تحولات نظامية

يصف مصطلح **التحولات النظامية** التغييرات الكبيرة والمفاجئة والمستمرة في بنية ووظيفة الأنظمة البيئية والمناخ والأنظمة المالية والأنظمة المعقدة الأخرى. تشير كلمة نظام إلى السلوك المميز لنظامٍ ما، ويُحافظ على ذلك السلوك من خلال عمليات أو آليات الارتجاع المتبادلة. تتواجد الأنظمة في الفترات التي تشهد التحول. تحدث التحولات النظامية عادةً عندما يؤدي حدوث تغيير طفيف في العمليات الداخلية (الارتجاع) أو اضطراب واحد (الصدمات الخارجية) إلى تغير سلوك النظام بأكمله. اكتسبت التحولات النظامية أهمية في علم البيئة لأنها قد تؤثر بشكلٍ كبير في سير خدمات النظام البيئي التي تعتمد عليها المجتمعات مثل توفير الغذاء أو المياه النظيفة أو تنظيم المناخ على الرغم من دراسة العديد من التخصصات، بدءًا من الذرات وصولًا إلى ديناميكيات المناخ. يُتوقع زيادة التحولات النظامية مع زيادة آثار الأنشطة البشرية على الكوكب، كما في حقبة التأثير البشري، وتشمل تلك الأنشطة الاتجاهات الحالية بشأن تغير المناخ الناجم عن النشاط البشري وفقدان التنوع البيولوجي. يشار إلى التحولات النظامية بالتحولات الحرجة عند ارتباطها بنقطة حرجة أو نقطة تشعب.

## تاريخ المفهوم
اهتم الباحثون بالأنظمة التي تشهد تغييرات غير خطية منذ زمن طويل. طور علماء الرياضيات في أوائل القرن العشرين مجموعة من المفاهيم والنظريات لدراسة تلك الظاهرة بناءً على دراسة ديناميكيات الأنظمة غير الخطية. أدى هذا البحث إلى ظهور مفاهيم مثل نظرية الكارثة، التي تعد أحد أفرع نظرية التشعب في الأنظمة الديناميكية.

ظهرت فكرة الأنظمة ذات النظم أو نطاقات الجذب المتعددة التي تُسمى حالات الاستقرار البديلة في علم البيئة في أواخر الستينيات استنادًا إلى أولى التأملات حول معنى الاستقرار في النظم البيئية التي طرحها ريتشارد ليونتن وكروفورد «باز» هولينغ. أُجريت أولى الأبحاث عن التغيرات النظامية في الأنظمة البيئية في مجموعة متنوعة من الأنظمة البيئية مثل أعمال نوي مير (1975) في أنظمة الرعي وماي (1977) في أنظمة الرعي وأنظمة الحصاد والآفات الحشرية وأنظمة العائل وشبيه الطفيلي وجونز ووالترز (1976) مع أنظمة المسمكة ولودفيج وآخرون (1978) مع النمو الأسي الأحيائي للحشرات.

وُجهت الانتقادات للجهود الأولى التي حاولت تفسير التحولات النظامية بسبب صعوبة إثبات الاستقرار الثنائي واعتمادها على نماذج المحاكاة ونقص البيانات طويلة الأجل عالية الجودة. جُمعت، مع ذلك بحلول تسعينيات القرن الماضي، المزيد من الأدلة المؤثرة عن تحولات الأنظمة البيئية في غابات أعشاب البحر، والشعاب المرجانية، والأراضي الجافة، والبحيرات الضحلة. أدى ذلك إلى إعادة إحياء البحث في إعادة التنظيم البيئي والتوضيح المفاهيمي الذي أسفر عن الإطار المفاهيمي لتحولات الأنظمة البيئية في أوائل العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.

طُورت مفاهيم مماثلة للتغيرات غير الخطية في تخصصات أكاديمية خارج علوم البيئة. تشمل الأمثلة المؤسسية التاريخية في العلوم السياسية وعلم الاجتماع والاقتصاد التي تُستخدم فيها مفاهيم مثل التبعية المسارية والمنعطفات الحرجة لتفسير الظواهر التي يتحدد فيها ناتج النظام بتاريخه أو ظروفه الأولية، وتتعزز فيها مجالات جاذبيته من خلال الارتجاع. تستند مفاهيم مثل الأنظمة المؤسسية الدولية والتحولات الاجتماعية التقنية والعوائد المتزايدة إلى أساس معرفي مشابه لتحولات الأنظمة، وتستخدم نماذج رياضية مماثلة.

## الأساس النظري
طُور الأساس النظري للتحولات النظامية استنادًا إلى رياضيات الأنظمة غير الخطية. تصف التحولات النظامية باختصار ديناميكيات تتميز بإمكانية إحداث اضطرابات طفيفة لآثار بالغة. يكون المفهوم الشائع للتناسب بين مدخلات ومخرجات النظام غير صحيح في هذه المدخلات. يؤكد مفهوم التحولات النظامية أيضًا على مرونة الأنظمة، ما يوضح أنه في بعض الحالات قد يؤثر التدخل الإداري أو البشري تأثيرًا طفيفًا على الأنظمة. يصعب عكس التحولات النظامية، وفي بعض الحالات يستحيل الرجوع إلى الوضع قبل حدوثها. يحول مفهوم التحولات النظامية التركيز التحليلي من التغييرات الخطية وإمكانية التنبؤ إلى إعادة التنظيم والمفاجأة. يوفر مفهوم التحولات النظامية، بالتالي، إطارًا لاستكشاف ديناميكيات وتفسيرات سببية للتغير غير الخطي في الطبيعة والمجتمع.

تحدث التحولات النظامية بسبب ضعف العمليات الداخلية القائمة، المتمثلة في الارتجاع أو بسبب الصدمات الخارجية التي تفوق قدرة تحمل النظام.

تُظهر الأنظمة المعرضة للتحولات النظامية ثلاثة أنواع مختلفة من التغيير، وهم: السلس أو المفاجئ أو المتقطع، حسب طبيعة العملية التي تُعرف النظام، وخاصةً التفاعل بين العمليات السريعة والبطيئة في النظام. يُمكن وصف التغيير السلس بعلاقة شبه خطية بين العمليات السريعة والبطيئة، ويُعرف التغيير المفاجئ بعلاقة غير خطية بين المتغيرات السريعة والبطيئة، ويتميز التغيير المتقطع باختلاف مسار المتغير السريع عند زيادة المتغير البطيء مقارنةً بانخفاضه. تختلف النقطة التي يتحول فيها النظام من نظام إلى آخر عن النقطة التي يعود عندها إلى حالته الأصلية. تُظهر الأنظمة التي شهدت النوع الأخير من التغيير ظاهرة البطاء. تتميز الأنظمة المتخلفة بخاصيتين مهمتين. تتمثل الأولى في أن عكس آثار التغيير المتقطع يتطلب عودة النظام إلى ما قبل الظروف التي حدث عندها التغيير لأول مرة. يحدث ذلك لأن التغييرات النظامية تغير عمليات الارتجاع التي تحافظ على النظام في أنظمة محددة. تتمثل الثانية في أن البطاء يعزز بشكل كبير دور التاريخ في النظام، ويوضح أن النظام لديه ذاكرة، أي أن ديناميكياته تتشكل بفعل الأحداث الماضية.

تُسمى الأوضاع التي ينتقل عندها النظام من مجموعة من العمليات إلى أخرى غالبًا باسم العتبات. تُعرف العتبة في الأنظمة البيئية بأنها نقطة يحدث عندها تغير مفاجئ في جودة النظام البيئي أو خصائصه أو ظواهره، أو التي تُحدث فيها التغييرات الطفيفة في أحد العوامل البيئية استجابات كبيرة في النظام البيئي. تشير العتبات إلى عدة عوامل متفاعلة، وبالتالي فهي تتغير مع الزمان والمكان. يمكن للنظام نفسه، بالتالي، أن يُظهر تغيرًا سلسًا أو مفاجئًا أو متقطعًا اعتمادًا على تكوينات عوامله. لا تظهر العتبات إلا في الحالات التي يمكن فيها حدوث تغير مفاجئ أو متقطع.

## آفاق البحث
تُجرى الأبحاث عن التحولات النظامية في العديد من الأنظمة البيئية على مستويات مختلفة. تشمل مجالات البحث الجديدة التحذير المبكر بالتحولات النظامية ومناهج جديدة من النمذجة.

### مناهج جديدة من النمذجة
يُعد تطوير مناهج جديدة من النمذجة مجالًا بحثيًا مستقلًا. استُخدمت النماذج الديناميكية والشبكات البايزية ومعلومات فيشر والخرائط المعرفية الضبابية كأدوات لاستكشاف فضاء الطور الذي يُحتمل حدوث تحولات النظامية فيه، وفهم الديناميكيات التي تحكم العتبات الديناميكية. تُعد النماذج تبسيطات مفيدة للواقع، وتتحدد حدودها بالفهم الحالي للنظام الحقيقي، بالإضافة إلى افتراضات واضع النموذج. يتطلب تفسير ديناميكيات تحولات النظام المحتملة فهمًا عميقًا للعلاقات السببية وقوة الارتجاع. يتوفر هذا الفهم العميق للأنظمة التي خضعت لدراسات مكثفة فقط مثل البحيرات الضحلة. يلزم، لذلك، تطوير مناهج لمعالجة مشكلة محدودية بيانات السلاسل الزمنية ومحدودية فهم ديناميكيات النظام بطريقة تسمح بتحديد المحركات الرئيسية لتحولات النظام، بالإضافة إلى تحديد أولويات الخيارات الإدارية.

## المراجع

تصنيف:علم البيئة