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Lexikon der Biologie: System

System s [von griech. systēma = Zusammenstellung, Gesamtheit], ein zusammengesetzter Gegenstand (Ganzheit) materieller (konkreter) oder begrifflicher (abstrakter) Natur, zwischen dessen Teilen ein mehr oder weniger stabiler Zusammenhalt besteht. 1) Materielle Systeme: Nur wenige materielle Dinge sind keine Systeme, wie z.B. Quarks, Photonen (Licht-Quanten) und Elektronen. Diese sind nach derzeitigem Wissen nicht aus Teilen zusammengesetzt. Dahingegen sind Atome und Moleküle Systeme. Auch Stoffe, die miteinander im physikalischen Gleichgewicht und chemischen Gleichgewicht stehen, bilden Systeme (z.B. homogene, heterogene, instabile, kolloiddisperse Systeme). Dies zeigt, daß Systeme keineswegs statische Gegenstände sind, sondern auch sehr dynamische Gebilde sein können (Chaos, dynamisches Gleichgewicht). Im biologischen Bereich stellen z.B. Organellen, Zellen, Gewebe, Organe und (vielzellige) Organismen Systeme dar. Auch gibt es überorganismische Systeme, wie z.B. Symbiosen, Fortpflanzungsgemeinschaften, soziale Systeme (Ameisenstaaten [staatenbildende Insekten], menschliche Gesellschaften) und Ökosysteme. Das größte materielle System schließlich ist das Universum. – Alle Systeme lassen sich durch ihre Zusammensetzung, Umgebung und Struktur charakterisieren (Systemanalyse). Die Zusammensetzung eines Systems ist die Menge seiner Bestandteile. Die Umgebung eines Systems ist die Menge aller Objekte außerhalb des Systems, die einen Einfluß auf das betreffende System ausüben bzw. die von dem gegebenen System beeinflußt werden können. (Das Universum ist das einzige System, das keine Umgebung hat.) Die Struktur oder Organisation eines Systems ist die Menge aller Beziehungen (Relationen) zwischen den Komponenten des Systems sowie zwischen dem System (oder dessen Komponenten) und den Dingen in seiner Umgebung. Die Struktur eines Systems unterteilt sich so in eine Endostruktur und eine Exostruktur. Z.B. sind Biologen nicht nur am inneren Bau (Anatomie, Bauplan) und der Physiologie von Organismen interessiert, sondern auch an den Beziehungen zu ihrer Umwelt. (In der Biologie sind oft auch die Herkunft und die Geschichte von Systemen wichtig. Da dies aber nicht für alle Systeme gilt, kann der historische Aspekt nicht in eine allgemeingültige Charakterisierung von Systemen Eingang finden.) Nicht alle Beziehungen, welche die Struktur eines Systems ausmachen, sind gleichwertig: Nur bindende oder kausale Relationen tragen zur Kohäsion bzw. Interaktion von Systemen bei (Stabilität). Eine kausale Relation (Verursachung) verändert den Zustand der in Beziehung stehenden Objekte, während eine nichtkausale Relation die in Beziehung stehenden Objekte unverändert läßt. Z.B. ist die Parasit-Wirt-Relation (Parasitismus) eine kausale, während die Relationen „älter als“ oder „kleiner als“ nichtkausal sind. – Was für das eine System noch Exostruktur ist, gehört auf einer höheren Ebene zur Endostruktur eines anderen Systems. So gehören die Beziehungen des Nervensystems zu den anderen Organen zu dessen Exostruktur, für das System Organismus jedoch zur Endostruktur. Systeme sind somit vielfältig ineinandergeschachtelt: Sie bilden Hierarchien, d.h., je nach Perspektive sind sie entweder Subsysteme oder Supersysteme. Eine Menge von Systemen mit vergleichbarer Zusammensetzung, Umgebung und Struktur heißt Systemebene. So spricht man von der atomaren, molekularen oder zellulären Ebene, von der Organebene oder Organismusebene, usw. Wenn man sich (einseitig) nur auf die vergleichbare Struktur bezieht, spricht man auch von Organisationsebenen. Systeme und Systemebenen kann man ferner zu größeren Klassen zusammenfassen, wie z.B. zur physikalischen, chemischen, biotischen, sozialen und technischen Ebene. Solche Hauptebenen werden in der Philosophie auch als (ontologische) Schichten (Ontologie) bezeichnet. (Weder Systemebenen noch Schichten sind jedoch selbst Systeme.) – Ein System hat nicht nur Eigenschaften, die bereits seine Komponenten besitzen, sondern auch Eigenschaften, die seine Bestandteile als Einzelteile nicht haben. Erstere nennt man resultante Eigenschaften, letztere emergente oder Systemeigenschaften (Emergenz, Fulguration). Einzelne Makromoleküle (Biopolymere), wie z.B. Proteine und Nucleinsäuren, sind nicht lebendig, wohl aber bestimmte Systeme aus solchen, nämlich Zellen (Leben). Demgegenüber besitzt nicht nur die Zelle als Ganzes eine Masse, sondern auch schon deren Bestandteile. Eine gerade in der Biologie wichtige emergente Eigenschaft mancher Systeme ist die Fähigkeit zur Selbstregulation. Derartige Systeme werden oft als kybernetische Systeme bezeichnet (Biokybernetik, Kybernetik, Regelung, Synergetik). Emergente Eigenschaften sind objektive qualitative Neuheiten von Ganzheiten, d.h. Eigenschaften, die unabhängig von unserer Erkenntnistätigkeit (Erkenntnis) auftreten. Sie sollten daher nicht als Eigenschaften definiert werden, die nicht vorhersehbar oder erklärbar (Erklärung) sind. Eine neue Eigenschaft eines Ganzen ist auch dann noch emergent, wenn sie aus den Eigenschaften der Teile erklärt oder vorhergesagt werden kann.
2) Begriffliche Systeme: existieren nur als Denkinhalte hochevolvierter materieller Systeme (z.B. menschlicher Gehirne). Beispiel: Theorien und taxonomische Systeme (Taxonomie). Begriffliche Systeme sind ebenfalls mit Hilfe der Trias „Zusammensetzung, Umgebung, Struktur“ analysierbar. Die Zusammensetzung eines taxonomischen Systems (Klassifikation) z.B. besteht aus mathematischen Mengen bzw. Klassen (Taxa; Taxon), deren Elemente die Organismen sind. Die Umgebung dieses abstrakten Systems bildet der Kontext, in dem die Taxa gebildet oder gebraucht werden (z.B. Systematik, vergleichende Morphologie, Phylogenetik). Die Struktur wird durch die logischen Relationen, d.h. die Element- und Teilmengenrelationen zwischen den ineinandergeschachtelten Taxa, gebildet (enkaptisches System). – Schließlich gibt es Ganzheiten, die keine Systeme im oben definierten Sinne sind, weil sie nicht oder nur ganz schwach kohäsiv sind, d.h. schon bei kleinsten Störungen zerfallen. Wenn es sich um materielle Gegenstände handelt, nennt man sie Aggregate oder „Haufen“ (z.B. Sandhaufen, Müllberge, Wolken). Im Bereich des Begrifflichen sind dies z.B. mathematische Mengen, in denen Beliebiges ohne inneren Zusammenhang versammelt werden kann. In diese Kategorie gehört auch das, was in der Geologie als „System“ bezeichnet wird, nämlich die in einem bestimmten Zeitabschnitt (genauer: in einer geologischen Periode) gebildeten Ablagerungen (= geologische Formation; Stratigraphie, stratigraphisches System; Erdgeschichte I Erdgeschichte II ). Diese über die ganze Erde verstreuten Ablagerungen einer geologischen Periode können kaum ein materielles System im oben definierten Sinne bilden. Beispiele wie diese illustrieren, daß nicht alles, was als „System“ bezeichnet wird, auch wirklich ein solches sein muß. – Was den Umgang mit Ganzheiten anlangt, gibt es 2 traditionelle philosophische Ansätze: Atomismus und Holismus. Für Atomisten ist ein System nichts anderes als die Summe seiner Teile. Da der Atomist glaubt, die Kenntnis der Komponenten eines Systems sei hinreichend zu dessen Verständnis, ist er ein Mikroreduktionist (Reduktionismus). Der Holist hingegen hält Systeme entweder für unanalysierbar oder allenfalls für verstehbar dadurch, daß man sie in ein übergeordnetes Ganzes (Supersystem) einordnet. Er ist somit entweder Antireduktionist oder Makroreduktionist. Nur wer es für wichtig hält, Systeme sowohl „nach unten“ als auch „nach oben“ hin zu analysieren, d.h. wer Zusammensetzung, Umgebung und Gesamtstruktur (Endo- und Exostruktur) eines Systems in Betracht zieht, vertritt einen systemischen Ansatz als Mittelweg zwischen Atomismus und (echtem) Holismus. (Dieser systemische Ansatz wird heute oft – wenn auch irreführenderweise – als „Holismus“ bezeichnet.) Biologismus, künstliches System, natürliches System, Organizismus, Positivismus, Systemtheorie, Wissenschaftstheorie und Biologie.

M.Ma.

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