Đại Cương về hệ thống
Định nghĩa
“Hệ thống là một tổng thể, duy trì sự tồn tại bằng sự tương tác giữa các tổ phần tạo nên nó” (L.v.Bertalallffy, 1956)
Các yếu tố trong một hệ thống thường liên kết và tham gia vào nhiều hệ thống khác nhau, yêu cầu mỗi thành tố phải thực hiện vai trò của hệ thống mà nó tham gia.
Tiếp cận hệ thống không chỉ đơn thuần là phương pháp phân tích mà còn bao gồm lý thuyết hệ thống và cách ứng dụng lý thuyết này vào thực tiễn Việc phát triển và hoàn thiện phương pháp là một phần quan trọng trong quá trình này.
Các đặc tính và chức năng của hệ thống
Tiếp cận hệ thống tập trung vào việc xác định và mô tả mối liên kết giữa các yếu tố cấu thành hệ thống cũng như sự tương tác giữa chúng.
Một hệ thống là một tập hợp các thành tố tương tác với nhau, trong đó sự thay đổi của một thành tố sẽ dẫn đến sự thay đổi của các thành tố khác Mỗi tương tác trong hệ thống mang tính nguyên nhân và điều khiển, tạo ra chuỗi tương tác nguyên nhân - kết quả phức tạp.
1.2.1 Chức năng của hệ thống
Hệ thống thường bao gồm nhiều chức năng, trong đó có ít nhất một chức năng chính và nhiều chức năng phụ Chẳng hạn, một hệ cửa sông không chỉ có chức năng thoát lũ mà còn phục vụ cho vận tải thủy, nuôi trồng thủy sản và cung cấp nước.
Các thành tố tạo nên hệ thống cũng có những chức năng riêng thuộc hai nhóm cơ bản:
- Chức năng kiểm soát (gây biến đổi thành tố khác)
- Chức năng bị kiểm soát (bị các thành tố khác gây biến đổi)
Hiện tượng đa nhân tố (Multi-factionality) là một chuỗi tương tác nguyên nhân - kết quả phức tạp, trong đó mỗi thành tố của hệ thống có thể khởi đầu một chuỗi nguyên nhân - kết quả đan xen Điều này tạo ra một mạng lưới phản hồi, cho phép các thành tố trong hệ thống có khả năng ảnh hưởng gián tiếp lên nhau Một hệ thống có thể chứa nhiều mạng lưới phản hồi, với các mạng này có thể đan xen, trong đó mỗi thành tố vừa thực hiện chức năng kiểm soát vừa chịu ảnh hưởng từ chức năng bị kiểm soát Do đó, hành vi của mỗi thành tố là kết quả của nhiều yếu tố cạnh tranh khác nhau.
Mạng phản hồi được chia thành hai loại chính: mạng kích động (hay tích cực) và mạng triệt tiêu (hay tiêu cực) Mạng kích động xảy ra khi tác động phản hồi trở lại thành tố ban đầu có tính kích thích, dẫn đến việc khởi phát một chuỗi các sự kiện tương tự Ngược lại, mạng triệt tiêu xuất hiện khi tác động phản hồi có tính kìm hãm, ngăn cản thành tố ban đầu không cho khởi phát chuỗi sự kiện tiếp theo.
Tính trồi là đặc tính quan trọng nhất của hệ thống, thể hiện ở cấp độ cao hơn mà các hệ thống hay thành tố cấp thấp hơn không có Chẳng hạn, một chiếc đồng hồ có khả năng chỉ giờ chính xác, trong khi từng bộ phận của nó lại không thể thực hiện được chức năng này.
1.2.4 Tính kiểm soát thứ bậc
Thứ bậc là các cấp độ phức tạp trong một hệ thống, trong đó mỗi hệ thống được cấu thành từ các hệ thống con và đồng thời là phần tử của một hệ thống lớn hơn Điều này cho thấy rằng hệ thống luôn mang tính thứ bậc Kiểm soát thứ bậc liên quan đến việc áp đặt chức năng mới cho từng cấp độ, tương ứng với các cấp độ thấp hơn Sự kiểm soát này có thể kích thích hoạt động hoặc kìm hãm tiến trình, dẫn đến những thay đổi trong hoạt động của hệ thống.
Một trong những thách thức lớn của các hệ thống môi trường là sự tự kìm hãm quá đáng, dẫn đến khả năng thích ứng kém trước những hoàn cảnh mới Bên cạnh đó, sự tự kiểm soát hời hợt cũng làm giảm năng suất của hệ thống, có thể tạo ra rủi ro khi các quá trình nội lực vượt ra ngoài ranh giới của hệ thống, gây ra tình trạng tan rã.
1.2.5 Tính lan truyền thông tin
Lan truyền thông tin là quá trình quan trọng nhằm điều chỉnh và phản hồi giữa tác nhân điều khiển và tác nhân bị điều khiển Thông tin cần được truyền từ tác nhân điều khiển đến tác nhân bị điều khiển để thực hiện chức năng kiểm soát, đồng thời cũng phải được truyền ngược lại để tác nhân điều khiển có thể giám sát sự phục tùng và điều chỉnh hoạt động trong tương lai Mạng phản hồi đóng vai trò cốt lõi trong quá trình này, kích động hoặc kìm hãm các phản ứng Nếu tác nhân bị điều khiển không phản ứng đúng cách trước tín hiệu từ tác nhân điều khiển, tín hiệu có thể được phát lại hoặc tăng cường Ngược lại, nếu phản ứng quá mức xảy ra, tác nhân điều khiển cần gửi tín hiệu điều chỉnh để kìm hãm.
1.2.6 Tính ì và tính hỗn loạn
Tính ì là trạng thái ổn định giúp hệ thống tách biệt với các trạng thái khác, cho phép duy trì nguyên trạng cho đến khi có tác động bên ngoài đủ mạnh hoặc biến đổi bên trong đủ lớn để chuyển hệ thống ra khỏi trạng thái đó Lực ì có thể dao động từ rất mạnh đến rất yếu, và một hệ thống có thể trải qua nhiều trạng thái ì, lần lượt vượt qua từng trạng thái, mỗi trạng thái yêu cầu thời gian dừng lại nhất định.
Tính hỗn loạn đề cập đến những hành vi không thể dự đoán trong một hệ thống xác định, với sự nhạy cảm cao đối với những thay đổi nhỏ Điều này dẫn đến việc dự báo hành vi dài hạn của hệ thống trở nên khó khăn và không chính xác.
Bertalanffy (1969) là người đầu tiên phát triển khái niệm về hệ cô lập và hệ mở, dựa trên tính chất nhiệt động lực học Định luật thứ hai của nhiệt động lực học, một quy luật quan trọng, khẳng định rằng nếu không có năng lượng bổ sung, hệ thống sẽ chuyển từ trạng thái có trật tự sang trạng thái hỗn loạn Điều này cho thấy rằng, bất kể là bông hoa hay máy tính, các cấu trúc có trật tự nhất thường là không điển hình, và phần lớn các hình thái chỉ là sự hỗn độn của các phần tử riêng lẻ Theo thời gian, ngay cả những hệ thống trật tự cao cũng sẽ suy giảm thành các hệ thống trật tự thấp hơn Entropy, đại diện cho mức độ "vô trật tự" trong hệ thống, sẽ tăng lên nếu không có năng lượng cung cấp, giải thích cho sự phân hủy và tiêu vong của mọi vật.
Sự sống là một quá trình giảm entropy, trong đó các hệ thống sống có khả năng xây dựng, tái sinh và tạo ra trật tự Nguyên nhân cho sự tồn tại của sự sống là nhờ vào nguồn năng lượng không ngừng từ Mặt Trời, cho phép entropy giảm đi thay vì tăng lên.
Xuất phát từ phân tích trên, chúng ta sẽ phân tích sự khác biệt giữa các hệ cô lập và hệ mở
Hệ cô lập có các thành phần không thay đổi và không tương tác với môi trường bên ngoài Chúng sẽ đạt đến trạng thái cân bằng, nhưng luôn có xu hướng tăng entropy do không nhận thêm năng lượng Điều này có nghĩa là các hệ cô lập thường đạt đến một điểm mà tại đó không có sự thay đổi nào xảy ra nữa.
Hệ mở liên tục trao đổi vật chất, năng lượng và thông tin với môi trường xung quanh Sự trao đổi này giúp hệ đạt được trạng thái ổn định, phụ thuộc vào mối quan hệ liên tục với môi trường, cho phép hệ duy trì trạng thái có entropy thấp Điều này cho thấy rằng một số hệ mở có khả năng bảo toàn tính toàn vẹn của chúng, mặc dù sự gia tăng entropy vẫn xảy ra ở những nơi khác.
Xác định hệ thống
Có một số bước cần tuần tự điểm qua khi xây dựng mô hình của một hệ thống:
1- Xác đị nh các yêu t ố g ắ n k ế t của một hệ thống và xác định các nguyên tắc gắn kết Một số hệ thống chức năng được tổ chất trên một cơ sở đặc biệt, có thể có các thành tố khác nhau tuỳ thuộc vào mục tiêu của hệ thống
2- Xác đị nh các c ơ ch ế ki ể m soát, nhờ đó mà hệ thống duy trì được sự gắn bó giữa các yếu tố cũng như khoảng giá trị mà các cơ chê đó vận hành Các hệ thống sinh thái và môi trường thường được đặc trưng bằng tính rườm rà, vốn thường dùng nhiều cách kiểm soát khác nhau Ví dụ hệ thống môi trường có các cách duy trì cân bằng: hướng dẫn, chế tài, kinh tê, quy hoạch, v.v
3- Xác đị nh ranh gi ớ i h ệ Ranh giới hệ quyết định các nguồn vào là nguồn ra của hệ, cũng như ngưỡng an toàn của hệ
4- Xác đị nh các phân h ệ c ủ a h ệ, hoặc các thượng hệ của hệ
(thượng hệ là một hệ thống cấp bậc cao hơn mà hệ đang xét là một phân hệ của nó)
Không có sơ đồ phân loại hệ thống nào được coi là chuẩn mực, mặc dù nhiều hệ thống tương tự như hệ thống kinh tế Người ta thường phân biệt giữa các hệ thống sống và không sống, trừu tượng và cụ thể, mở và cô lập Ngoài ra, có thể chia thành các hệ cơ sở, hệ điều hành, hệ mục tiêu và hệ kiểm soát Các hệ thống được phân loại thành 5 nhóm chính.
(2) Các hệ cơ khí (máy móc)
(3) Các hệ trừu tượng toán học)
(5) Các hệ huyền ảo (các hệ ngoài tri thức)
Các hệ thống thuộc các nhóm trên đây thuộc các kiểu hoàn toàn khác nhau Đặc biệt các hệ 2 - 3 và 4 lại hoàn toàn khác với các hệ tự nhiên
5 Xác đị nh ch ứ c n ă ng Xác định chức năng chính và các chức năng phụ của hệ thống bằng cách trả lời các câu hỏi: hệ thống có những vai trò gì, có mục tiêu gì trong thượng hệ.
Mô hình hóa các hệ thống
Một mô hình tốt cần phải vừa tiết kiệm chi phí vừa có khả năng dự đoán cao Điều này có nghĩa là mô hình cần bao gồm tất cả các yếu tố quan trọng, phản ánh chính xác hành vi thực tế của hệ thống, đồng thời loại bỏ những yếu tố không cần thiết và không phù hợp.
Khi mô hình hóa hệ thống, việc xác định các thành tố phù hợp là một thách thức quan trọng Thông thường, không thể thu thập số liệu cho tất cả các thành tố cần thiết, do đó, người ta thường phải làm việc với những thành tố đã được xác định trước.
Cần làm rõ vai trò của từng thành tố trong hệ thống, điều này gặp nhiều khó khăn Các thành tố có thể có mối tương quan phi tuyến, tương quan gãy khúc do biến đổi tính chất ở các ngưỡng, hoặc thậm chí là tương quan chậm trễ Hơn nữa, số liệu không chính xác có thể dẫn đến kết quả bị nhiễu.
Có 4 phương diện cơ bản để đánh giá mô hình:
Mô hình cần phải thể hiện cấu trúc cơ bản của hệ thống, bao gồm các yếu tố, mối liên kết tương hỗ và mạng phản hồi thực tế Việc này đảm bảo tính thống nhất trong cấu trúc, giúp người dùng hiểu rõ hơn về các mối quan hệ và tương tác trong hệ thống.
Mô hình hành vi cần phải đồng nhất với hệ thực tế, thể hiện các đặc điểm như nhiễu loạn, ngưỡng, tính không ổn định và biến đổi, đồng thời hướng tới trạng thái cân bằng.
Mô hình cần phải phản ánh chính xác hệ thực tế, bao gồm các thông số và điều kiện tương đồng, đảm bảo tính thực tiễn và phù hợp với đặc thù địa phương.
D ễ áp d ụ ng Mô hình phải trả lời được các câu hỏi đặt ra, cung cấp được thông tin có giá trị
Mô hình hệ tuyến tính thường phản ánh chính xác hành vi của một hệ thống thông qua các phương trình Ví dụ, các mô hình kinh tế cổ điển có thể bao gồm hàng trăm phương trình để mô tả các đặc tính của hệ thống.
Mô hình phi tuyến đặc trưng bởi việc động lực cơ bản của hệ có thể được tóm gọn trong số lượng phương trình rất ít, thường chỉ từ 2 đến 3 phương trình.
1.4.1 Hành vi của hệ thống động lực
Các hệ thống thích ứng hoặc động lực, chẳng hạn như thời tiết, quá trình tiến hóa và vận hành thị trường, tạo ra những thách thức mới trong việc mô hình hóa Việc dự đoán hành vi của các hệ thống phức tạp này vẫn là một nhiệm vụ khó khăn, và hiện tại chưa có đủ công cụ và kỹ thuật để thực hiện điều này Tuy nhiên, có thể nhận thấy rằng mối liên kết giữa các yếu tố trong một hệ động lực chủ yếu tập trung vào việc xác định hành vi của hệ thống đó Hành vi của một hệ động lực thường được phân thành bốn nhóm chính.
Nhóm 1 : Gắn kết nếu hệ "đóng băng" do sự tự kiểm soát quá mức
Nhóm 2: Định kỳ nếu hệ vận hành qua một số chu kỳ xác định
Nhóm 3: Hỗn loạn nếu hệ là không thể xác định dù bất cứ mục tiêu thực tiễn nào Điều này cũng có thể nảy sinh ở các hệ thống vốn tuân theo một bộ xác định các quy tắc - được gọi là "sự hỗn loạn được xác định" Bất kể sự hỗn loạn là được xác định hay thực tế không được xác định, thì hành vi cụ thể của loại hệ thống này cũng không thể nào dự báo được
Nhóm 4: Gần hỗn loạn, nếu hệ nằm ở vị trí giữa ổn định và biến động Đây là một đội hẹp nhưng rất quan trọng nằm giữa các nhóm hành vi 2 và 3 Các loài sinh vật thường có hành vi ở nhóm 4
Một hệ thống với ít mối liên kết giữa các yếu tố thể hiện hành vi nhóm 1, nơi sự xáo trộn chỉ gây ảnh hưởng cục bộ Ngược lại, hệ thống có mức độ gắn kết đa dạng giữa các yếu tố thuộc nhóm 3, khiến mọi biến động lan tỏa toàn hệ thống và có thể dẫn đến hỗn loạn Hệ thống nhóm 4 có hành vi khó dự đoán, với phản ứng có thể yếu hoặc mạnh mẽ tùy thuộc vào điều kiện nội tại khi bị xáo trộn.
Các hệ thống có tính trồi thể hiện hành vi tổng thể mà các thành phần riêng lẻ không có, cho thấy rằng hành vi của hệ thống vượt trội hơn so với các yếu tố nhỏ tạo nên nó Đặc trưng của các hệ động lực là khả năng sắp xếp và ổn định, trong đó tính ổn định phản ánh tính trồi của hệ, chỉ phát sinh từ sự tương tác giữa các yếu tố Chẳng hạn, một hệ sinh thái có thể duy trì trạng thái ổn định nhờ vào sự tương tác giữa các loài trong hệ Tương tự, trong xã hội, hành vi tổng hợp của các công ty, người tiêu dùng và thị trường có thể ổn định, mặc dù quyết định mua bán của từng cá nhân trong cộng đồng lại khó dự đoán.
1.4.2 Các hệ thích ứng phức tạp
Hệ thống thích ứng là một nhóm hệ thống phức tạp đặc biệt, có khả năng tương tác với môi trường và thay đổi hành vi theo sự biến đổi của nó Điểm khác biệt chính của các hệ thống này so với các loại hệ thống khác là khả năng thích nghi linh hoạt Ví dụ điển hình của hệ thống thích ứng là các hệ thống sống, chúng lưu trữ nhiều hành vi để thích nghi với những thay đổi trong môi trường xung quanh.
Sự thích ứng của các loài có thể diễn ra qua nhiều thế hệ hoặc trong suốt cuộc đời của một cá thể Tuy nhiên, những biến đổi môi trường quá nhanh và mãnh liệt có thể khiến chúng không kịp thích ứng, dẫn đến sự hủy diệt Mặc dù "kho lưu trữ hành vi" giúp các sinh vật thích ứng, nhưng nó thường không đủ để đối phó với sự biến động nhanh chóng của môi trường.
Tiến hóa và thích ứng của hệ thống
Tiến hóa và thích ứng là hai hiện tượng quan trọng, liên kết chặt chẽ trong các hệ thống Richard Dawkins, nhà sinh vật học tiến hóa, đã định nghĩa yếu tố cơ bản của tiến hóa là "bản sao tích cực" Ông cho rằng "bản sao" là bất kỳ hệ thống nào có khả năng tự tái tạo hoặc được tái tạo, và quá trình này không yêu cầu phải hoàn hảo, vì không có quá trình tái tạo nào là không có sai sót.
Các bản sao có thể được hiểu qua ví dụ về cơ thể sinh vật và các cơ quan di truyền của chúng, cũng như các bản photocopy và bản fax Theo Richard Dawkins, thông tin cũng được xem là một dạng bản sao, vì khi con người giao tiếp, thông tin được truyền tải Ông gọi bản sao thông tin này là "me me", từ viết tắt của chữ "memo" (ký ức).
Dawkins phân loại bản sao thành hai nhóm: chủ động và bị động, dựa trên chất lượng ảnh hưởng đến độ chính xác của quá trình sao chép Các bản sao chủ động, như gái, thường được sao chép tốt trong thế hệ con cháu, giúp duy trì và cải thiện khả năng sinh tồn, cũng như tăng cường khả năng tránh kẻ săn mồi và thu hút bạn tình.
Meme là một dạng bản sao chủ động, nơi thông tin hữu ích được chọn lọc và lan truyền hiệu quả hơn thông tin không có giá trị Ngược lại, bản photocopy là một bản sao bị động, không thể quyết định chất lượng nội dung của nó.
Dawkins phân loại các bản sao thành hai nhóm: ngắn hạn và dài hạn, dựa trên khả năng sao chép của chúng Các tế bào sống của con người, ngoại trừ tế bào sinh sản, thuộc nhóm ngắn hạn vì chúng chỉ có thể được sao chép trong một đời người, trong khi tế bào sinh dục có khả năng tái tạo qua các thế hệ Ngược lại, meme và bản copy thuộc loại dài hạn vì chúng có thể được truyền lại qua nhiều thế hệ.
Quá trình sao chép không bao giờ hoàn hảo, dẫn đến sự xuất hiện của các biến dị do nhân bản Mặc dù phần lớn các biến dị này có thể gây hại cho các thế hệ sau, nhưng trong một số trường hợp, những biến dị có lợi cũng có thể phát sinh, đặc biệt là khi nhân bản diễn ra một cách chủ động Nếu các bản sao thuộc nhóm dài hạn, các biến dị có lợi có khả năng được tích lũy, từ đó nâng cao chất lượng của các thế hệ mới, tạo ra hiện tượng tiến hóa Tiến hóa này không chỉ tăng cường khả năng sinh sản mà còn giúp cho con cháu khỏe mạnh và có khả năng sinh tồn tốt hơn.
Trong trường hợp các hệ thống có khả năng nhân bản (tái sinh), có hai tổ phần tách biệt của "tính chính xác sinh sản" là:
- Tính hiệu quả của quá trình nhân bản, có thể tiến hóa được
Yếu tố nào giúp quá trình nhân bản trở nên hiệu quả hơn sẽ góp phần tăng cường khả năng bắt mồi, cải thiện khả năng thích nghi với môi trường và thu hút bạn tình.
Tính tiến hóa của mỗi cá thể sinh vật không phải là bất biến mà thay đổi theo quá trình tự thân tiến hóa, đồng thời ảnh hưởng đến các yếu tố môi trường trong quá trình nhân bản Điều này dẫn đến sự xuất hiện của nhiều biến thể tiến hóa, bao gồm cả hiện tượng chạy đua vũ khí giữa vật dữ và con mồi, khi cả hai đều phải tiến hóa để cải thiện khả năng săn mồi hoặc chạy trốn.
Tiến hóa là một quá trình thích ứng đặc biệt, khác biệt với sự thích ứng thông thường, không yêu cầu hiện tượng nhân bản dài hạn Trong khi tiến hóa diễn ra qua thời gian dài, thích ứng có thể thấy rõ qua các ví dụ như quá trình học tập ở con người và động vật, sự phát triển cơ bắp, và các quá trình sinh học duy trì cân bằng oxy trong khí quyển, cũng như sự kết nối của các mạng phản hồi ổn định.
Thích ứng và tiến hóa đều là những quá trình mù, không cần đến nguyên tắc tổ chức cao hơn hay tri thức cao hơn Sự ổn định là yếu tố cốt lõi trong hệ thích ứng, quan trọng hơn cả việc sao chép chính xác Các hệ thống không hoạt động độc lập, và thường xuyên chịu ảnh hưởng từ bên ngoài, dẫn đến việc xuất hiện các biến dị Một số trạng thái của hệ có tính ổn định cao hơn vì chúng không chứa động lực nội sinh cho sự thay đổi hoặc có cơ chế kiểm soát chu kỳ Ngoài ra, chúng cũng có khả năng kháng cự tốt trước những tác động bên ngoài Tính ì trong hệ thống được hình thành từ các phản hồi triệt tiêu và sức kháng lớn đối với các ảnh hưởng bên ngoài.
Có sự liên hệ chặt chẽ giữa tính thích ứng và tiến hóa:
- Khả năng tiến hóa đôi khi cũng có thể giúp tăng thích ứng, ví dụ não người tiến hóa làm tăng cường khả năng học tập
- Các hệ thích ứng phức tạp có thể hàm chứa các phân hệ tiến hóa
Cuối cùng, sự tiến hóa của các trạng thái trong các hệ thống thích ứng cho thấy rằng mỗi trạng thái có khả năng "nhân bản" không hoàn hảo, dẫn đến sự hình thành của trạng thái tiếp theo trong hệ thống Theo cách hiểu này, các trạng thái hệ thống cũng được phân loại thành các trạng thái chủ động và dài hạn.
Lính thích ứng của một hệ thống được định nghĩa là quá trình chọn lọc và sắp xếp lại các hành vi cùng cơ cấu tổ chức để thích nghi với môi trường nhất định Quá trình này diễn ra thông qua những biến đổi nội tại mà không làm tăng tính phức tạp hay quy mô tổ chức, đồng thời cũng không làm gia tăng mức độ trật tự hiện có của hệ thống.
Tính tiến hóa của hệ thống thể hiện sự thay đổi về chất, nhằm xây dựng một cấu trúc hệ thống cao hơn, phức tạp hơn và có trật tự hơn Điều này cho phép hệ thống lưu trữ hành vi đa dạng hơn, từ đó tạo ra cơ hội thích ứng rộng rãi hơn.
Thích ứng mang lại cơ hội cho sự ổn định của hệ thống, trong khi tiến hóa cho phép hệ thống thay đổi theo hướng hoàn thiện hơn, từ đó tối ưu hóa khả năng thích ứng.
Một ví dụ điển hình cho sự tiến hóa là cá vây tay, loài cá duy nhất có khả năng di chuyển trên bùn và hấp thụ ôxy từ không khí nhờ vào chiếc bong bóng biến đổi thành phổi đơn giản Điều này giúp chúng tiến hóa thành động vật lưỡng cư, mặc dù hàng ngàn loài cá khác đã thích nghi với nhiều môi trường sống khác nhau.
Một hệ thống nhân bản để thích ứng luôn luôn lưu trữ các biến dị
Các ngưỡng của hệ thống và hệ sinh thái toàn cầu
Tất cả các hệ thống sinh thái và sinh học đều có tính đàn hồi, cho phép chúng chịu đựng áp lực và tự phục hồi Dù một số yếu tố trong hệ thống có thể bị phá hủy, chúng thường được khôi phục, giúp duy trì sự tồn tại của hệ thống Tuy nhiên, sự mở rộng hoạt động của con người đã dẫn đến việc phá hủy các yếu tố hoặc toàn bộ hệ thống, làm giảm tính đàn hồi của chúng.
Một số quá trình sinh học đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì các điều kiện sinh thái hiện tại, đặc biệt là trong việc duy trì khối lượng, tỉ lệ và cân bằng các loại khí trong khí quyển Trái Đất Hiện nay, tỷ lệ các loại khí trong khí quyển đang ở trạng thái không cân bằng hóa học, và sự duy trì này phụ thuộc vào mạng phản hồi sinh học Nếu các quá trình sinh học ngừng hoạt động, khí quyển sẽ dần tiến đến trạng thái cân bằng hóa học, dẫn đến việc không có dạng sống nào có thể tồn tại.
Các quá trình sinh học phản ánh sự tương tác động lực với môi trường biến động Khoảng 4,5 tỷ năm trước, khi hệ Mặt Trời mới hình thành, nhiệt bức xạ từ Mặt Trời chỉ đạt 70% so với hiện tại, nhưng đã tăng thêm 30% kể từ đó Nếu mỗi bán cầu nhận được 2% nhiệt Mặt Trời ít hơn, khí hậu băng hà có thể hình thành Nếu khí hậu chỉ phụ thuộc vào nhiệt Mặt Trời, nhiệt độ bề mặt Trái Đất sẽ âm (