Критерии эволюции термодинамически

Теория Гленсдорфа—Пригожина для процессов, далеких от термодинамического равновесия, содержит 1) общий критерий эволюции для стационарных состояний, далеких от равновесия 2) построение термодинамических потенциалов, характеризующих эти состояния 3) анализ устойчивости этих состояний. [c.76]

Критерий эволюции (теорема) Пригожина для систем, близких к термодинамическому равновесию [c.339]

Как показано в монографии, принцип минимума производства энтропии не справедлив вдали от равновесия. Более того, вообще не существует термодинамического потенциала, экстремальность которого определяла бы поведение системы в нелинейной области. Авторы вводят так называемый локальный потенциал, который входит в универсальный критерий эволюции и в известной мере играет роль классического термодинамического потенциала. [c.5]

Процесс адаптации во всей его сложности оценивается В.П.Казначеевым (1980, 1986) различными критериями 1) термодинамическими - поддержание оптимального уровня биологической системы в адекватных условиях среды, обеспечивающих максимальный эффект внещней работы, направленный на сохранение и продление жизни данной системы 2) кибернетическими — самосохранение функционального уровня саморегулирующей системы в адекватных и неадекватных условиях среды. При этом имеет место выбор функциональной стратегии, обеспечивающей оптимальное выполнение главной конечной цели поведения биосистемы 3) биологическими — сохранение и развитие биологических свойств вида, популяции, биоценозов, обеспечивающих прогрессивную эволюцию биологических систем в адекватных и неадекватных условиях среды 4) физиологическими — поддержание функционального состояния гомеостатических систем и организма в целом, обеспечивающего его сохранение, развитие, работоспособность и максимальную продолжительность жизни в измененных условиях среды. [c.195]

Анализ термодинамических критериев эволюции и стабильности подтверждает напратвлепный характер и устойчивость конечного состояния про-цесса селекции в модели Эйгена. Анализ термодинамических свойств автока-талитических уравнений, описывающих динамику превращений в гиперциклах Эйгена, провести труднее в силу нелинейного характера кинетики. Оказывается, что для двух- и трехчленных циклов стационарное состояние асимптотически устойчиво, в то время как стационарная точка четырехчленного цикла представляет собой центр , т. е. находится на грани устойчивости. Пятичленный цикл дает неустойчивое стационарное состояние с возможностью выхода из него на траекторию предельного цикла [85]. [c.312]

Если стационарное состояние находится вдали от положения термодинамического равновесия, количественные критерии направления движения системы к такому состоянию в общем случае получить обычно не удается. Направление эволюции определяется здесь характером изменения потенциальной функции Р (аналогично изменению величин термодинамических потенциалов в термодинамике равновесных процессов), конечное значение которой в точке фазового пространства, описывающего систему, не зависит от начальных условий и пути перехода в эту точку. Это означает, что переход системы к конечному стационарному состоянию эквивалентен движению вдоль траекторий, нормальных к эквипотенциальным поверхностям функции Р-. [c.354]

Разделение всего времени химической эволюции на периоды сильных и слабых взаимодействий не имело бы серьезного основания, если бы дело касалось классификации реакций, например, по значениям термодинамических потенциалов. Такое деление оправдывается тем, что в период сильных взаимодействий критерием выбора пути реакции действительно служили изменения соответствующих термодинамических функций и вариации структурного характера были весьма ограничены. Значительные энергетические эффекты обеспечивали преодоление барьеров, создаваемых пространственными факторами. В итоге образовались те самые продукты бурной деятельности химических процессов, которые относятся к царству минералов и удивляют нас совершенством кристаллических форм, богатых элементами симметрии, и очень большими отрицательными значениями энергии Гиббса AG°. [c.379]

Можно нарисовать гипотетическую схему эволюции прокариотов, представленных характерными группами (рис. 17.1). Названные здесь организмы служат лишь примерами. В основе схемы лежат упомянутые ранее критерии 2, А). Переходы между группами должны быть биологически полезными, термодинамически возможными и вероятными с точки зрения механики. Здесь принята во внимание гипотеза конверсии. [c.170]

В настоящее время, конечно, нереально, руководствуясь только общими соображениями, проследить, например, посредством ЭВМ, точные траектории эволюционного процесса. Однако это пока и не нужно. Сейчас вполне достаточен термодинамический подход — выявление лишь начальных и конечных состояний в каждом направлении эволюции. Тогда оказываются ненужными детальные вычисления и становится возможной оценка предельных состояний. Так, если ведущим критерием естественного отбора (т. е. фактором эволюции) при становлении биохимических реакций служит их скорость, легко в принципе оценить, когда дальнейшее совершенствование ферментов станет бесполезным из-за медленности диффузионных потоков реагентов и продуктов. Ведущим критерием отбора, фактором эволюции станет интенсивность перемешивания, и предел возможностей биологической эволюции на данном этапе также можно будет оценить по предельно достижимой скорости перемещения организмов в пространстве. Применительно к биологии такой термодинамический подход выглядит как принцип предельного совершенства при анализе основных этапов эволюции. [c.7]

Рассмотрим термодинамический критерий эволюции сильнонеравновесных систем. [c.28]

Очевидно, при а=а, когда критерий эволюции или кинетический потенциал равны нулю, происходит потеря устойчивости, и возможен скачкообразный переход в качественно новое состояние мембранной системы. Зависимость переменных хну от управляющего параметра а называют бифуркационной диаграммой, а состояние при а=а — бифуркационной точкой. На рис. 1.7 показана бифуркационная диаграмма для системы с одной переменной х в бифуркационной точке происходит переход с нижней ветви устойчивых состояний в область неустойчивости, т. е. из области I в области III или V (см. также рис. 1.6). Переходы типа узел — фокус (1- П) возможны на термодинамической ветви состояний, т. е. ао<а< а при этом нарушается лишь монотонный характер приближения к стационарному состоянию, возникают затухающие колебания концентраций. Как отмечалось выше, термодинамический критерий эволюции в виде соотношения (1.24) фиксирует условия, где возможны переходы в новые состояния, но не определяет новую структуру мембраны. Последнее возможно на основе анализа неустойчивости, если известен конкретный вид функций Fx x, у) и Fy(x, у) т. е. описание кинетики в йепи химических превращений в мембране. [c.34]

Справедливость критерия эволюции Пригожина легко подтверждается прямым анализом кинетических систем многих обратимых химических процессов вблизи их термодинамического равновесия. Известны положительные результаты экспериментальной проверки этого критерия и в биологии, например путем исследования скорости удельной теплопродукции жиеюго организма при развитии зародыша этого организма скорость удельной теплопродукции в таком процессе резко уменьшается при приближении развивающегося организма к стадии зрелости и достигает в стационарном состоянии зрелости наименьшего значения. [c.341]

Критерий эволюции (18.5) определяет только часть прироста скорости производства энтропии, связанную с изменением термодинамических сил. Поэтому в общем случае он не позволяет ввести такую функцию состояния, которая в стационарном состоянии при малых (спонтанных) отклонениях от равновесия имела бы экстремум, подобно энтропии, энергии Гельмгольца, энергии Гиббса и другим термодинамическим потенциалам. Тем не менее в некоторых случаях d P или сходные с этим дифференциалом функции приобретают свойства полного дифференциала, что позволяет и в сильнонеравновесной области ввести функции типа локальных потенциалов с экстремальными свойствами. [c.357]

Отрицательный характер этой величины указывает на неустойчивость стационарной (особой) точки. Вблизи равновесия критерий устойчивости PiSS] > О совпадает с теоремой о минимуме продуцирования энтропии в стационарном состоянии. Что касается термодинамических критериев эволюции открытых систем, то эта задача решена только для состояний, близких к равновесию. Именно в этой области монотонное уменьшение скорости продуцирования энтропии di /dt < О и служит критерием самопроизвольного стремления к устойчивому стационарному состоянию. [c.156]

Обеспечение возможно более интенсивной жизнедеятельности решается передачей соответствующих функций белкам. Однако-интенсивная работа дорого стоит макромолекулам белков. Эти молекулы все время повреждаются и ломаются. Взамен синтезируются новые. Таким образом, чем интенсивнее функция белков, тем интенсивнее они обновляются. Это постоянное их обновление стало очевидным после первых же опытов Р. Шонхей-мера с изотопной меткой (см. [244]). По существу, после возникновения механизма синтеза белка на полинуклеотидных матрицах, дальнейшая эволюция состоит в совершенствовании белков, полипептидных цепей. Кинетические свойства самих матричных полинуклеотидных молекул перестают быть факторами эволюции. Фенотип, т. е. результат реализации наследственных свойств в жизнедеятельности (кинетические свойства) отделяется от генотипа, т. е. совокупности наследственных текстов (информационно-термодинамические свойства), т. е. белковый фенотип отделяется от нуклеотидного генотипа. Такое разделение кинетики и термодинамики, фенотипа и генотипа, не нужно понимать слишком буквально. Речь идет лишь о ведущих критериях естественного отбора, физико-химических факторах эволюции. [c.63]

Из изложенного ясно, что степень совершенства функционирования системы преобразования термодинамического потенциала экзэргонических реакций в термодинамический потенциал макроэргических соединений становится на ранних стадиях развития жизни фактором эволюции, критерием естественного отбора. [c.137]

В связи С тем, что обязательным условием саморазвития каталитических систем является р>0, т. е. вероятность эволюционного эмене- ия каталитических систем в каждом акте каждой стадии эволюции должна быть больше нуля, то условия саморазвития каталитических систем должны быть оптимальны и в отношении обеопечения большого числа и разнообразия возможных эаолюционных изменений. Другими словами, оптимальные условия саморазвития каталитических систем должны определяться сочетанием не только термодинамических и кинетических, но статистических (вероятностных) и генетических условий. При этом именно выполнение. вероятностных условий эволюционных превращений каталитических систем является окончательным критерием, определяющим оптимум условий саморазвития в каждом конкрет-но м случае. [c.126]