Растение, фитоценоз - объекты управления.

В качестве цели ИУС "Растение" мы предложили репродук­цию - воспроизводство потомства себе подобных из семени. Семена растений можно рассматривать как генетические чертежи будущих организмов вместе с программой их реализации (зародыш) и начальным запасом вещества и энергии (эндосперм). Энергетический запас необходим зародышу для того, чтобы обеспечить подключение ассимилирующего аппарата растения к источнику постоянного энергообеспечения - солнечному свету.

"Технология производства" живых организмов по генетиче­ским чертежам выработана в длительном процессе эволюции Жизни на Земле и закреплена в геноме каждого вида (цепочке ДИК). Эффективность технологии зависит от состояния факторов среды. Каждый вид имеет свой ограниченный диапазон фак­торов среды, в котором генетическая программа воспроизводст­ва (онтогенез) может реализоваться в соответствии и с геноти­пом. За пределами этого диапазона программа может не вклю­читься или реализоваться частично.

Для достижения цели ИУС "Растение" имеет три функциональных блока (Рис. 3):

- блок ассимиляции (листья, корни);

- блок коммуникации (стволы, стебли);

- блок репродукции (цветы, плоды, семена).

Блок ассимиляции (листва, хвоя, сосущие корни) обеспечи­вает превращение минеральных веществ с помощью солнечной энергии в фитомассу или первичную биологическую про­дукцию. При этом филлосфера растения (листва, хвоя) ассими­лируют минеральные вещества в форме газов из атмосферно­го воздуха, а ризосфера (корни) - в форме ионов из почвенных растворов.

Блок коммуникации (стебли, ветви, проводящие корни) осу­ществляет внутренние связи между структурными элементами растения, обеспечивает восходящие и НИ9ходящие потоки веще­ства между органами растения, а также между целым растением и средой его обитания.

Блок репродукции (цветы, плоды, семена) реализует главную цель данной природной системы - воспроизводство здорового по­томства с учетом всех возможных потерь вследствие гибели се­мян и подроста от болезней, вредителей, пожаров, поедания жи­вотными и человеком, попадания в неблагоприятные условия и другие.

Для достижения цели в изменчивых условиях среды, растение имеет несколько уровней управления процессом онтогенеза, ко­торые позволяют системе устойчиво функционировать в широ­ком диапазоне флуктуации факторов среды. Управление функ­циями биологической системы осуществляется на основе инфор­мации о динамике и ритмике изменений факторов среды при про­хождении каждой фазы онтогенеза.

Идеальная или генетически запрограммированная кривая смены фаз онтогенеза должна сопровождаться соответствующей оптимальной кривой смены факторов среды. Отклонение факто­ров среды на каждом отрезке кривой онтогенеза от оптимума в сторону пессимума или экстремума, вызывает специфическую реакцию функциональной системы растения. Отклонение данно­го отрезка кривой онтогенеза от оптимума может ускорить или замедлить прохождение конкретной стадии развития организма. Это обязательно отразится на прохождении других последующих фаз онтогенеза и на общем итоге всего цикла развития. Свойст­во системы реагировать на изменения факторов среды называет­ся изменчивостью. По степени отклонения фаз онтогенеза от нормы можно выделить три категории изменчивости природных систем во времени: флуктуации, метаморфозы, эволюции.

Флуктуациямиследует считать количественные изменения системы в пределах диагностического диапазона данного таксона классификации. К метаморфозамотносятся обратимые качест­венные изменения системы, позволяющие отнести ее к другому таксону классификации. Эволюционныеизменения необратимы и выражаются в приобретении системой новых отсутствовавших ранее диагностических признаков.

Самый нижний первый уровень управления функциональ­ными блоками растения может изменить строение (структуру) соответствующего функционального блока в зависимости от того, на каком этапе развития, в какую сторону и на какую ве­личину отклонились реальные условия среды от их стандарт­ной (оптимальной) для генотипа кривой. Например, различия освещенности листьев в разных частях кроны на ранних этапах их роста незначительны и весенняя листва на кроне дерева од­нообразна. В середине лета четко проявляются различия ли­стьев нижней и верхушечной, южной и северной, наружной и

внутренней частей кроны, поскольку условия освещенности становятся различными.

Такая же дифференциация происходит в корнях, стеблях, цветах, плодах и семенах. Их структура и масса формируется в строгом соответствии с отклонениями реальных условий среды от идеальных на всех этапах онтогенеза. Каждый этап вносит свой вклад в общий итог онтогенеза и количественно отражает­ся на результатах вегетации.

Второй уровень управления может изменить ритмику функ­ционирования каждого блока в зависимости от реального хода условий среды в суточном, сезонном, годовом и многолетнем ци­клах. Темпы дыхания, ритмика открытия и закрытия устьиц, со­кодвижения, цветения, опыления и другое зависят от соответст­вия хода реальных условий идеальной кривой, запрограммиро­ванной в генетическом коде данного вида.

Третий уровень управления суммирует работу всех ячеек ка­ждого функционального блока в целостный результат. Благода­ря совокупной работе всех листьев и корней с их индивидуальны­ми размерами и массами, в индивидуальном режиме, на каждом этапе развития формируется определенная крона (филлосфера) и корневая система (ризосфера) растения, которые позволяют идентифицировать видовые признаки растения и диагностиро­вать степень их отклонения от стандартного габитуса, то есть от нормы.

;Четвертый уровень управления координирует функции от­дельных блоков и формирует общую структуру растения с его видовыми признаками, координирует общую ритмику функцио­нирования всех блоков системы и последовательность прохожде­ния фаз онтогенеза, обеспечивает гармонию формы всего расте­ния на всех этапах его развития.

Пятый уровень управления осуществляет адаптацию всего растения к реальным условиям данного экотопа в сравнении с иде­альным для данного фенотипа. Кедровый стланик, березовое кри­волесье, карликовые сосны - примеры адаптации видов к несвой­ственным условиям среды. Хотя и эти клоновые признаки уже за­креплены в генетическом аппарате, а значит уже стали идеальны­ми для растений, вегетирующих в данных условиях среды.