Будова та зв’язки систем

ВСТУП

ПРИРОДНІ ТА ШТУЧНІ СИСТЕМИ В СЕРЕДОВИЩІ ЖИТТЯ ЛЮДИНИ

§ 2. Будова та зв’язки систем

Будова систем. Ясного дня над головою ми бачимо Сонце – центр Сонячної системи. Ви вже знаєте, що основні елементи Сонячної системи – це Сонце, планети та їх супутники. Наша планета Земля – один з елементів Сонячної системи. Сама Земля як планета також є системою, яка об’єднує літосферу, гідросферу, атмосферу та оболонку, заповнену життям. Ці оболонки перебувають у закономірних взаємозв’язках.

Якщо вам трапиться гусінь на стежці

або на корі дерева, придивіться, як вона ворушить ніжками. Правда ж, не абияк, а у певному порядку, наче хтось нею керує і примушує повторювати одні й ті ж рухи? І гусінь, і мурашка – живі системи (мал. 7), елементи яких (щелепи, вусики, ніжки тощо) закономірно взаємопов’язані.

Біля стежки лежить великий камінь – уламок гірської породи (мал. 8). Спробуйте від нього відламати хоча б маленький шматочок. Не можете? Міцна система! З яких же частин (елементів) вона складається? Камінь як гірська порода складається з мінералів – однорідних твердих тіл, утворених атомами одного хімічного елемента чи сполуками

атомів різних хімічних елементів. Атом теж є складною системою.

Мал. 7. Гусінь та мурашки

Мал.8. Камінь

Мал. 9. Системи відрізняються за своєю будовою: 1 – дерева (а – ялина, б – клен, в – липа); 2 – жуки (а – хрущ, б – жук-олень, в – жук-бронзівка); З – оптичні прилади (а – фотоапарат, б – бінокль, в – лупа)

Системи зі схожими елементами і зв’язками між ними можуть мати різну будову, або структуру. Слово “структура” латинською мовою означає “будова”, “розміщення”.

Структура виявляється в закономірному зв’язку між елементами системи. Наприклад, складовими частинами дерева є корінь, стовбур, гілки, листки, квітки, плоди. Це – елементи дерева як системи. Березу важко не впізнати серед інших дерев, наприклад, дубів або ялин. У них різна форма крони, по-різному розташовані гілки відносно стовбура тощо – їх структура є відмінною.

Мал. 10. Зв’язки дерева із середовищем життя

Мал. 11. Схема внутрішніх взаємозв’язків в організмі рослини

Сонячна система, геосфери (оболонки Землі), дерева, комахи, створені людиною інструменти (мал. 9) мають свою структуру. Молекули різних речовин, атоми різних хімічних елементів також мають властиву їм будову.

Внутрішні й зовнішні зв’язки систем. Кожна система, яку ми виділимо в довкіллі, має зв’язки з іншими системами. Наприклад, атом взаємодіє з іншими атомами або молекулами. Планети Сонячної системи притягуються до Сонця. Рослина пов’язана із середовищем свого життя (мал. 10). Вона не може існувати без грунту, води, повітря, сонячної енергії. Ці зв’язки систем із навколишнім середовищем називають зовнішніми.

Взаємозв’язки, що існують між елементами системи, називають внутрішніми. Так, між листками, стеблом, коренем рослини діють внутрішні взаємозв’язки. Завдяки їм від кореня до листків по стеблу рухається розчин мінеральних речовин, що всмоктується коренем із грунту. Від листків до кореня та інших органів рослини (квіток, плодів) рухаються органічні речовини, що утворюються під дією світла в зелених листках (мал. 11).

Зовнішні зв’язки дерева і трав’янистої рослини із середовищем їх життя схожі. Ці зв’язки визначають обмін рослин речовиною і енергією з їхнім довкіллям. Завдяки зовнішнім зв’язкам рослини здатні реагувати на зміни в довкіллі, наприклад, на коливання температури, вологості, зменшення або збільшення тривалості світлої частини доби тощо.

Внутрішні зв’язки в організмі дерева і трав’янистої рослини відмінні. Це пов’язано з особливостями їх життєдіяльності. Наприклад, дерево розвивається декілька років, перш ніж почне плодоносити. Трав’яниста рослина впродовж одного року встигає дати плоди і насіння. Дерево може жити багато років, а більшість трав’янистих рослин – рік або два.

Структура – будова системи, закономірний зв’язок між її елементами.

Кожна система має структуру, характерні для неї зовнішні і внутрішні зв’язки.

1. Що являє собою структура системи? 2. Назви 2-3 природні системи і розкажи про їх будову. 3. Наведи приклади внутрішніх і зовнішніх зв’язків систем.

? 1. Охарактеризуй внутрішні і зовнішні зв’язки обраної тобою штучної системи. 2. Розкажи про різноманітність систем у довкіллі.

1. Спробуйте намалювати спрощене зображення відомої вам рослини або іншої природної системи. Запропонуйте учням, які працюють у вашій групі, впізнати зображений об’єкт. 2. Намалюйте модель обраної вами штучної системи (машини, механізму, будівлі тощо). Вкажіть на малюнку зовнішні і внутрішні зв’язки системи.

Складаємо проект Реклама школи

Мета проекту: створення рекламної продукції про діяльність школи.

Хід роботи

1. Збір і аналіз інформації про діяльність школи як складної системи, її внутрішні та зовнішні зв’язки, структуру і розвиток (управління школою; історія, досягнення школи; освітні й культурні зв’язки тощо).

2. Збір інформації про вимоги до рекламних матеріалів; якщо можливо, екскурсії у міні-друкарню; ознайомлення з видавничою справою, наприклад, обробкою зібраних матеріалів про діяльність школи (сканування ілюстрацій, створення колажів із фотографій тощо).

3. Створення комп’ютерного макета рекламних матеріалів та виготовлення проспектів, плакатів, візитних карток тощо.

Для допитливих

Про закономірності існування систем

У кожної системи свій час виникнення, існування і руйнування (мал. 12). Водойми, ліси та інші природні системи виникають, розвиваються, руйнуються. Немає вічних гір, вічних молекул, рослин і тварин. Хоча вічних систем немає, проте закономірності їх існування діють завжди.

Кожна система – природна чи створена людиною – складається з певних речовин, має енергію. Виникнення, існування, руйнування природних систем підлягає, як і все у природі, закономірності збереження, бо при цьому жодна частинка речовини не зникає і не виникає з нічого. Зберігається це тільки загальна маса систем, що змінюються, а і їх енергія.

Енергія характеризує здатність тіла виконувати роботу. Ви можете часто спостерігати роботу по переміщенню тіл, яка виконується за рахунок механічної енергії.

Мал. 12. Дерево з’явилося на світ(1), розвивається (2), закінчило життя (3)

Мал. 13. Літак має кінетичну енергію

Мал. 14. Гідроелектростанція

Так, рухомі тіла – камінь, що котиться з гори, вода в річці, літак, що рухається, мають механічну енергію, яка називається кінетичною (мал. 13).

Нерухомі тіла також можуть мати механічну енергію. Камінь, який знаходиться на вершині гори, має механічну енергію, яка називається потенціальною. Якщо камінь зірветься, його потенціальна енергія перетвориться на кінетичну.

Піднята греблею вода також має потенціальну енергію. При падінні на турбіни електростанції потенціальна енергія води перетворюється на кінетичну енергію турбін, а вона – на енергію електричного струму (мал. 14). Енергія має здатність перетворюватися з одного виду на інший. У системах увесь час відбувається перетворення енергії, при цьому вона не зникає і не виникає з нічого.

Атоми, молекули, кристали, краплини рідини під дією зовнішніх сил можуть руйнуватися. А що ж залишиться? Частинки, з яких вони складаються. Із цих частинок у просторі з часом утворяться інші або подібні до тих, що зруйнувалися, системи. Безслідне зникнення їх або утворення з нічого суперечить закономірності збереження.

Системи виникають і розвиваються. Вони існують певний час і руйнуються. Ці процеси протікають згідно із загальними закономірностями природи.

1. Яким закономірностям підлягає існування природних систем? Як існування систем пов’язане із закономірністю збереження?

2. Чи підлягає загальним закономірностям природи існування рукотворних систем?

1. Розгляньте іграшковий автомобіль як систему. Дослідіть зовнішні і внутрішні зв’язки іграшкового автомобіля.

Усе в довкіллі взаємопов’язане. Вивчай взаємозв’язки, щоб не порушувати їх!