Состояние биообъекта и его изменения

Так же как и технические системы, биообъекты могут быть описаны посредством переменных состояния. Хорошо известно обобщенное описание энергетики различных объектов с помощью термодинамических переменных состояния - энергии Е и массы т объекта. По характеру взаимодействия с окружающей средой, т. е. с другими системами различных уровней, в рамках термодинамического описания системы классифицируют:

• • на изолированные (рис. 2.1, а) - отсутствует обмен энергией и веществом (АЕ = 0; Ат = 0);
• • закрытые (рис. 2.1, б) - обмен энергией и веществом невозможен (АЕ ф 0; Ат = 0);
• • открытые (рис. 2.1, в) - существует обмен веществом и энергией (АЕ ф 0; Ат Ф 0).

На одном из основных уровней классификации биообъектов находится клеточная популяция, подсистемами которой являются клетки, принадлежащие различным группам (например, возрастным).

Состояние клеточной популяции определяется переменными состояния: числом клеток Л/* в данной группе k(k= 1,2,..., К) и составом среды Хк - вектором концентрации химических веществ (к = = 1,2,..., L). Переменные состояния клеточной популяции задают

а - изолированная; 6 - закрытая; в - открытая

Рис. 2.2. Фазовое пространство биосистемы:

вектор состояния Y = (N_k, X_k), который определяет положение точки, изображающей систему популяция - среда, в пространстве переменных N_k и Х_к - фазовом пространстве системы (рис. 2.2).

Ol, 02 - векторы состояний / и 2 системы; С - область гомеостаза

Рис. 2.1. Классификация термодинамических систем по характеру обмена со средой веществом и энергией:

Динамика биосистемы описывается изменением во времени переменных состояния N_k(t), X_k(t) и соответствует перемещению в фазовом пространстве изображающей точки - конца вектора Y(t). Состояние, соответствующее длительному отклонению биосистемы от нормы (патология) может рассматриваться как выход изображающей точки за пределы области гомеостаза G.