2. Поняття системи

Системою можна назвати будь-який об’єкт, цілісні властивості якого є результатом взаємодії його складових. У цьому визначенні у неявній формі є платонівське положення, що ціле є чимось більшим, ніж сума його частин. Причому якісно нові особливості цілого у порівнянні з його складовими є результатом взаємодії елементів системи між собою. Водночас система є якісно новим, своєрідним утвором у порівнянні з її елементами. В цьому знаходить свій прояв принцип емерджентності.

2.1. Принцип емерджентності

При вивченні ієрархічної організації систем у міру об’єднання компонентів, чи підмножин, у більш крупні одиниці, у них з’являються нові властивості, які не відмічалися на попередньому рівні організації. Такі якісно нові, емерджентні, властивості неможливо передбачити, виходячи з властивостей компонентів, що складають цей рівень організації. Так, властивості молекул безпосередньо не випливають з властивостей атомів, що входять до їх складу. Стосовно екологічних систем, то їхні властивості також неможливо передбачити, виходячи з нижчих рівнів організації.

Фейблмен (Feibleman, 1954) вважає, що при кожному об’єднанні підмножин у нову множину виникає не менше однієї нової властивості.

Солт (Salt, 1979) пропонує розрізняти емерджентні й сукупні властивості, що є сумою властивостей компонентів. І ті й інші – властивості цілого, проте сукупні властивості не мають нових чи унікальних особливостей. Так, біомаса популяції дорівнює сумі мас усіх особин, що входять до її складу

Емерджентні властивості саме й обумовлені взаємодією компонентів при формуванні системи певного рівня організації. На рівні популяції емерджентними будуть: її структура (статева, генетична, розмірно-вікова тощо), тип розподілу організмів у просторі, народжуваність, смертність, біотичний потенціал, тип динаміки тощо. На рівні угруповання – типи міжпопуляційних взаємин, трофічні ланцюги й мережі, видове розмаїття тощо. На екосистемному – характер біогеохімічних колообігів, трансформація енергії, енергетичний баланс екосистеми, екологічні сукцесії, флуктуації й трансформації тощо.

2.2. Склад, структура, зовнішнє середовище і закон функціювання системи

Розглянемо деяку систему S. Кожна система характеризується певним складом і структурою.

Елементи, що входять до складу системи, позначаються символами Х₁, Х₂ ,..., Х_n, де n - кількість елементів. Множина

Х = { X₁, X₂,...,X_n },

що складається з усіх внутрішніх елементів, називаєтьсям складом системи S.

Елементи Х₁, Х₂ ,..., Х_n пов’язані між собою різноманітними зв’язками, які звуться системоутворюючими, оскільки саме вони перетворюють набір елементів у цілісну систему.

Сукупність усіх зв’язків між елементами системи називається її структурою:

å = {s₁, s₂, ..., s_r}.

Кожна система існує у зовнішньому (для неї) середовищі V:

V = {S₁, S₂,…, S_k}

Сукупність усіх систем, що знаходяться в безпосередніх зв’язках з даною системою, є зовнішнім середовищем системи S: V = S₁, S₂, ..., Sk; де k –кількість систем, що безпосередньо пов’язані з даною системою.

Склад, структура і зовнішнє середовище можуть змінюватися з плином часу, що можна записати таким чином:

V = V(t) = {S₁(t),…, S_k (t)},

X = X(t) = {X₁(t),…, X_n(t)},

Σ = Σ (t) = {σ₁ (t),…, σ_r (t)}.

Функцією системи S називається закон (сукупність правил) F, згідно якого в залежності від зовнішніх факторів V (t) відбуваються зміни у часі складу X (t) та структури Σ (t) системи S.

Таким чином системою S (t), що функціює у зовнішньому середовищі V (t), зветься об’єкт

S (t) = S (X (t), Σ (t), V (t), F)

утворений елементами множини X (t) = {X₁ (t), …, X_n (t)}, які пов’язані між собою певними зв’язками, які утворюють структуру Σ (t) системи S. Як склад так і структура Σ (t) системи змінюються з часом згідно функції F.