matur01@bk.ru

Источник: https://zen.yandex.ru/media/id/5a47a66d8c8be3ea904cadfa/5b686230505f6500a95d66ec

Экология: биология взаимодействия. 1.07. Регуляция биосистем

Б) Прямые и обратные положительные и отрицательные связи.

Жизнь основана на непрерывном изменении, в котором, тем не менее, сохраняются постоянными большинство важных свойств живых систем.

Так, всего за год в теле каждого человека сменяется большинство атомов, а сам человек остается практически таким, как был.

На протяжении столетий в лесу сменяются все населяющие его организмы, но важные свойства леса сохраняются постоянными. Какие свойства биосистем обеспечивают такую устойчивость в ходе изменений?

Для ответа на этот вопрос важны кибернетические (относящиеся к науке об управлении) понятия прямой и обратной связи. Прямая связь — это влияние какого-то фактора на изучаемую систему (пример: поворачивая руль, водитель изменяет направление движения автомобиля).

Обратная связь — зависимость управляющего воздействия от состояния самой системы (пример: изменение движения автомобиля влияет на повороты руля водителем).

Таким образом, обратная связь — это управление системой с учетом ее состояния, зависимость управляющего воздействия от его результатов (рис. 1.7.1, А).

Рис. 1.7.1. Пояснение понятия обратной связи. А. Прямая и обратная связи. Б. Пример обратной связи

Выделяют два типа обратных связей. Положительные обратные связи усиливают отклонение управляемой величины от исходного состояния, а отрицательные обратные связи возвращают систему в прежнее состояние. Иначе можно сказать, что положительные обратные связи — это взаимная стимуляция двух процессов, а обратные — подавление отклонений управляемого процесса.

Рассмотрим простейший пример: над жарко горящим костром кипит котелок с водой. Если огонь горит слишком сильно, часть воды выплескивается, частично заливает костер и уменьшает интенсивность горения. Когда огонь затухает, выплескивание прекращается, и огонь постепенно разгорается вновь.

В данном примере отклонение управляемой величины (интенсивности горения) вызывает такое изменение действия управляющего фактора (выплескивания), которое оказывает на управляемую величину воздействие, противоположное (отрицательное по знаку) начальному отклонению.

Значит, в данном случае мы имеем дело с отрицательной обратной связью.

А в каком случае в подобном примере обратная связь окажется положительной? Если в котелке вместо воды будет керосин! При этом чем ярче будет гореть костер, тем сильнее будет выплескиваться керосин, что будет еще более усиливать горение костра.

Существенно, что в примере с котелком положительные обратные связи быстро выведут систему из ее исходного состояния (котелок с керосином опустеет), а отрицательные (если в котелке — вода) приведут к сохранению ее свойств относительно постоянными.

Отрицательные обратные связи стабилизируют систему, а положительные — переводят ее в иное состояние (т.е. разрушают прежнюю структуру взаимосвязей).

Наличие альтернативных режимов функционирования биосистем определяется комбинациями двух типов обратных связей: отрицательные стабилизируют каждый режим, а положительные обеспечивают переключение между такими режимами.

Например, изменения в ходе онтогенеза управляются положительными обратными связями.

Так происходит, к примеру, развитие влюбленности (переключение с одной поведенческой программы на другую): стимул вызывает интерес, интерес усиливает действие стимула.

Интерес вызывает определенные действия, которые также приводят к возрастанию стимула и росту интереса и т.д. Процесс ухаживания и сближения достигает кульминации, после чего система переходит в иное состояние…

Обычно отрицательные обратные связи могут действовать в определенном диапазоне регуляции. При выходе за пределы этого диапазона вступают в действие разрушающие систему положительные обратные связи.

Возвращаясь к примеру с котелком на костре, можно убедиться, что и резкое возрастание силы пламени, и потухание костра выведет систему за пределы «коридора» в котором ее состояние регулируется отрицательными обратными связями.

Приведем более актуальный пример: увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере активизирует снижающие его реакции (усиливает фотосинтез, увеличивает связывание в виде карбоната кальция в Мировом океане).

При выходе концентрации углекислого газа за определенные границы (например, при его чрезмерном повышении) включаются механизмы, переводящие систему в другое состояние. Рост температуры из-за парникового эффекта вызывает уменьшение фотосинтезирующей зеленой массы, ускорение высвобождения углекислоты из почвы и т.д., что может привести к  дальнейшему повышению  концентрации СО2 (и переходу системы в другое состояние с другими стабилизирующими его отрицательными обратными связями).

Биологические системы можно рассматривать как кибернетические, характеризующиеся упорядоченными внутренними взаимодействиями.

В организмах управляющая система внутренняя и специализированная, в технических устройствах с отрицательной обратной связью (сервомеханизмах) — внешняя и специализированная, в экосистемах — внутренняя и неспециализированная (рис. 1.7.2).

Типичной особенностью всех кибернетических систем является то, что низкоэнергетические процессы в них управляют высокоэнергетическими (движение руки на рубильнике останавливает завод). На организменном уровне существенные перестройки обмена веществ могут вызвать всего несколько молекул гормонов.

В экосистемах наибольшее регулирующее воздействие на сообщество могут оказывать вершинные хищники, которые ответственны лишь за небольшую долю проходящего в экосистеме обмена веществ. Перепончатокрылые паразитоиды (см. пункт 4.06) трансформируют небольшую долю потока энергии, протекающего через биоценоз, но эффективно регулируют его чистую продукцию через растительноядных насекомых.

Рис. 1.7.2. Особенности отрицательных обратных связей в техническом устройстве (А.) и экосистеме (Б.)

Регуляция на различных уровнях биосистем часто осуществляется благодаря отрицательным обратным связям, что придает многим биосистемам сходные свойства. Приведем несколько примеров регуляции по принципу отрицательных обратных связей на разных уровнях биосистем.

Таблица 1.7.1. Примеры регуляции по принципу отрицательной обратной связи для разных уровней организации биосистем

УровеньПример регуляции по принципу отрицательной обратной связи
ПроцессПрямая связьОбратная связь
МолекулярныйРегуляция активности ферментаФермент синтезирует определенный продуктНедостаток продукта приводит к активизации фермента и усилению синтеза этого фермента клеткой, а избыток — к его ингибированию и торможению синтеза
КлеточныйВзаимосвязь между ассимиляцией и диссимиляциейРасщепляя органические вещества, животная клетка получает энергиюУвеличение расхода энергии клеткой приводит к усилению процессов, в ходе которых она эту энергию получает; уменьшение расходов приводит к торможению диссимиляции
Органно-тканевойРегуляция деления клеток в тканиНовые клетки образуются в результате деления имеющихсяКонтакты между соседними клетками в тканях тормозят их пролиферацию; отсутствие соседних клеток и контактов с ними стимулирует клетку к размножению
ОрганизменныйПоддержание температуры поверхности тела у гомойотермных организмовУсиление поверхностного кровообращения приводит к разогреванию поверхности телаОхлаждение поверхности тела приводит к усилению кровообращения и восстановлению необходимой температуры, а умеренное нагревание — к уменьшению кровоснабжения поверхности
ПопуляционныйРегуляция размножения благодаря территориальностиУ многих видов в размножении принимают участие только особи, имеющие индивидуальный участокПри избыточной численности популяции значительная часть энергии особей тратится на территориальные конфликты, а количество приносимого потомства не увеличивается или даже уменьшается; при снижении численности наблюдается обратная реакция
БиогеоценотическийБиоценотическая регуляция численности популяцииХищники, паразиты и недостаток ресурсов влияют на численность популяцииПри сокращении численности популяции хищники переключаются на других жертв, затрудняется распространение паразитов, становятся доступнее ресурсы; рост численности вызывает противоположные процессы
БиосферныйРегуляция содержания углекислоты в атмосфереФотосинтез и связывание уменьшают концентрацию СО2С ростом концентрации СО2 усиливается фотосинтез и связывание углекислоты в виде извести в воде океана

Дополнительные материалы:

Колонка: Маятник

Лекция: Биосистемы, их свойства и регуляция

Українська / Русский

Источник: https://batrachos.com/%D0%A0%D0%B5%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8F%D1%86%D0%B8%D1%8F_%D0%B1%D0%B8%D0%BE%D1%81%D0%B8%D1%81%D1%82%D0%B5%D0%BC

Сильные положительные и отрицательные обратные связи

Б) Прямые и обратные положительные и отрицательные связи.

Экологическая система.

3.1.Особенности экосистем:

1. Тесная взаимосвязь и взаимозависимость всех звеньев как биотических, так и абиотических.

Именно это позволяет говорить об экосистемах как о живых организмах, где все подсистемы точно «подогнаны» друг под друга.

Попытки что-то откорректировать в этих связях приводит либо к включению механизмов гомеостаза (саморегулировки), возвращая систему в исходное состояние, либо к возникновению необратимых изменений, после которых экосистема существенно перестраивает свою структуру или гибнет.

Так, например, попытка избавиться от “вредных” с точки зрения человека насекомых или животных в какой-либо экосистеме может привести к непредсказуемым последствиям вплоть до гибели данной экосистемы. Достаточно вспомнить широкомасштабную эпопею с отстрелом волков в наших лесах. Это теперь мы называем волков санитарами леса.

Примером может служит парадоксальная локальная сейсмическая активность в Москве, приводящая к катастрофам в метро и в коммуникациях, к разрушению дорог и домов, нередко с человеческими жертвами.

Причина оказывается в том, что малые реки и ручьи, русла которых были вовсе не случайными, ныне загнаны в трубы.

Если раньше они ослабляли напряжения между геологическими плитами, на которых стоит город, то теперь эти напряжения постоянно накапливаются и в конце концов ослабляются, но уже с использованием катастрофических механизмов.

Сильные положительные и отрицательные обратные связи.

Пример положительной обратной связизаболачивание территории после вырубки леса. Это ведет к уплотнению почвы, следовательно, к накоплению воды и росту растений-влагонакопителей, к обеднению кислородом, а значит, к замедлению разложения растительных остатков, накоплению торфа и дальнейшему усилению заболачивания.

Типичная положительная обратная связь, характеризующая динамику численности популяции в условиях отсутствия сдерживающих факторов: чем больше особей в популяции, тем больше прирост численности.

Пример отрицательной (стабилизирующей) обратной связи — взаимоотношение между хищником и жертвой, например, между рысями и зайцами: рост количества зайцев способствует росту численности рысей, но чрезмерное количество рысей сокращает поголовье зайцев, после чего численность рыси также сокращается. В естественных условиях данная система достаточно быстро стабилизируется.

Другой интересный пример: функционирование карбонатной системы океана (раствор СО2 в воде: СО2+ Н2О Н2СО3). Обычно количество углекислоты, растворенное в воде океана, находится в парциальном равновесии с концентрацией углекислого газа в атмосфере.

Локальные увеличения углекислоты в атмосфере после извержения вулканов приводят к интенсификации фотосинтеза и поглощению ее карбонатной системой океана. При снижении уровня углекислого газа в атмосфере карбонатная система океана высвобождает СО2 в атмосферу.

Поэтому концентрация углекислого газа в атмосфере достаточно стабильна.

Деятельность человека приводит к нарушению прямых и обратных связей в экосистемах. Например, умеренное загрязнение водоемов органикой приводит к интенсификации размножения микроорганизмов, что в свою очередь приводит к самоочищению водоема.

Неумеренное загрязнение ведет к чрезмерному размножению организмов-санитаров, что рано или поздно приводит к обеднению данного водоема кислородом, а значит, к угнетению и гибели этих организмов, разрушению связей, изменению системы и переходу ее на новый вид связей, то есть к заболачиванию.

Законы Коммонера

Видный американский эколог Б.Коммонер обобщил системность в экологиив виде четырех законов, которые в настоящее время приводятся практически в любом пособии по экологии. Их соблюдение — обязательное условие любой деятельности человека в природе.

1. Все связано со всем. Любое изменение, совершаемые человеком в природе, вызывает цепь последствий, как правило неблагоприятных.

По сути дела, это одна из формулировок принципа единства Вселенной. Надежды на то, что какие-то наши действия, особенно в сфере современного производства, не вызовут серьезных последствий, если мы проведем ряд экозащитных мероприятий, во многом утопичны.

Так мы удлиняем трубы наших ТЭЦ, считая, что при этом вредные вещества более равномерно рассеются в атмосфере и не приведут к серьезным отравлениям среди окрестного населения.

И действительно, кислотные дожди, вызванные повышенной концентрацией в атмосфере соединений серы, могут пройти совсем в другом месте и даже в другой стране. Но нашим домом является вся планета.

Рано или поздно мы столкнемся с ситуацией, когда длина трубы уже не будет играть существенной роли.

2. Все должно куда-то деваться. Любое загрязнение природы возвращается к человеку в виде «экологического бумеранга».

Предыдущий пример является ярким подтверждением этому. Планета стала слишком тесной для нас. Она уже не справляется с силой антропогенного воздействия на нее. Любое наше вмешательство в природу возвращается к нам повышенными проблемами.

На фоне этого рождаются различные “смелые” проекты утилизации наших отходов, особенно радиоактивных, в космосе, на других планетах, предлагают даже отправлять их на Солнце. К счастью у этих проектов имеется огромное количество оппонентов. Потому что второй закон Коммонера никто не отменял.

Мы пока еще даже не представляем, какими могут конкретные механизмы “экологического бумеранга” в случае попытки “загрязнить Солнце”. Но лучше даже не пытаться.

3. Природа знает лучше. Действия человека должны быть направлены не на покорение природы и преобразование ее в своих интересах, а на адаптацию к ней.

Это одна из формулировок принципа оптимальности. В совокупности с принципом единства Вселенной он приводит к тому, что Вселенная в целом предстает как единый живой организм.

То же можно сказать и о системах более низких иерархических уровней, таких как планета, биосфера, экосистема, многоклеточное существо и т.п.

Любые попытки внести изменения в отлаженный организм природы, чреваты нарушением прямых и обратных связей, посредством которых реализуется оптимальность внутренней структуры данного организма.

Деятельность человека только тогда будет оправдана, когда мотивация наших поступков будет определяться в первую очередь той ролью, для выполнения которой мы были созданы природой, когда потребности природы будут иметь для нас большее значение, чем личные нужды, когда мы будем в состоянии во многом безропотно ограничить себя во благо процветания планеты.

4. Ничего не дается даром. Если мы не хотим вкладывать средства в охрану природы, то придется платить здоровьем, как своим, так и потомков.

Вопрос об охране природы очень сложен. Ни одно наше воздействие на природу не проходит бесследно, даже если выполнены, казалось бы, все требования экологической чистоты. Хотя бы потому, что развитие экозащитных технологий требует высококачественных источников энергии.

Даже если сама энергетика перестанет загрязнять атмосферу и гидросферу вредными веществами, все равно остается нерешенным вопрос теплового загрязнения. Согласно второму закону термодинамики, любая порция энергии, претерпев ряд превращений, рано или поздно перейдет в тепло.

Пока еще мы не в силах состязаться с Солнцем по количеству поставляемой на Землю энергии, но наши силы растут. Мы горим желанием открыть новые источники энергии. Как правило мы высвобождаем энергию, накопленную когда-то разными формами вещества.

Это гораздо дешевле, чем улавливать рассеянную энергию Солнца, но напрямую ведет к нарушению теплового баланса планеты. Не случайно средняя температура в городах на 2-3 (а иногда и больше) градуса выше, чем за пределами города в той же местности. Рано или поздно этот “бумеранг” к нам вернется.

Поэтому должен измениться сам подход к понятию экологической чистоты. Тем не менее любые вложения средств в охрану природы должны приветствоваться. И на первый план в мотивации человека должно выйти не получение наибольшей прибыли с меньшими затратами, а гармоничность производства.

Дата добавления: 2015-10-26; просмотров: 2244; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/5-90855.html

Обратная связь. Положительная и отрицательная обратная связь. Применение положительной и отрицательной обратной связи в технических системах

Б) Прямые и обратные положительные и отрицательные связи.

  1. A) научная дисциплина, исследующая и обобщающая специфические связи между обществом и окружающей средой
  2. A) Средство организации связи между удаленными абонентами
  3. A) Технологии, ориентированные на полученную обработку, передачу информации с помощью технических средств
  4. II. ХИМИЯ НЕОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ, БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ, ПРИМЕНЕНИЕ В ВЕТЕРИНАРИИ
  5. SWOT — анализ и его применение в маркетинговых исследованиях.
  6. Агрегатный индекс как форма общего индекса. Выбор весов при построении общих индексов. Индексы цен Г. Пааше и Э. Ласпейреса, их практическое применение.
  7. Агроэкосистемы, их отличия от природных экосистем. Последствия деятельности человека в экосистемах. Сохранение экосистем.
  8. Административная ответственность – это применение уполномоч органом или должност лицом админ наказания к лицу,совершившему админ правонаруш.
  9. Аллергические пробы, их сущности, применение.
  10. Анализ взаимосвязи прибыли и движения ДС (косвен метод)

Связь – совокупность зависимостей свойств одного элемента от свойств других элементов системы. Установить связь между двумя элементами – это значит выявить наличие зависимостей их свойств.

Связи можно разделить по направленности процессов в системе в целом или в отдельных ее подсистемах (прямые и обратные).

Прямые связи предназначены для заданной функциональной передачи вещества, энергии, информации или их комбинаций — от одного элемента к другому в направлении основного процесса.

Обратные связи, в основном, выполняют осведомляющие функции, отражая изменение состояния системы в результате управляющего воздействия на нее. Процессы управления, адаптации, саморегулирования, самоорганизации, развития невозможны без использования обратных связей.

С помощью обратной связи сигнал (информация) с выхода системы (объекта управления) передается в орган управления.

Здесь этот сигнал, содержащий информацию о выполненной объектом управления работе, сравнивается с сигналом, определяющим содержание и объем работы (например, план).

В случае обнаружения рассогласования между фактическим и плановым состоянием работы вырабатывается, предусмотренный требованиями к системе, корректирующий сигнал на объект управления.

Обратные связи, как видно из рассмотренного примера, занимают важное место в процессе функционирования систем любого назначения. Поэтому обратим особое внимание на их основные функции, каковыми являются:

— противодействие тому, что делает сама система, когда она выходит за установленные пределы (например, реагирование на снижение качества);

— компенсация возмущений и поддержание состояния устойчивого равновесия системы (например, неполадки в работе оборудования);

— синтез внешних и внутренних возмущений, стремящихся вывести систему из состояния устойчивого равновесия, сведение этих возмущений к отклонениям одной или нескольких управляемых величин (например, выработка управляющих команд на одновременное появление нового конкурента и снижение качества выпускаемой продукции);

— выработка управляющих воздействий на объект управления по плохо формализуемому закону.

Например, установление более высокой цены на энергоносители вызывает в деятельности различных организаций сложные изменения, меняют конечные результаты их функционирования, требуют внесения изменений в производственно-хозяйственный процесс путем воздействий, которые невозможно описать с помощью аналитических выражений.

***

Обратная связь – одно из фундаментальных понятий теории систем. Первоначально это понятие было исследовано в теории автоматического управления.

Обратную связь обычно иллюстрируют схемами, подобными приведённой на рис. 1.4, где x(t) – закон или алгоритм (программа) управления, хтреб – требуемое значение регулируемого параметра («уставка»), хi – фактическое значение регулируемого параметра, Δх – рассогласование между хтреб и хi.

Обратная связь — связь входа системы с ее выходом. Представляет собой процесс, приводящий к тому, что результат функционирования какой-либо системы влияет на параметры, от которых зависит функционирование этой системы.

Отрицательная ОС изменяет входной сигнал таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала. Это делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров. Пример: усилитель звуковых частот (прибор для усиления электрических колебаний, соответствующих слышимому человеком звуковому диапазону частот).

Положительная ОС, наоборот, усиливает изменение выходного сигнала. ПОС ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров.

В то же время ПОС приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых (автоколебательных) систем, называемых генераторы (производители). Пример: Автогенератор вырабатывает электрические (электромагнитные) колебания, поддерживающиеся подачей по цепи положительной обратной связи части переменного напряжения с выхода автогенератора на его вход.

Это будет обеспечено тогда, когда нарастание колебательной энергии будет превосходить потери). При этом амплитуда начальных колебаний будет нарастать.

В технических системахконтрольная информация о работе управляемого объекта поступает по цепи ОС к оператору или автоматическому управляющему устройству.

Пример ООС 1: Черный ящик «Налоговая инспекция». Время сдачи отчета. Охранник осуществляет отрицательную обратную связь выходного параметра «количество посетителей внутри» с парметром «входящие посетители» открывая и закрывая дверь и ругаясь.

Пример ООС 2: В системе водоснабжения города постоянным параметром для регулирования с помощью ООС является давление. При повышенном водоразборе (утром, вечером) давление падает и при этом система автоматизции повышает производительность насосной станции. Когда водоразбор падет (ночь) — давление повышается и производительность насосов принудительно снижается.

Пример ПОС 1: Фонящий микрофон (микрофон установленный недалеко от колонок) сигнал колонок>микрофон>усилитель>сигнал колонок>микрофон.

Пример ПОС 2: Устранение «дребезга контактов» или «влияния шумов срабатывания». Система после срабатывания на некоторое время выключается, но сигнал срабатывания после предустановленной задержки взводит систему опять в рабочее состояние.

5. Качественные методы описания систем. Мозговая атака и метод экспертных метод сценариев и метод «Дельфи», метод дерева целей, морфологические методы.

Методы описания систем классифицируются в порядке возрастания формализованности — от качественных методов, с которыми в основном и связан был первоначально системный анализ, до количественного системного моделирования с применением ЭВМ. Качественные методы системного анализа применяются, когда отсутствуют описания закономерностей систем в виде аналитических зависимостей.

Методы типа мозговой атаки («мозговой штурм», «конференция идей», «коллективная генерация идей»)

Обычно при проведении мозговой атаки стараются выполнять определенные правила, суть которых:

· обеспечить как можно большую свободу мышления участников и высказывания ими новых идей;

· приветствуются любые идеи, если вначале они кажутся сомнительными или абсурдными (обсуждение и оценка идей производится позднее);

· не допускается критика, не объявляется ложной и не прекращается обсуждение ни одной идеи;

· желательно высказывать как можно больше идей, особенно нетривиальных.

Подобием сессий КГИ можно считать разного рода совещания, заседания научных советов по проблемам, заседания специально создаваемых временных комиссий и другие собрания компетентных специалистов.

Дата добавления: 2015-04-18; просмотров: 135; Нарушение авторских прав

Источник: https://lektsii.com/2-19140.html

Uchebnik-free
Добавить комментарий