Удержание стационарного состояния, следовательно, возможно при обязательном наличии относительно уравновешивающих друг друга потеков вещества и энергии из окружающей среды в систему и обратно. Отличие приращения энтропии в открытой стационарной системе от нуля говорит об отсутствии полного равенства этих потоков. Таким образом, стационарное состояние — это динамическое состояние, под которым следует понимать способность открытой системы в течение определенного времени относительно стабильно удерживать свои основные параметры, т. е. стремиться к минимуму прироста энтропии в единицу времени. В каждый отдельный момент система может иметь соответствующее взаимодействиям со средой стационарное состояние. На основании изложенного приходим к выводу о существовании двух видов стационарного состояния живых организмов. Одно из них характерно для каждого данного момента времени, другое — конечное, к которому система приближается в процессе развития, роста и старения (А. И. Зотин, 1974).
Принцип механизма, поддерживающего стационарное состояние в открытой системе, и отличие его от такового в закрытых системах рассмотрим на примере двух гидродинамических моделей (рис. 11, 12), которые дают возможность составить представление о двух важнейших свойствах открытых стационарных систем.
Первое свойство заключается в том, что открытые стационарные системы чрезвычайно чувствительны к притоку и оттоку вещества и энергии. В самом деле, даже если из крана 1 в систему начнет поступать на одну молекулу воды больше или меньше при неизменном положении кранов 2 и 3, стационарное состояние в сосудах начнет сейчас же изменяться в сторону последовательного увеличения или уменьшения в единицу времени уровня жидкости в них на одну молекулу. Этот процесс будет идти до тех пор, пока вновь не восстановится прежний приток или отток молекул воды. Иначе говоря, открытые стационарные системы практически не имеют порога, т. е. той минимальной дискретной величины воздействия, ниже которой они бы не реагировали на изменения среды. Для открытых стационарных систем, к которым относятся и все живые организмы, нет безразличных воздействий внешней среды, какими бы, незначительными они формально ни казались.
Рис. 11. Равновесное состояние жидкости в закрытой системе сосудов (по 3. П. Беликовой
и Р. С. Павлову, 1969): жидкость переливается из верхнего сосуда в нижний со скоростью, зависящей от того, насколько открыт кран, в результате устанавливается равновесие, так как в этих условиях система изолирована от окружающей среды (испарение исключается). Естественно, что подобное состояние для биологических систем несовместимо с понятием жизнь, основным свойством которой является постоянный обмен веществ.
Рис. 12. Стационарное состояние жидкости в открытой системе сосудов (по 3. П. Беликовой
и Р. С. Павлову, 1969): краны 1, 3 моделируют константы переноса веществ в системе, ограничивающие интенсивность поступления и удаления последних; кран 2 — константу скорости химических реакций в открытой системе. При изменении «концентрации катализатора» (поворот крана 2) устанавливается новый уровень жидкости и создается новое стационарное состояние. В данных условиях происходит постоянное обновление жидкости в сосудах и среде. Для организма — это обмен веществ и энергий со средой, обновление его состава при сохранении стационарного состояния — динамического равновесия.
Второе свойство органически вытекает из первого и сводится к тому, что открытые стационарные системы практически индискретно изменяют свое стационарное состояние, так как для них не существует пороговой (минимальной) разницы между двумя или несколькими следующими друг за другом или одновременными воздействиями внешней среды, на которые бы они но отреагировали. Если в условиях нарушенного стационарного состояния в сосудах многократно изменять положение крана 1м так, чтобы каждый раз приток воды увеличивался на одну молекулу, то можно наблюдать еще более интенсивное изменение стационарного состояния системы. Следовательно, для живых организмов вообще не существует безразличных событий во внешней и внутренней среде, как бы малы они ни были и в какой бы пространственной и временной последовательности ни воздействовали на эти организмы.