System

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System
Darstellung verschiedener Systeme

Ein System (von griechisch ŌÉŌćŌÉŌĄő∑őľőĪ, altgriechische Aussprache s√Ĺstema, heute s√≠stima, ‚Äědas Gebilde, Zusammengestellte, Verbundene‚Äú; Plural Systeme) ist eine Gesamtheit von Elementen, die so aufeinander bezogen sind und in einer Weise wechselwirken, dass sie als eine aufgaben-, sinn- oder zweckgebundene Einheit angesehen werden k√∂nnen und sich in dieser Hinsicht gegen√ľber der sie umgebenden Umwelt abgrenzen.

Systeme organisieren und erhalten sich durch Strukturen. Struktur bezeichnet das Muster (Form) der Systemelemente und ihrer Beziehungsgeflechte, durch die ein System entsteht, funktioniert und sich erhält. Eine strukturlose Zusammenstellung mehrerer Elemente wird hingegen als Aggregat bezeichnet.

Inhaltsverzeichnis

Allgemeines zu Systemen

Ein System ist ein nach Prinzipien geordnetes Ganzes.

  1. Jedes System besteht aus Elementen (Komponenten, Subsystemen), die zueinander in Beziehung stehen. Meist bedeuten diese Relationen ein wechselseitiges Beeinflussen ‚Äď aus der Beziehung wird ein Zusammenhang.
  2. Ein System in diesem Sinn l√§sst sich durch die Definition von zweckm√§√üigen Systemgrenzen von seiner Umwelt (den √ľbrigen Systemen) weitgehend abgrenzen, um es modellhaft isoliert beobachten und das Geschehen reflektieren zu k√∂nnen. Diese (vor√ľbergehende) Einschr√§nkung ist zweckm√§√üig, weil das menschliche Bewusstsein in seiner Auffassungsgabe systemischer Abl√§ufe begrenzt ist.
  3. Bei Systemen unterscheidet man die Makro- und die Mikroebene: Auf der Makroebene befindet sich das System als Ganzes. Auf der Mikroebene befinden sich die Systemelemente.
  4. Strukturierung, Eigenschaften und Wechselwirkungen der Elemente auf der Mikroebene bestimmen die Eigenschaften des Gesamtsystems auf der Makroebene. Diese von der Mikroebene bestimmten Eigenschaften des Gesamtsystems bilden zugleich strukturelle Rahmenbedingungen, die steuernd auf die Elemente der Mikroebene einwirken.
  5. Die Beziehungen (Relationen) zwischen den Elementen der Mikroebene sind Wirkungen von Austauschprozessen, wie zum Beispiel Stoff-, Energie- oder Informationsfl√ľssen.
  6. Auf der Makroebene lassen sich Beobachtungen machen, die aus dem Verhalten der Elemente auf der Mikroebene nicht erkl√§rbar sind. So lassen sich beispielsweise Konvektionszellen, die beim Erw√§rmen einer Fl√ľssigkeit entstehen k√∂nnen, nicht aus dem Verhalten einzelner Molek√ľle der Fl√ľssigkeit ableiten. (‚ÄěDas Ganze ist mehr als die Summe seiner Teile!‚Äú). Man spricht in diesem Zusammenhang auch von Emergenz.
  7. Das System selbst ist wiederum Teil eines Ensembles von Systemen und bestimmt mit ihnen die Eigenschaften eines √ľbergeordneten Systems.
  8. Viele Systemtheoretiker verstehen ein System nicht als realen Gegenstand, sondern als Modell der Realität. Ein Modell ist nicht richtig oder falsch, sondern mehr oder weniger zweckmäßig.
  9. Die Abgrenzung von Systemen gegeneinander, das Herausgreifen bestimmter Elemente und bestimmter Wechselwirkungen und das Vernachlässigen anderer Elemente und Beziehungen und damit die Identifikation eines bestimmten Systems und seiner Umwelt ist stets vom Betrachter abhängig, also subjektiv, und dem jeweiligen Untersuchungszusammenhang angepasst.
  10. Jede Wissenschaft beschäftigt sich mit Systemen. Jede Wissenschaftsrichtung definiert Systeme aus ihrer Sicht. So kommt es, dass gleiche Begriffe mit unterschiedlichen Bedeutungen belegt werden. Die Entwicklung einer einheitlichen Systemtheorie ist zurzeit noch nicht abgeschlossen.
  11. Die Kybernetik oder auch Biokybernetik beschäftigt sich intensiv mit Systemen.
  12. Der Soziologe Niklas Luhmann unterschied in Hinblick auf soziale Sinnsysteme Operation und strukturelle Kopplung. Operationen sind systeminterne Vorg√§nge, die autopoietisch ablaufen und au√üerhalb des Systems nicht beobachtbar sind, w√§hrend sich Systeme √ľber strukturelle Kopplungen nach au√üen vermitteln.

Eigenschaften von Systemen

‚Üí Hauptartikel: Systemeigenschaften

Bei einem System können verschiedene Eigenschaften unterschieden werden:

Struktur von Systemen

‚Üí Hauptartikel: Systemstruktur

Unter der Struktur eines Systems versteht man das Muster (die Form) der Systemelemente und ihrer Beziehungsgeflechte, deren Funktion und Wechselbeziehungen.

F√ľr die Strukturbildung und -analyse sind insbesondere die Relationen besteht_aus und interagiert_mit von Interesse. Die Relation besteht_aus beschreibt die hierarchische (baumartige) Zusammensetzung des Systems aus seinen Komponenten. Wohingegen die Relation interagiert_mit (in Form von: Informations- bzw. Datenfluss und/oder Befehls- bzw. Steuerfluss) die Strukturbeziehung f√ľr die Interaktion der Komponenten untereinander beschreibt.

Verhalten von Systemen

‚Üí Hauptartikel: Systemverhalten

Vom Verhalten eines Systems spricht man dann, wenn eine Veränderung des Zustandes bzw. der Zustandsgrößen des Systems von außen beobachtet werden kann.

Entwicklung von Systemen

‚Üí Hauptartikel: Systementwicklung

Analyse von Systemen

‚Üí Hauptartikel: Systemanalyse

Bei der Systemanalyse konstruiert der Betrachter des Systems ein Modell.

Erläuterung modellhafter Beispiele

Die Familie als System

Die Familie ist das soziale System, mit dem wir am besten vertraut sind. Die Umgebungsbedingungen, Dynamiken und wechselseitigen Auswirkungen im Familiensystem werden in der Systemaufstellung, Systemische Beratung detailliert beschrieben. Siehe auch Systemische Therapie.

Naturwissenschaft (Experiment als System)

Experimente sind Anordnungen von Gegenst√§nden, die einen Ausschnitt aus der Natur darstellen. Das Experiment bildet ein System, der Rest der Natur wird Umgebung genannt. Zwischen dem System und der Umgebung befindet sich die Systemgrenze. Systeme, die sich l√§ngere Zeit am gleichen Ort unter gleichen √§u√üeren Bedingungen befinden, sind in einem Gleichgewicht. Durch Ver√§nderung der √§u√üeren Bedingungen kann man das Systemgleichgewicht ver√§ndern. Ziel der Naturwissenschaften ist es, Gesetzm√§√üigkeiten f√ľr die Ver√§nderung des Gleichgewichts zu finden. Betrachtet werden dabei vorwiegend Masse- und Energie√§nderungen.

Thermoskanne (isoliertes System)

In erster N√§herung kann eine mit Zitronenlimonade gef√ľllte Isolierkanne als Beispiel f√ľr ein isoliertes System gelten. Isolierte Systeme spielen nur eine theoretische Rolle bei der Untersuchung komplexer Systeme und bei der Entwicklung von wissenschaftlichen Theorien und Modellen. Meist interessiert man sich f√ľr offene Systeme.

Die Isolation soll so gut sein, dass innerhalb des Beobachtungszeitraumes keine messbare Wechselwirkung (Stoff- und Energieaustausch) mit der Umwelt stattfindet.

  • Diese Kanne wird zun√§chst als Ein-Speicher-System mit dem F√ľllstand als Zustandsgr√∂√üe betrachtet. Da kein Austausch mit der Umwelt stattfindet, wird sich auch der F√ľllstand nicht √§ndern, das System ist statisch.
  • Eine differenziertere Betrachtung als Mehrspeichersystem deckt die Komplexit√§t dieses einfach erscheinenden Systems auf. In Betracht gezogen werden jetzt die Subsysteme und weitere Zustandsgr√∂√üen. Speicher ist dann die fl√ľssige Phase mit den Unterspeichern Wasser als L√∂sungsmittel und Zitronens√§ure als Geschmacksgeber. Zugeordnete Zustandsgr√∂√üen sind die Stoffmengen von Wasser und Zitronens√§ure, der pH-Wert und die Temperatur. Sollte der F√ľllstand nicht dem Maximum entsprechen, ist auch noch der Speicher gasf√∂rmige Phase zu ber√ľcksichtigen mit den Unterspeichern Luftmolek√ľle und Wassermolek√ľle. Zugeordnete Zustandsgr√∂√üen sind dann zus√§tzlich Druck, Temperatur und Volumen der Gasphase sowie die Stoffmengen beziehungsweise Partialdr√ľcke der Gasmolek√ľle. Jetzt stellt sich das System als dynamisches System dar, das bei seiner Entwicklung vom Zeitpunkt t0 an einem bestimmten Gleichgewichtszustand zustrebt. Da alle Speicher voneinander abh√§ngen, l√§sst sich das System nur schwer mit einer einzigen mathematischen Differentialgleichung modellieren, obwohl es streng deterministisch ist, da jede einzelne Wechselwirkung der Systeme untereinander bekannt und berechenbar ist. In der fl√ľssigen Phase wird sich ein chemisches Gleichgewicht einstellen, da Wasser mit Zitronens√§ure in einer Protolysereaktion reagiert. Dabei wird sich der pH-Wert √§ndern und die Stoffmengen von Wasser und Zitronens√§ure sowie der entstehenden Zitrat-Anionen und Oxoniumionen einem Gleichgewichtswert zustreben. Gleichzeitig steht die Gasphase mit der fl√ľssigen Phase in Wechselwirkung: Wasser kann verdampfen oder kondensieren, Gasmolek√ľle k√∂nnen sich physikalisch oder chemisch im Wasser l√∂sen. Auch hier werden sich Gleichgewichte einstellen. Das System ist dann im Gleichgewichtszustand durch bestimmte Werte der Zustandsgr√∂√üen charakterisiert. Liegen diese Werte zum Zeitpunkt t0 bereits vor, ist auch bei dieser Betrachtung von t0 an das System im Gleichgewicht. Es gen√ľgt, dass nur eine der Zustandsgr√∂√üen bei t0 nicht den Gleichgewichtswert aufweist, damit eine kontinuierliche Entwicklung des Systems vom Ausgangszustand in den Gleichgewichtszustand beobachtbar ist.

Zisterne (Einspeicher-System)

Eine Zisterne stellt ein Ein-Speicher-System dar mit dem F√ľllstand als Zustandsgr√∂√üe. Von Wasserverlust durch Verdunstung oder Versickerung soll abgesehen werden. (In der Regel sind Zisternen gut abgedichtet und abgedeckt.)

  • Der F√ľllstand ist von der Regenmenge abh√§ngig: Je mehr Regen f√§llt, desto h√∂her wird der F√ľllstand sein. Die Zuflussmenge steuert direkt proportional den F√ľllstand, sie wird deshalb als positive Steuergr√∂√üe bezeichnet. Die Geschwindigkeit, mit der die F√ľllh√∂he steigt, h√§ngt einerseits von der Zuflussgeschwindigkeit, andererseits auch vom Querschnitt der Zisterne ab: je gr√∂√üer der Querschnitt der Zisterne ist, desto geringer ist die F√ľllgeschwindigkeit.
  • Der F√ľllstand h√§ngt auch von der Wasserentnahme als negative Steuergr√∂√üe ab: Je mehr Wasser gesch√∂pft wird, desto niedriger ist der F√ľllstand.
  • Da das System negative und positive Steuergr√∂√üen aufweist, ist ein Flie√ügleichgewicht m√∂glich. Es liegt dann vor, wenn Zufluss- und Entnahmemenge gleich sind. Wird mehr abgesch√∂pft als zuflie√üt, sinkt der Pegel, wird weniger abgesch√∂pft, steigt er wieder. Bei welchem F√ľllstand das Gleichgewicht vorliegt, h√§ngt nur von den Anfangsbedingungen, also dem F√ľllstand zur Zeit des Beginns der Wasserentnahme ab.
  • Der maximale F√ľllstand ist nur von der Geometrie der Zisterne abh√§ngig: Erreicht der Pegel eine √úberlaufkante, flie√üt alles zugeflossene (und nicht abgesch√∂pfte) Wasser ab, ohne den F√ľllstand zu ver√§ndern.

Analoge Systeme:

  • Hydromechanik: Brunnen, Wasserfall, Wildbachverbauung, See, √úberschwemmungsbecken, Glas Bier, Sektflasche
  • Autobahnstau bei Totalsperrung, R√ľckstau bis zur davor liegenden Ausfahrt als ‚Äě√úberlaufkante‚Äú.
  • √Ėkologie: Eine wandernde Tierherde, die aus einem schmalen Tal in einen weiten Talkessel gelangt, wird dort solange verweilen, bis das Fassungsverm√∂gen des Kessels ersch√∂pft ist. Dann werden die ersten Tiere durch den Talausgang wieder abwandern. Die maximale ‚ÄěF√ľllmenge‚Äú (Kapazit√§tsgrenze K) des Talkessels h√§ngt dabei von der Individualdistanz der Tiere ab. Da K auch vom Nahrungsangebot abh√§ngt, wird bei zunehmender Beweidung auch die Kapazit√§tsgrenze abgesenkt.
  • Siedende Fl√ľssigkeit: W√§rmezufuhr erh√∂ht die Temperatur der Fl√ľssigkeit bis zur Siedetemperatur. Dann ist die W√§rmekapazit√§t ersch√∂pft, √ľbersch√ľssige W√§rme wird durch Verdampfen abgef√ľhrt und trotz weiterer Zufuhr von W√§rme erh√∂ht sich die Temperatur nicht mehr.

Allgemeiner Fall eines Wasserspeichers

Im allgemeinen Fall eines Wasserspeichers lassen sich neun theoretische Kombinationsm√∂glichkeiten unterscheiden. (...ausf√ľhren welche ...aufgrund von R√ľckkoppelungsart etc.)

  • Das hydromechanische System besteht zun√§chst aus einem Speicher mit einem Abfluss am Boden. Der F√ľllstand (Zustandsgr√∂√üe) h√§ngt von der Abflussmenge (negative Steuergr√∂√üe) ab: Je gr√∂√üer die Abflussmenge ist, desto niedriger ist der F√ľllstand. Andererseits h√§ngt aber auch die Abflussmenge vom F√ľllstand ab: Je mehr Wasser im Speicher ist, umso gr√∂√üer ist der hydrostatische Druck, umso gr√∂√üer ist die Abflussmenge. Je geringer der F√ľllstand ist, umso geringer ist auch die Abflussmenge. Es handelt sich hier um eine positive R√ľckkopplung. (Vergleiche dazu auch: Radioaktiver Zerfall, Emigrationsdruck bei Populationen, negativer Exponentieller Vorgang)
  • Wird ein konstanter Zulauf (positive Steuergr√∂√üe) hinzugef√ľgt, kann sich ein Gleichgewicht dann einstellen, wenn Zulauf und Ablauf gleich sind. Der Gleichgewichtszustand ist nur vom Verh√§ltnis der Zulauf- und Ablaufrate abh√§ngig.

Analoge Systeme:

  • Raumheizung (negative Steuergr√∂√üe ist W√§rmeverlust durch die W√§nde)
  • Aufladung eines Kondensators √ľber einen ohmschen Widerstand
  • Staudruckmesser, Staurohr, Fallrohr der Dachrinne
  • allgemein: Regelkreis

Aggregation und exponentielles Wachstum

Eine positive R√ľckkopplung der Systemgr√∂√üe zu einer positiven Steuergr√∂√üe wird als Aggregation bezeichnet und f√ľhrt zu einem exponentiellen Wachstum: Je mehr bereits vorhanden ist, desto mehr flie√üt auch zu.

Beispiele:

  • Zins: Ein Bankguthaben w√§chst durch Zins und Zinseszins. Bei einem angenommenen Zins von 7 % verdoppelt sich das Verm√∂gen ca. alle 10 Jahre.
  • Massenzunahme: Bei der Entstehung der Erde erfolgten Meteoriteneinschl√§ge. Je gr√∂√üer die Erde wurde, umso gr√∂√üer wurde auch ihre Massenanziehung und umso mehr Objekte konnten eingefangen werden. (Dass dabei eine Wachstumsgrenze erreicht wurde, kann mit der Beobachtung erkl√§rt werden, dass alle offenen dynamischen Systeme auf eine optimale Wachstumsgrenze hinsteuern, die durch die umgebenden Systeme mitbestimmt wird, um ein √ľbergeordnetes dynamisches Gleichgewicht zu erhalten.)

Fälle von Dispersion

Eine negative R√ľckkopplung der Systemgr√∂√üe auf eine positive Steuergr√∂√üe kann zu einem Verteilungsgleichgewicht f√ľhren: Je mehr bereits vorhanden ist, desto weniger flie√üt auch zu.

Beispiele:

  • In einer Brutkolonie steht auf Grund des Individualabstandes nur eine begrenzte Zahl an Brutpl√§tzen an einem Ort zur Verf√ľgung. Je mehr belegt sind, umso schwieriger wird es, einen freien Brutplatz zu finden, umso eher wird auf einen anderen Ort ausgewichen, umso langsamer w√§chst also die Kolonie.
  • L√∂sungsgleichgewicht: Wird ein Salzkristall in Wasser aufgel√∂st, dann nimmt der Zufluss an Ionen in die L√∂sung durch Aufl√∂sen des Kristalls mit zunehmender Konzentration der L√∂sung immer mehr ab.

Temperatur-Regulation

Im folgenden Beispiel soll die Regulation offener Systeme mit R√ľckkopplung √ľber spezielle Informationsbahnen am Beispiel der Regulation der Zimmer- bzw. K√∂rperkerntemperatur gleichwarmer Wirbeltiere veranschaulicht werden. Dabei wird schrittweise ein einfaches Durchfluss-System zu einem Regulationssystem ausgebaut.

1. Thermodynamisches Gleichgewicht

Ein leeres Zimmer (Stauglied) √§ndert seine Temperatur (beobachtete Systemgr√∂√üe) entsprechend der Au√üentemperatur. Ist sie niedriger als die aktuelle Zimmertemperatur, flie√üt W√§rmeenergie ab (vermindernde St√∂rgr√∂√üe ‚ÄĒ), ist sie h√∂her, erw√§rmt sich der Raum (erh√∂hende St√∂rgr√∂√üe +). In einem bewohnten Zimmer sind die Bewohner selbst, sowie Ger√§te wie Computer, offen liegende Warm- und Kaltwasserleitungen und ge√∂ffnete K√ľhlschr√§nke ebenfalls St√∂rgr√∂√üen.

System ohne Steuer- und Regulationsmechanismen

Die Geschwindigkeit und die St√§rke, mit der diese Ver√§nderungen ablaufen, h√§ngt von der Temperaturdifferenz zwischen innen und au√üen sowie von der W√§rmekapazit√§t und W√§rmeleitf√§higkeit der W√§nde und der Luftfeuchtigkeit ab. So kann in kalten Regionen durch Ma√ünahmen der W√§rmed√§mmung der W√§rmeverlust verz√∂gert, durch geeignete Fenster der Glashauseffekt genutzt werden oder in hei√üen Regionen ebenfalls durch W√§rmed√§mmung, aber auch durch Beschattung und L√ľftung die Temperaturschwankung im Raum ged√§mpft werden.

Die Raumtemperatur wird aber immer entsprechend der Außentemperatur verändert. Bleibt diese längere Zeit konstant, kann sich ein thermodynamisches Gleichgewicht einstellen, Innen- und Außentemperatur sind dann gleich.

Wärmedämmung (nicht nur bei gleichwarmen Wirbeltieren) ist im Tierreich durch isolierende Luftpolster (Behaarung, Daunengefieder) oder durch Unterhautfettgewebe realisiert. Durch entsprechende Färbung von Fell, Federn oder Haaren kann die Aufnahme von Wärmestrahlung beeinflusst werden. (Beispiel: dunkle Haut der Eisbären)

Um eine konstante, von den Umweltschwankungen unabh√§ngige Raumtemperatur zu erreichen, m√ľssen geeignete Ger√§te installiert werden:

2. Steuerung

In Regionen mit kaltem Winter und gem√§√üigtem Sommer kann durch Einbau einer Heizquelle (erh√∂hendes Stellglied, Zustrom-Stellglied +) der Abk√ľhlung in der kalten Jahreszeit entgegengesteuert werden. Die Bewohnerin oder der Bewohner als F√ľhrungsglied hat dabei eine Vorstellung von der als angenehm empfundenen Raumtemperatur (zum Beispiel 20 ¬įC), die erreicht und eingehalten werden soll (Sollwert). Mit Hilfe eines Zimmerthermometers (Messglied) wird die aktuelle Zimmertemperatur festgestellt (Istwert). Istwert und Sollwert werden miteinander verglichen. Ist die Raumtemperatur zu niedrig, wird durch Bewohner oder Bewohnerin (berechnendes und entscheidendes Steuerglied) die Heizung angemacht. Bei sehr einfachen Heizungen gibt es nur zwei Stellwerte (an oder aus). Bei einer ‚Äěregulierbaren‚Äú (eigentlich steuerbaren) Heizung h√§ngt der Wert, um den die Heizung aufgedreht wird (Stellwert), von der Differenz zwischen Istwert und Sollwert ab. Hier kann sich das System differenzierter (in diskreten Stufen oder stufenlos, je nach technischer Verwirklichung) und √∂konomischer an die jeweiligen Bedingungen anpassen.

In Regionen mit hei√üen Sommern und gem√§√üigten Wintern wird statt der Heizung ein K√ľhlsystem (absenkendes Stellglied, Ausstrom-Stellglied - ) eingebaut. Dies k√∂nnen Verdunstungsgef√§√üe sein, wobei der abk√ľhlende Effekt durch einen Ventilator verst√§rkt wird.

In Regionen mit hei√üen Sommern und kalten Wintern oder sehr starken tageszeitlichen Temperaturschwankungen wird die Raumtemperatur nach dem Zweiz√ľgelprinzip gesteuert. Dabei werden erh√∂hende und absenkende Stellglieder installiert und vom Regelglied je nach Bedarf angesteuert. Erst dadurch ist eine unabh√§ngig von der Au√üentemperatur gleich bleibende Zimmertemperatur erreichbar.

System mit externer Steuerung
Erläuterung zur Grafik:

1: Nachschubgr√∂√üe f√ľr das erh√∂hende Stellglied (zum Beispiel chemisch gebundene Energie im Brennstoff)
2: erh√∂hende Stellgr√∂√üe ist die W√§rmemenge, die dem Stauglied zugef√ľhrt wird, um der absenkenden St√∂rung entgegenzuwirken.
3: absenkende Stellgröße ist die Wärmemenge, die dem Stauglied entzogen wird, um der erhöhenden Störung entgegenzuwirken.
4: W√§rmemenge, die das absenkende Stellglied an die Umwelt abgeben muss. Da gegen den Temperaturgradienten gearbeitet werden muss, ist daf√ľr Energie notwendig.

Gelb: zu steuerndes System
Gr√ľn: steuerndes System

Durch Automatisierung der Berechnung und Generierung der Stellwerte kann die Bedienung des Systems vereinfacht werden. Ein Thermostat stellt selbsttätig Unterschiede zwischen Innentemperatur und Sollwert fest und steuert selbsttätig das Stellglied an. Der Eingriff von außen reduziert sich damit auf die Einstellung der Sollwert-Temperatur durch den Benutzer. Das Steuerglied ist damit in das zu steuernde System integriert.

Regulationssystem mit externem F√ľhrungsglied

Bienen und Ameisen sind zwar wechselwarme Organismen, können aber die Nesttemperatur unabhängig von der Außentemperatur konstant halten:

Ameisen √∂ffnen oder verschlie√üen je nach Bedarf Eing√§nge auf der Sonnen- oder Schattenseite ihres Nestes. Ein aktiver W√§rmetransport ins Nest findet vor allem in Fr√ľhjahr statt: Dabei heizen sich die Tiere durch Sonnen auf und geben die W√§rmeenergie im k√ľhleren Nest wieder ab.

Bienen erzeugen im Winter durch Bewegung der Flugmuskulatur (Fl√ľgelzittern) W√§rme. Im Sommer verteilen Stockbienen im Nest Wasser und erzeugen am Flugloch durch Fl√ľgelschlag einen Luftstrom, der die Verdunstung f√∂rdert und das Nest abk√ľhlt.

3. Regulation

Wird auch das F√ľhrungsglied als Sollwertgeber in das System integriert, entsteht ein Regulationssystem. Bei technischen Systemen muss allerdings das Programm des F√ľhrungsglieds von au√üen implementiert werden, bei Lebewesen ist es als genetisches Programm angeboren. Bei zahlreichen Regulationsvorg√§ngen der Lebewesen beeinflussen allerdings auch Lernvorg√§nge und Mutationen das Programm. Dadurch ist eine selbstt√§tige Anpassung des Systems im Zeitrahmen der Ontogenie und der Phylogenie gegeben.

System mit Selbstregulation

Regulation der K√∂rperkerntemperatur beim Menschen F√ľhrungs- und Regelglied ist das Temperaturzentrum im Hypothalamus. Der Sollwert betr√§gt beim gesunden Menschen ungef√§hr 37 ¬įC. Messglieder befinden sich im Hypothalamus und in der Haut. Als erh√∂hende Stellglieder fungieren Leber und Muskeln, als absenkende die Blutgef√§√üe der Haut (werden sie erweitert, wird vermehrt W√§rme √ľber die Haut abgegeben) und die Schwei√üdr√ľsen. St√∂rgr√∂√üen sind Unterschiede zwischen K√∂rperkern- und Au√üentemperatur. Bereits der Grundumsatz erzeugt so viel W√§rme, dass abk√ľhlende Ma√ünahmen bereits oberhalb von 20 bis 22 Grad Celsius erfolgen. Alle zus√§tzlichen Aktivit√§ten (Stoffwechsel, Muskelt√§tigkeit) erh√∂hen als St√∂rgr√∂√üen die K√∂rperkerntemperatur. Als Informationswege f√ľr die Stellwerte wird sowohl das Nervensystem als auch das Hormonsystem (Hypothalamus-Schilddr√ľsen-Achse, siehe Stressreaktion) genutzt.

Sch√ľttelfrost und Fieber sind auf eine Verstellung des Sollwertes zur√ľckzuf√ľhren. Diese Ver√§nderung kann durch Krankheitserreger durch die Aussch√ľttung pyrogener (Fieber erzeugender) Stoffe verursacht werden oder durch den K√∂rper selbst, um die Reaktionen der Immunantwort zu beschleunigen.

Gleichwarme Tiere, die nicht schwitzen k√∂nnen (Hunde, V√∂gel), k√∂nnen √ľbersch√ľssige W√§rme durch Hecheln abf√ľhren, wobei der abk√ľhlende Effekt durch die Verdunstungsk√§lte hervorgerufen wird.

Beim Afrikanischen Elefanten wird √ľber die gro√üen, gut durchbluteten Ohren W√§rme abgegeben. Vergleiche dazu die √∂kologische Regel von Allen, die besagt, dass in hei√üen Regionen die Tiere relativ gro√üe Ohren und Schnauzen haben, in kalten Regionen sind sie dagegen klein. Kleine Tiere haben eine relativ gro√üe K√∂rperoberfl√§che, √ľber die sie relativ mehr W√§rme abstrahlen k√∂nnen.

Eine weitere Möglichkeit zur Regulation der Körpertemperatur stellt das Verhalten von Tieren dar, die aktiv wärmere oder kältere Orte ihres Lebensraumes aufsuchen können.

Bei Pflanzen dient die Verdunstung von Wasser √ľber die Spalt√∂ffnungen der Bl√§tter ihrer Abk√ľhlung.

Siehe dazu Näheres unter Thermoregulation

Weitere Beispiele der Regulation nach dem Zweiz√ľgelprinzip:

Beispiele zur Regulation nach dem Einz√ľgelprinzip:

  • Regulation der Atemgaskonzentration
  • Regulation des pH-Wertes des Darmes
  • Regulation der Muskell√§nge (siehe Muskelspindel)

Weitere Beispiele f√ľr Systeme

Systeme im Sinne der Systemtheorie

Biologische Systeme

Das Individuum ist ein lebendes System, dessen Selbstregulation durch Regelkreise mit negativer R√ľckkopplung gesteuert wird (s.o.). Diese regeln die Selbsterhaltung. Die Selbstentfaltung des Menschen hingegen wird durch Regelkreise mit positiver R√ľckkopplung gesteuert. Derartige Regelkreise verst√§rken das erw√ľnschte Verhalten. Die sexuelle Fortpflanzung wird zum Beispiel durch das Erleben von Lust gef√∂rdert.

Soziale Systeme

Unter einem sozialen System (Soziales System) ist ein Sinnsystem zu verstehen, dessen Elemente durch ihr Zusammenwirken Sozialität produzieren und reproduzieren. Je nach theoretischer Perspektive unterscheidet die Soziologie Sinnsysteme, die sich aus Handlungen und Handlungsstrukturen konstituieren (Talcott Parsons) und Sinnsysteme, die sich aus Kommunikationen und Erwartungsstrukturen (Niklas Luhmann) konstituieren. Die Gesellschaft wird als umfassendstes soziales Sinnsystem, im Fall der modernen Gesellschaft, als Zusammenhang sozialer Teilsysteme begriffen. Beispiele:

Mathematisch-technische Systeme und Informationssysteme

Technische Systeme, Theorien und Konstrukte

Mathematisch-technische Systeme und Informationssysteme

Sonstige Systeme

Siehe auch

Literatur

Weblinks

Wiktionary Wiktionary: System ‚Äď Bedeutungserkl√§rungen, Wortherkunft, Synonyme, √úbersetzungen

Einzelnachweise


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