Лучше всего поддерживает гомеостаз: Лучше всего поддерживает гомеостаз. Гомеостаз его биологическое значение

Автор: | 09.04.2021

Содержание

Лучше всего поддерживает гомеостаз. Гомеостаз его биологическое значение

Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды . Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

  • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
  • Стремление к равновесию : вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
  • Непредсказуемость : результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.
  • Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция . Осуществляется в почках .
  • Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими , потовыми железами и желудочно-кишечным трактом .
  • Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение , разнообразные терморегулирующие реакции.
  • Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью , инсулином и глюкагоном , выделяемыми поджелудочной железой .
  • Регуляция уровня основного обмена в зависимости от пищевого режима.

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного , ультрадианного и инфрадианного ритмов . Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление , частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

  1. Отрицательная обратная связь , выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
    • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
    • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
  2. Положительная обратная связь , которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
    • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия . Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау , после сильного извержения вулкана в — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в , спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии .

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии , в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву . В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями , насекомыми , грибами . Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона . Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома .

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу , межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость . Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

3)ткани, для которых характерно преимущественно или исключительно внутриклеточная регенерация(миокард и ганглиозные клетки центральной нервной системы)

В процессе эволюции сформировались 2 типа регенерации: физиологическая и репаративная.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность , кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы , различных ионов , кислорода , и отходов — углекислого газа и мочи .

Так как эти параметры влияют на химические реакции , которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений , которые не подходят под эту модель — например, анаболизм .

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Напишите отзыв о статье «Гомеостаз»

Отрывок, характеризующий Гомеостаз

В половине шестого Наполеон верхом ехал к деревне Шевардину.
Начинало светать, небо расчистило, только одна туча лежала на востоке. Покинутые костры догорали в слабом свете утра.
Вправо раздался густой одинокий пушечный выстрел, пронесся и замер среди общей тишины. Прошло несколько минут. Раздался второй, третий выстрел, заколебался воздух; четвертый, пятый раздались близко и торжественно где то справа.
Еще не отзвучали первые выстрелы, как раздались еще другие, еще и еще, сливаясь и перебивая один другой.
Наполеон подъехал со свитой к Шевардинскому редуту и слез с лошади. Игра началась.

Вернувшись от князя Андрея в Горки, Пьер, приказав берейтору приготовить лошадей и рано утром разбудить его, тотчас же заснул за перегородкой, в уголке, который Борис уступил ему.
Когда Пьер совсем очнулся на другое утро, в избе уже никого не было. Стекла дребезжали в маленьких окнах. Берейтор стоял, расталкивая его.
– Ваше сиятельство, ваше сиятельство, ваше сиятельство… – упорно, не глядя на Пьера и, видимо, потеряв надежду разбудить его, раскачивая его за плечо, приговаривал берейтор.

– Что? Началось? Пора? – заговорил Пьер, проснувшись.
– Изволите слышать пальбу, – сказал берейтор, отставной солдат, – уже все господа повышли, сами светлейшие давно проехали.
Пьер поспешно оделся и выбежал на крыльцо. На дворе было ясно, свежо, росисто и весело. Солнце, только что вырвавшись из за тучи, заслонявшей его, брызнуло до половины переломленными тучей лучами через крыши противоположной улицы, на покрытую росой пыль дороги, на стены домов, на окна забора и на лошадей Пьера, стоявших у избы. Гул пушек яснее слышался на дворе. По улице прорысил адъютант с казаком.
– Пора, граф, пора! – прокричал адъютант.
Приказав вести за собой лошадь, Пьер пошел по улице к кургану, с которого он вчера смотрел на поле сражения. На кургане этом была толпа военных, и слышался французский говор штабных, и виднелась седая голова Кутузова с его белой с красным околышем фуражкой и седым затылком, утонувшим в плечи. Кутузов смотрел в трубу вперед по большой дороге.
Войдя по ступенькам входа на курган, Пьер взглянул впереди себя и замер от восхищенья перед красотою зрелища. Это была та же панорама, которою он любовался вчера с этого кургана; но теперь вся эта местность была покрыта войсками и дымами выстрелов, и косые лучи яркого солнца, поднимавшегося сзади, левее Пьера, кидали на нее в чистом утреннем воздухе пронизывающий с золотым и розовым оттенком свет и темные, длинные тени. Дальние леса, заканчивающие панораму, точно высеченные из какого то драгоценного желто зеленого камня, виднелись своей изогнутой чертой вершин на горизонте, и между ними за Валуевым прорезывалась большая Смоленская дорога, вся покрытая войсками. Ближе блестели золотые поля и перелески. Везде – спереди, справа и слева – виднелись войска. Все это было оживленно, величественно и неожиданно; но то, что более всего поразило Пьера, – это был вид самого поля сражения, Бородина и лощины над Колочею по обеим сторонам ее.
Над Колочею, в Бородине и по обеим сторонам его, особенно влево, там, где в болотистых берегах Во йна впадает в Колочу, стоял тот туман, который тает, расплывается и просвечивает при выходе яркого солнца и волшебно окрашивает и очерчивает все виднеющееся сквозь него. К этому туману присоединялся дым выстрелов, и по этому туману и дыму везде блестели молнии утреннего света – то по воде, то по росе, то по штыкам войск, толпившихся по берегам и в Бородине. Сквозь туман этот виднелась белая церковь, кое где крыши изб Бородина, кое где сплошные массы солдат, кое где зеленые ящики, пушки. И все это двигалось или казалось движущимся, потому что туман и дым тянулись по всему этому пространству. Как в этой местности низов около Бородина, покрытых туманом, так и вне его, выше и особенно левее по всей линии, по лесам, по полям, в низах, на вершинах возвышений, зарождались беспрестанно сами собой, из ничего, пушечные, то одинокие, то гуртовые, то редкие, то частые клубы дымов, которые, распухая, разрастаясь, клубясь, сливаясь, виднелись по всему этому пространству.
Эти дымы выстрелов и, странно сказать, звуки их производили главную красоту зрелища.
Пуфф! – вдруг виднелся круглый, плотный, играющий лиловым, серым и молочно белым цветами дым, и бумм! – раздавался через секунду звук этого дыма.
«Пуф пуф» – поднимались два дыма, толкаясь и сливаясь; и «бум бум» – подтверждали звуки то, что видел глаз.
Пьер оглядывался на первый дым, который он оставил округлым плотным мячиком, и уже на месте его были шары дыма, тянущегося в сторону, и пуф… (с остановкой) пуф пуф – зарождались еще три, еще четыре, и на каждый, с теми же расстановками, бум… бум бум бум – отвечали красивые, твердые, верные звуки. Казалось то, что дымы эти бежали, то, что они стояли, и мимо них бежали леса, поля и блестящие штыки. С левой стороны, по полям и кустам, беспрестанно зарождались эти большие дымы с своими торжественными отголосками, и ближе еще, по низам и лесам, вспыхивали маленькие, не успевавшие округляться дымки ружей и точно так же давали свои маленькие отголоски. Трах та та тах – трещали ружья хотя и часто, но неправильно и бедно в сравнении с орудийными выстрелами.
Пьеру захотелось быть там, где были эти дымы, эти блестящие штыки и пушки, это движение, эти звуки. Он оглянулся на Кутузова и на его свиту, чтобы сверить свое впечатление с другими. Все точно так же, как и он, и, как ему казалось, с тем же чувством смотрели вперед, на поле сражения. На всех лицах светилась теперь та скрытая теплота (chaleur latente) чувства, которое Пьер замечал вчера и которое он понял совершенно после своего разговора с князем Андреем.
– Поезжай, голубчик, поезжай, Христос с тобой, – говорил Кутузов, не спуская глаз с поля сражения, генералу, стоявшему подле него.
Выслушав приказание, генерал этот прошел мимо Пьера, к сходу с кургана.
– К переправе! – холодно и строго сказал генерал в ответ на вопрос одного из штабных, куда он едет. «И я, и я», – подумал Пьер и пошел по направлению за генералом.
Генерал садился на лошадь, которую подал ему казак. Пьер подошел к своему берейтору, державшему лошадей. Спросив, которая посмирнее, Пьер взлез на лошадь, схватился за гриву, прижал каблуки вывернутых ног к животу лошади и, чувствуя, что очки его спадают и что он не в силах отвести рук от гривы и поводьев, поскакал за генералом, возбуждая улыбки штабных, с кургана смотревших на него.

Генерал, за которым скакал Пьер, спустившись под гору, круто повернул влево, и Пьер, потеряв его из вида, вскакал в ряды пехотных солдат, шедших впереди его. Он пытался выехать из них то вправо, то влево; но везде были солдаты, с одинаково озабоченными лицами, занятыми каким то невидным, но, очевидно, важным делом. Все с одинаково недовольно вопросительным взглядом смотрели на этого толстого человека в белой шляпе, неизвестно для чего топчущего их своею лошадью.
– Чего ездит посерёд батальона! – крикнул на него один. Другой толконул прикладом его лошадь, и Пьер, прижавшись к луке и едва удерживая шарахнувшуюся лошадь, выскакал вперед солдат, где было просторнее.
Впереди его был мост, а у моста, стреляя, стояли другие солдаты. Пьер подъехал к ним. Сам того не зная, Пьер заехал к мосту через Колочу, который был между Горками и Бородиным и который в первом действии сражения (заняв Бородино) атаковали французы. Пьер видел, что впереди его был мост и что с обеих сторон моста и на лугу, в тех рядах лежащего сена, которые он заметил вчера, в дыму что то делали солдаты; но, несмотря на неумолкающую стрельбу, происходившую в этом месте, он никак не думал, что тут то и было поле сражения. Он не слыхал звуков пуль, визжавших со всех сторон, и снарядов, перелетавших через него, не видал неприятеля, бывшего на той стороне реки, и долго не видал убитых и раненых, хотя многие падали недалеко от него. С улыбкой, не сходившей с его лица, он оглядывался вокруг себя.
– Что ездит этот перед линией? – опять крикнул на него кто то.
– Влево, вправо возьми, – кричали ему. Пьер взял вправо и неожиданно съехался с знакомым ему адъютантом генерала Раевского. Адъютант этот сердито взглянул на Пьера, очевидно, сбираясь тоже крикнуть на него, но, узнав его, кивнул ему головой.
– Вы как тут? – проговорил он и поскакал дальше.
Пьер, чувствуя себя не на своем месте и без дела, боясь опять помешать кому нибудь, поскакал за адъютантом.
– Это здесь, что же? Можно мне с вами? – спрашивал он.
– Сейчас, сейчас, – отвечал адъютант и, подскакав к толстому полковнику, стоявшему на лугу, что то передал ему и тогда уже обратился к Пьеру.
– Вы зачем сюда попали, граф? – сказал он ему с улыбкой. – Все любопытствуете?
– Да, да, – сказал Пьер. Но адъютант, повернув лошадь, ехал дальше.
– Здесь то слава богу, – сказал адъютант, – но на левом фланге у Багратиона ужасная жарня идет.
– Неужели? – спросил Пьер. – Это где же?
– Да вот поедемте со мной на курган, от нас видно. А у нас на батарее еще сносно, – сказал адъютант. – Что ж, едете?
– Да, я с вами, – сказал Пьер, глядя вокруг себя и отыскивая глазами своего берейтора. Тут только в первый раз Пьер увидал раненых, бредущих пешком и несомых на носилках. На том самом лужке с пахучими рядами сена, по которому он проезжал вчера, поперек рядов, неловко подвернув голову, неподвижно лежал один солдат с свалившимся кивером. – А этого отчего не подняли? – начал было Пьер; но, увидав строгое лицо адъютанта, оглянувшегося в ту же сторону, он замолчал.
Пьер не нашел своего берейтора и вместе с адъютантом низом поехал по лощине к кургану Раевского. Лошадь Пьера отставала от адъютанта и равномерно встряхивала его.
– Вы, видно, не привыкли верхом ездить, граф? – спросил адъютант.
– Нет, ничего, но что то она прыгает очень, – с недоуменьем сказал Пьер.
– Ээ!.. да она ранена, – сказал адъютант, – правая передняя, выше колена. Пуля, должно быть. Поздравляю, граф, – сказал он, – le bapteme de feu [крещение огнем].
Проехав в дыму по шестому корпусу, позади артиллерии, которая, выдвинутая вперед, стреляла, оглушая своими выстрелами, они приехали к небольшому лесу. В лесу было прохладно, тихо и пахло осенью. Пьер и адъютант слезли с лошадей и пешком вошли на гору.
– Здесь генерал? – спросил адъютант, подходя к кургану.
– Сейчас были, поехали сюда, – указывая вправо, отвечали ему.
Адъютант оглянулся на Пьера, как бы не зная, что ему теперь с ним делать.
– Не беспокойтесь, – сказал Пьер. – Я пойду на курган, можно?
– Да пойдите, оттуда все видно и не так опасно. А я заеду за вами.
Пьер пошел на батарею, и адъютант поехал дальше. Больше они не видались, и уже гораздо после Пьер узнал, что этому адъютанту в этот день оторвало руку.
Курган, на который вошел Пьер, был то знаменитое (потом известное у русских под именем курганной батареи, или батареи Раевского, а у французов под именем la grande redoute, la fatale redoute, la redoute du centre [большого редута, рокового редута, центрального редута] место, вокруг которого положены десятки тысяч людей и которое французы считали важнейшим пунктом позиции.
Редут этот состоял из кургана, на котором с трех сторон были выкопаны канавы. В окопанном канавами место стояли десять стрелявших пушек, высунутых в отверстие валов.
В линию с курганом стояли с обеих сторон пушки, тоже беспрестанно стрелявшие. Немного позади пушек стояли пехотные войска. Входя на этот курган, Пьер никак не думал, что это окопанное небольшими канавами место, на котором стояло и стреляло несколько пушек, было самое важное место в сражении.
Пьеру, напротив, казалось, что это место (именно потому, что он находился на нем) было одно из самых незначительных мест сражения.
Войдя на курган, Пьер сел в конце канавы, окружающей батарею, и с бессознательно радостной улыбкой смотрел на то, что делалось вокруг него. Изредка Пьер все с той же улыбкой вставал и, стараясь не помешать солдатам, заряжавшим и накатывавшим орудия, беспрестанно пробегавшим мимо него с сумками и зарядами, прохаживался по батарее. Пушки с этой батареи беспрестанно одна за другой стреляли, оглушая своими звуками и застилая всю окрестность пороховым дымом.
В противность той жуткости, которая чувствовалась между пехотными солдатами прикрытия, здесь, на батарее, где небольшое количество людей, занятых делом, бело ограничено, отделено от других канавой, – здесь чувствовалось одинаковое и общее всем, как бы семейное оживление.
Появление невоенной фигуры Пьера в белой шляпе сначала неприятно поразило этих людей. Солдаты, проходя мимо его, удивленно и даже испуганно косились на его фигуру. Старший артиллерийский офицер, высокий, с длинными ногами, рябой человек, как будто для того, чтобы посмотреть на действие крайнего орудия, подошел к Пьеру и любопытно посмотрел на него.
Молоденький круглолицый офицерик, еще совершенный ребенок, очевидно, только что выпущенный из корпуса, распоряжаясь весьма старательно порученными ему двумя пушками, строго обратился к Пьеру.
– Господин, позвольте вас попросить с дороги, – сказал он ему, – здесь нельзя.
Солдаты неодобрительно покачивали головами, глядя на Пьера. Но когда все убедились, что этот человек в белой шляпе не только не делал ничего дурного, но или смирно сидел на откосе вала, или с робкой улыбкой, учтиво сторонясь перед солдатами, прохаживался по батарее под выстрелами так же спокойно, как по бульвару, тогда понемногу чувство недоброжелательного недоуменья к нему стало переходить в ласковое и шутливое участие, подобное тому, которое солдаты имеют к своим животным: собакам, петухам, козлам и вообще животным, живущим при воинских командах. Солдаты эти сейчас же мысленно приняли Пьера в свою семью, присвоили себе и дали ему прозвище. «Наш барин» прозвали его и про него ласково смеялись между собой.
Одно ядро взрыло землю в двух шагах от Пьера. Он, обчищая взбрызнутую ядром землю с платья, с улыбкой оглянулся вокруг себя.
– И как это вы не боитесь, барин, право! – обратился к Пьеру краснорожий широкий солдат, оскаливая крепкие белые зубы.
– А ты разве боишься? – спросил Пьер.
– А то как же? – отвечал солдат. – Ведь она не помилует. Она шмякнет, так кишки вон. Нельзя не бояться, – сказал он, смеясь.
Несколько солдат с веселыми и ласковыми лицами остановились подле Пьера. Они как будто не ожидали того, чтобы он говорил, как все, и это открытие обрадовало их.
– Наше дело солдатское. А вот барин, так удивительно. Вот так барин!
– По местам! – крикнул молоденький офицер на собравшихся вокруг Пьера солдат. Молоденький офицер этот, видимо, исполнял свою должность в первый или во второй раз и потому с особенной отчетливостью и форменностью обращался и с солдатами и с начальником.

В биологии – это поддержание постоянства внутренней среды организма.
В основе гомеостаза лежит чувствительность организма к отклонению определённых параметров (гомеостатических констант) от заданного значения. Пределы допустимых колебаний гомеостатического параметра (гомеостатической константы ) могут быть широкими и узкими. Узкие пределы имеют: температура тела, рН крови, содержание глюкозы в крови. Широкие пределы имеют: давление крови, масса тела, концентрация аминокислот в крови.
Специальные внутриорганизменные рецепторы (интерорецепторы ) реагируют на отклонение гомеостатических параметров от заданных пределов. Такие интерорецепторы имеются внутри таламуса, гипоталамуса, в сосудах и в органах. В ответ на отклонение параметров они запускают восстановительные гомеостатические реакции.

Общий механизм нейроэндокринных гомеостатических реакций для внутренней регуляции гомеостаза

Параметры гомеостатической константы отклоняются, интерорецепторы возбуждаются, затем возбуждаются соответствующие центры гипоталамуса, они стимулируют выброс гипоталамусом соответствующих либеринов. В ответ на действие либеринов происходит выброс гормонов гипофизом, а затем под их действием идёт выброс гормонов других эндокринных желёз. Гормоны, выделившись из желёз внутренней секреции в кровь, изменяют обмен веществ и режим работы органов и тканей. В итоге установившийся новый режим работы органов и тканей смещает изменившиеся параметры в сторону прежнего заданного значения и восстанавливает величину гомеостатической константы. Таков общий принцип восстановления гомеостатических констант при их отклонении.

2. В этих функциональных нервных центрах определяется отклонение данных констант от нормы. Отклонение констант в заданных пределах устраняется за счёт регуляторных возможностей самих функциональных центров.

3. Однако при отклонении любой гомеостатической константы выше или ниже допустимых пределов функциональные центры передают возбуждение выше: в «потребностные центры» гипоталамуса. Это необходимо для того, чтобы переключиться с внутренней нейрогуморальной регуляции гомеостаза на внешнюю — поведенческую.

4. Возбуждение того или иного потребностного центра гипоталамуса формирует соответствующее ему функциональное состояние, которое субъективно переживается как потребность в чём-то: пище, воде, тепле, холоде или сексе. Возникает активирующее и побуждающее к действию психоэмоциональное состояние неудовлетворённости.

5. Для организации целенаправленного поведения необходимо выбрать только одну из потребностей в качестве первоочередной и создать для её удовлетворения рабочую доминанту. Считается, что главную роль в этом играют миндалины мозга (Сorpus amygdoloideum). Получается, что на основе одной из потребностей, которые формирует гипоталамус, миндалина создаёт ведущую мотивацию, организующую целенаправленное поведение для удовлетворения только одной этой избранной потребности.

6. Следующим этапом можно считать запуск подготовительного поведения, или драйв-рефлекса, который должен повысить вероятность для запуска исполнительного рефлекса в ответ на пусковой стимул. Драйв-рефлекс побуждает организм к созданию такой ситуации, в которой будет повышена вероятность обнаружения объекта, подходящего для удовлетворения текущей потребности. Это может быть, например, перемещение в место, богатое пищей, или водой, или сексульными партнёрами, в зависимости от ведущей потребности. Когда же в достигнутой ситуации обнаруживается конкретный объект, подходящий для удовлетворения данной доминантной потребности, то он запускает исполнительное рефлекторное поведение, направленное на удовлетворение потребности с помощью именно этого объекта.

© 2014-2018 Сазонов В.Ф. © 2014-2016 kineziolog.bodhy.ru..

Системы гомеостаза — подробный образовательный ресурс по гомеостазу.

Как известно, живая клетка представляет подвижную, саморегулирующуюся систему. Ее внутренняя организация поддерживается активными процессами, направленными на ограничение, предупреждение или устранение сдвигов, вызываемых различными воздействиями из окружающей и внутренней среды. Способность возвращаться к исходному состоянию после отклонения от некоторого среднего уровня, вызванного тем или иным «возмущающим» фактором, является основным свойством клетки. Многоклеточный организм представляет собой целостную организацию, клеточные элементы которой специализированы для выполнения различных функций. Взаимодействие внутри организма осуществляется сложными регулирующими, координирующими и коррелирующими механизмами с участием нервных, гуморальных, обменных и других факторов. Множество отдельных механизмов, регулирующих внутри- и межклеточные взаимоотношения, оказывает в ряде случаев взаимопротивоположные (антагонистические) воздействия, уравновешивающие друг друга. Это приводит к установлению в организме подвижного физиологического фона (физиологического баланса) и позволяет живой системе поддерживать относительное динамическое постоянство, несмотря на изменения в окружающей среде и сдвиги, возникающие в процессе жизнедеятельности организма.

Термин «гомеостаз» предложен в 1929 г. физиологом У. Кенноном, который считал, что физиологические процессы, поддерживающие стабильность в организме, настолько сложны и многообразны, что их целесообразно объединить под общим названием гомеостаз. Однако еще в 1878 г. К. Бернар писал, что все жизненные процессы имеют только одну цель — поддержание постоянства условий жизни в нашей внутренней среде. Аналогичные высказывания встречаются в трудах многих исследователей 19 и первой половины 20 в. (Э. Пфлюгер, Ш. Рише, Фредерик (L.A. Fredericq), И.М. Сеченов, И.П. Павлов, К.М. Быков и другие). Большое значение для изучения проблемы гомеостаза сыграли работы Л.С. Штерн (с сотрудниками), посвященные роли барьерных функций, регулирующих состав и свойства микросреды органов и тканей.

Само представление о гомеостазе не соответствует концепции устойчивого (не-колеблющегося) равновесия в организме — принцип равновесия не приложим к сложным физиологическим и биохимическим процессам, протекающим в живых системах. Неправильно также противопоставление гомеостаза ритмическим колебаниям во внутренней среде. Гомеостаз в широком понимании охватывает вопросы циклического и фазового течения реакций, компенсации, регулирования и саморегулирования физиологических функций, динамику взаимозависимости нервных, гуморальных и других компонентов регуляторного процесса. Границы гомеостаза могут быть жесткими и пластичными, меняться в зависимости от индивидуальных возрастных, половых, социальных, профессиональных и иных условий.

Особое значение для жизнедеятельности организма имеет постоянство состава крови — жидкой основы организма (fluid matrix), пo выражению У. Кеннона. Хорошо известна устойчивость ее активной реакции (рН), осмотического давления, соотношения электролитов (натрия, кальция, хлора, магния, фосфора), содержания глюкозы, числа форменных элементов и так далее. Так, например, рН крови, как правило, не выходит за пределы 7,35-7,47. Даже резкие расстройства кислотно-щелочного обмена с патологией накоплением кислот в тканевой жидкости, например при диабетическом ацидозе, очень мало влияют на активную реакцию крови. Несмотря на то, что осмотическое давление крови и тканевой жидкости подвергается непрерывным колебаниям вследствие постоянного поступления осмотически активных продуктов межуточного обмена, оно сохраняется на определенном уровне и изменяется только при некоторых выраженных патологических состояниях.

Сохранение постоянства осмотического давления имеет первостепенное значение для водного обмена и поддержания ионного равновесия в организме (смотри Водно-солевой обмен). Наибольшим постоянством отличается концентрация ионов натрия во внутренней среде. Содержание других электролитов колеблется также в узких границах. Наличие большого количества осморецепторов в тканях и органах, в том числе в центральных нервных образованиях (гипоталамусе, гиппокампе), и координированной системы регуляторов водного обмена и ионного состава позволяет организму быстро устранять сдвиги в осмотическом давлении крови, происходящие, например, при введении воды в организм.

Несмотря на то, что кровь представляет общую внутреннюю среду организма, клетки органов и тканей непосредственно не соприкасаются с ней.

В многоклеточных организмах каждый орган имеет свою собственную внутреннюю среду (микросреду), отвечающую его структурным и функциональным особенностям, и нормальное состояние органов зависит от химического состава, физико-химических, биологических и других свойств этой микросреды. Ее гомеостаз обусловлен функциональным состоянием гистогематических барьеров и их проницаемостью в направлениях кровь→тканевая жидкость, тканевая жидкость→кровь.

Особо важное значение имеет постоянство внутренней среды для деятельности центральной нервной системы: даже незначительные химические и физико-химические сдвиги, возникающие в цереброспинальной жидкости, глии и околоклеточных пространствах, могут вызвать резкое нарушение течения жизненных процессов в отдельных нейронах или в их ансамблях. Сложной гомеостатической системой, включающей различные нейрогуморальные, биохимические, гемодинамические и другие механизмы регуляции, является система обеспечения оптимального уровня артериального давления. При этом верхний предел уровня артериального давления определяется функциональными возможностями барорецепторов сосудистой системы тела, а нижний предел — потребностями организма в кровоснабжении.

К наиболее совершенным гомеостатическим механизмам в организме высших животных и человека относятся процессы терморегуляции; у гомойотермных животных колебания температуры во внутренних отделах тела при самых резких изменениях температуры в окружающей среде не превышают десятых долей градуса.

Различные исследователи по разному объясняют механизмы общебиологического характера, лежащие в основе гомеостаза. Так, У. Кеннон особое значение придавал высшей нервной системе, Л. А. Орбели одним из ведущих факторов гомеостаза считал адаптационно-трофическую функцию симпатической нервной системы. Организующая роль нервного аппарата (принцип нервизма) лежит в основе широко известных представлений о сущности принципов гомеостаза (И. М. Сеченов, И. П. Павлов, А. Д. Сперанский и другие). Однако ни принцип доминанты (А. А. Ухтомский), ни теория барьерных функций (Л. С. Штерн), ни общий адаптационный синдром (Г. Селъе), ни теория функциональных систем (П. К. Анохин), ни гипоталамическое регулирование гомеостаза (Н. И. Гращенков) и многие другие теории не позволяют полностью решить проблему гомеостаза.

В некоторых случаях представление о гомеостазе не совсем правомерно используется для объяснения изолированных физиологических состояний, процессов и даже социальных явлений. Так возникли встречающиеся в литературе термины «иммунологический», «электролитный», «системный», «молекулярный», «физико-химический», «генетический гомеостаз» и тому подобное. Предпринимались попытки свести проблему гомеостаза к принципу саморегулирования. Примером решения проблемы гомеостаза с позиций кибернетики является попытка Эшби (W. R. Ashby, 1948) сконструировать саморегулирующееся устройство, моделирующее способность живых организмов поддерживать уровень некоторых величин в физиологически допустимых границах. Отдельные авторы рассматривают внутреннюю среду организма в виде сложно-цепной системы со многими «активными входами» (внутренние органы) и отдельных физиололгических показателей (кровоток, артериальное давление, газообмен и другое), значение каждого из которых обусловлено активностью «входов».

Перед исследователями и клиницистами на практике встают вопросы оценки приспособительных (адаптационных) или компенсаторных возможностей организма, их регулирования, усиления и мобилизации, прогнозирования ответных реакций организма на возмущающие воздействия. Некоторые состояния вегетативной неустойчивости, обусловленные недостаточностью, избытком или неадекватностью регуляторных механизмов, рассматриваются как «болезни гомеостаза». С известной условностью к ним могут быть отнесены функциональные нарушения нормальной деятельности организма, связанные с его старением, вынужденная перестройка биологических ритмов, некоторые явления вегетативной дистонии, гипер- и гипокомпенсаторная реактивность при стрессовых и экстремальных воздействиях и так далее.

Для оценки состояния гомеостатических механизмов в физиол. эксперименте и в клин, практике применяются разнообразные дозированные функциональные пробы (холодовая, тепловая, адреналиновая, инсулиновая, мезатоновая и другие) с определением в крови и моче соотношения биологически активных веществ (гормонов, медиаторов, метаболитов) и так далее.

Биофизические механизмы гомеостаза

Биофизические механизмы гомеостаза. С точки зрения химической биофизики гомеостаз — это состояние, при котором все процессы, ответственные за энергетические превращения в организме, находятся в динамическом равновесии. Это состояние обладает наибольшей устойчивостью и соответствует физиологическому оптимуму. В соответствии с представлениями термодинамики организм и клетка могут существовать и приспосабливаться к таким условиям среды, при которых в биологической системе возможно установление стационарного течения физико-химических процессов, то есть гомеостаза. Основная роль в установлении гомеостаза принадлежит в первую очередь клеточным мембранным системам, которые ответственны за биоэнергетические процессы и регулируют скорость поступления и выделения веществ клетками.

С этих позиций основными причинами нарушения являются необычные для нормальной жизнедеятельности неферментативные реакции, протекающие в мембранах; в большинстве случаев это цепные реакции окисления с участием свободных радикалов, возникающие в фосфолипидах клеток. Эти реакции ведут к повреждению структурных элементов клеток и нарушению функции регулирования. К факторам, являющимся причиной нарушения гомеостаза, относятся также агенты, вызывающие радикалообразование,- ионизирующие излучения, инфекционные токсины, некоторые продукты питания, никотин, а также недостаток витаминов и так далее.

Одним из основных факторов, стабилизирующих гомеостатическое состояние и функции мембран, являются биоантиокислители, которые сдерживают развитие окислительных радикальных реакций.

Возрастные особенности гомеостаза у детей

Возрастные особенности гомеостаза у детей. Постоянство внутренней среды организма и относительная устойчивость физико-химических показателей в детском возрасте обеспечиваются при выраженном преобладании анаболических процессов обмена над катаболическими. Это является непременным условием роста и отличает детский организм от организма взрослых, у которых интенсивность метаболических процессов находится в состоянии динамического равновесия. В связи с этим нейроэндокринная регуляция гомеостаза детского организма оказывается более напряженной, чем у взрослых. Каждый возрастной период характеризуется специфическими особенностями механизмов гомеостаза и их регуляции. Поэтому у детей значительно чаще, чем у взрослых, встречаются тяжелые нарушения гомеостаза, нередко угрожающие жизни. Эти нарушения чаще всего связаны с незрелостью гомеостатических функций почек, с расстройствами функций желудочно-кишечного тракта или дыхательной функции легких.

Рост ребенка, выражающийся в увеличении массы его клеток, сопровождается отчетливыми изменениями распределения жидкости в организме (смотри Водно-солевой обмен). Абсолютное увеличение объема внеклеточной жидкости отстает от темпов общего нарастания веса, поэтому относительный объем внутренней среды, выраженный в процентах от веса тела, с возрастом уменьшается. Эта зависимость особенно ярко выражена на первом году после рождения. У детей более старших возрастов темпы изменений относительного объема внеклеточной жидкости уменьшаются. Система регуляции постоянства объема жидкости (волюморегуляция) обеспечивает компенсацию отклонений в водном балансе в достаточно узких пределах. Высокая степень гидратации тканей у новорожденных и детей раннего возраста определяет значительно более высокую, чем у взрослых, потребность ребенка в воде (в расчете на единицу массы тела). Потери воды или ее ограничение быстро ведут к развитию дегидратации за счет внеклеточного сектора, то есть внутренней среды. При этом почки — главные исполнительные органы в системе волюморегуляции — не обеспечивают экономии воды. Лимитирующим фактором регуляции является незрелость канальцевой системы почек. Важнейшая особенность нейроэндокринного контроля гомеостаза у новорожденных и детей раннего возраста заключается в относительно высокой секреции и почечной экскреции альдостерона, что оказывает прямое влияние на состояние гидратации тканей и функцию почечных канальцев.

Регуляция осмотического давления плазмы крови и внеклеточной жидкости у детей также ограничена. Осмомолярность внутренней среды колеблется в более широком диапазоне (±50 мосм/л), чем у взрослых ±6 мосм/л). Это связано с большей величиной поверхности тела на 1 кг веса и, следовательно, с более существенными потерями воды при дыхании, а также с незрелостью почечных механизмов концентрации мочи у детей. Нарушения гомеостаза, проявляющиеся гиперосмосом, особенно часто встречаются у детей периода новорожденности и первых месяцев жизни; в более старших возрастах начинает преобладать гипоосмос, связанный главным образом с желудочно-кишечными заболеванием или болезнями ночек. Менее изучена ионная регуляция гомеостаза, тесно связанная с деятельностью почек и характером питания.

Ранее считалось, что основным фактором, определяющим величину осмотического давления внеклеточной жидкости, является концентрация натрия, однако более поздние исследования показали, что тесной корреляции между содержанием натрия в плазме крови и величиной общего осмотического давления при патологии не существует. Исключение составляет плазматическая гипертония. Следовательно, проведение гомеостатической терапии путем введения глюкозосолевых растворов требует контроля не только за содержанием натрия в сыворотке или плазме крови, но и за изменениями общей осмомолярности внеклеточной жидкости. Большое значение в поддержании общего осмотического давления во внутренней среде имеет концентрация сахара и мочевины. Содержание этих осмотически активных веществ и их влияние на водносолевой обмен при многих патологических состояниях могут резко возрастать. Поэтому при любых нарушениях гомеостаза необходимо определять концентрацию сахара и мочевины. В силу вышесказанного у детей раннего возраста при нарушении водно-солевого и белкового режимов может развиваться состояние скрытого гипер- или гипоосмоса, гиперазотемии (Э. Керпель-Фрониуш, 1964).

Важным показателем, характеризующим гомеостаза у детей, является концентрация водородных ионов в крови и внеклеточной жидкости. В антенатальном и раннем постнатальном периодах регуляция кислотно-щелочного равновесия тесно связана со степенью насыщения крови кислородом, что объясняется относительным преобладанием анаэробного гликолиза в биоэнергетических процессах. При этом даже умеренная гипоксия у плода сопровождается накоплением в его тканях молочной кислоты. Кроме того, незрелость ацидогенетической функции почек создает предпосылки для развития «физиологического» ацидоза. В связи с особенностями гомеостаза у новорожденных нередко возникают расстройства, стоящие на грани между физиологическими и патологическими.

Перестройка нейроэндокринной системы в пубертатном периоде также сопряжена с изменениями гомеостаза. Однако функции исполнительных органов (почки, легкие) достигают в этом возрасте максимальной степени зрелости, поэтому тяжелые синдромы или болезни гомеостаза встречаются редко, чаще же речь идет о компенсированных сдвигах в обмене веществ, которые можно выявить лишь при биохимическом исследовании крови. В клинике для характеристики гомеостаза у детей необходимо исследовать следующие показатели: гематокрит, общее осмотическое давление, содержание натрия, калия, сахара, бикарбонатов и мочевины в крови, а также рН крови, рО 2 и рСО 2 .

Особенности гомеостаза в пожилом и старческом возрасте

Особенности гомеостаза в пожилом и старческом возрасте. Один и тот же уровень гомеостатических величин в различные возрастные периоды поддерживается за счет различных сдвигов в системах их регулирования. Например, постоянство уровня артериального давления в молодом возрасте поддерживается за счет более высокого минутного сердечного выброса и низкого общего периферического сопротивления сосудов, а в пожилом и старческом — за счет более высокого общего периферического сопротивления и уменьшения величины минутного сердечного выброса. При старении организма постоянство важнейших физиологических функций поддерживается в условиях уменьшения надежности и сокращения возможного диапазона физиологических изменений гомеостаза. Сохранение относительного гомеостаза при существенных структурных, обменных и функциональных изменениях достигается тем, что одновременно происходит не только угасание, нарушение и деградация, но и развитие специфических приспособительных механизмов. За счет этого поддерживается неизменный уровень содержания сахара в крови, рН крови, осмотического давления, мембранного потенциала клеток и так далее.

Существенное значение в сохранении гомеостаза в процессе старения организма имеют изменения механизмов нейрогуморальной регуляции, увеличение чувствительности тканей к действию гормонов и медиаторов на фоне ослабления нервных влияний.

При старении организма существенно изменяется работа сердца, легочная вентиляция, газообмен, почечные функции, секреция пищеварительных желез, функция желез внутренней секреции, обмен веществ и других. Изменения эти могут быть охарактеризованы как гомеорезис — закономерная траектория (динамика) изменения интенсивности обмена и физиологических функций с возрастом во времени. Значение хода возрастных изменений очень важно для характеристики процесса старения человека, определения его биологического возраста.

В пожилом и старческом возрасте снижаются общие потенциальные возможности приспособительных механизмов. Поэтому в старости при повышенных нагрузках, стрессах и других ситуациях вероятность срыва адаптационных механизмов и нарушения гомеостаза увеличиваются. Такое уменьшение надежности механизмов гомеостаза является одной из важнейших предпосылок развития патологических нарушений в старости.

Вас категорически не устраивает перспектива безвозвратно исчезнуть из этого мира? Вы желаете прожить ещё одну жизнь? Начать всё заново? Исправить ошибки этой жизни? Осуществить несбывшиеся мечты? Перейдите по ссылке:

Гомеостаз — любой саморегулирующийся процесс, с помощью которого биологические системы устремляются к поддержанию внутренней стабильности, приспосабливаясь к оптимальным для выживания условиям. Если гомеостаз успешен, то жизнь продолжается; в противном случае, произойдет бедствие или смерть. Достигнутая стабильность фактически является динамическим равновесием, в котором происходят непрерывные изменения, но преобладают относительно однородные условия.

Особенности и роль гомеостаза

Любая система в динамическом равновесии желает достичь устойчивого состояния, баланса, который противостоит внешним изменениям. Когда такая система нарушена, встроенные регулирующие устройства реагируют на отклонения, чтобы установить новый баланс. Такой процесс является одним из элементов управления с обратной связью. Примерами гомеостатической регуляции являются все процессы интеграции и координации функций, опосредованные электрическими цепями и нервными или гормональными системами.

Другим примером гомеостатической регуляции в механической системе является действие регулятора комнатной температуры или термостата. Сердцем термостата является биметаллическая полоса, которая реагирует на изменения температуры, завершая или нарушая электрическую цепь. Когда помещение охлаждается, то контур завершается и включается обогрев, а температура поднимается. На заданном уровне цепь прерывается, печь останавливается, и температура падает.

Однако биологические системы, имеющие большую сложность, обладают регуляторами, которые сложно сравнивать с механическими устройствами.

Как отмечалось ранее, термин гомеостаз относится к поддержанию внутренней среды тела в узких и жестко контролируемых пределах. Основными функциями, важными для поддержания гомеостаза, являются баланс жидкости и электролита, регулирование кислотной среды, терморегуляция и метаболический контроль.

Контроль температура тела у людей считается отличным примером гомеостаза в биологической системе. Нормальная температура тела человека составляет около 37° C, но различные факторы могут влиять на этот показатель, включая гормоны, скорость метаболизма и болезни, приводящие к чрезмерно высоким или низким температурам. Регулирование температуры тела контролируется областью мозга, называемой Гипоталамус.

Обратная связь о температуре тела переносится через кровоток в мозг и приводит к компенсационным корректировкам в скорости дыхания, уровне сахара в и скорости метаболизма. Потеря тепла у людей обеспечивается уменьшением активности, потоотделением и механизмами теплообмена, которые позволяют большему количеству крови циркулировать вблизи поверхности кожи.

Снижение потерь тепла осуществляется за счет изоляции, уменьшения циркуляции на коже и культурных изменений, таких как использование одежды, жилья и сторонних источников тепла. Диапазон между высокими и низкими уровнями температуры тела составляет гомеостатическое плато — «нормальный» диапазон, который поддерживает жизнь. По мере приближения к любой из двух крайностей, корректирующее действие (через отрицательную обратную связь) возвращает систему в нормальный диапазон.

Концепция гомеостаза также применяется к экологическим условиям. Впервые предложенная американским экологом Робертом Макартуром в 1955 году идея, что гомеостаз в является продуктом сочетания биоразнообразия и большого количества экологических взаимодействий, происходящих между видами.

Такое предположение считалось концепцией, которая могла бы помочь объяснить устойчивость экологической системы, то есть ее сохранение как определенного типа экосистемы с течением времени. С тех пор концепция несколько изменилась, и включила неживую составляющую экосистемы. Этот термин использовался многими экологами для описания взаимности, которая происходит между живыми и неживыми составляющими экосистемы для поддержания статус-кво.

Гипотеза Геи — модель Земли, предложенная английским ученым Джеймсом Лавлоком, которая рассматривает различные живые и неживые составляющие, как компоненты более крупной системы или единого организма, делая предположение, что коллективные усилия отдельных организмов вносят вклад в гомеостаз на планетарном уровне.

Клеточный гомеостаз

Зависят от среды тела, чтобы сохранять жизнеспособность и правильно функционировать. Гомеостаз поддерживает среду тела под контролем и сохраняет благоприятные условия для клеточных процессов. Без правильных условий тела определенные процессы (к примеру, осмос) и белки (к примеру, ферменты) не будут функционировать должным образом.

Почему гомеостаз важен для клеток? Живые клетки зависят от движения химических веществ вокруг них. Химические вещества, такие как кислород, углекислый газ и растворенная пища, необходимо транспортировать в клетки и из них. Это осуществляется процессами диффузии и осмоса, зависящих от баланса воды и соли в теле, которые поддерживаются гомеостазом.

Клетки зависят от ферментов, чтобы ускорить многие химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность и функциональность клеток. Эти ферменты работают лучше всего при определенных температурах, и поэтому снова гомеостаз жизненно важен для клеток, поскольку он поддерживает постоянную температуру тела.

Примеры и механизмы гомеостаза

Вот несколько основных примеров гомеостаза в теле человека, а также поддерживающие их механизмы:

Температура тела

Наиболее распространенным примером гомеостаза у людей является регулирование температуры тела. Нормальная температура тела, как мы писали выше составляет 37° C. Температура выше или ниже нормальных показателей может вызывать серьезные осложнения.

Мышечная недостаточность возникает при температуре 28° C. При 33° C происходит потеря сознания. При температуре 42° C центральная нервная система начинает разрушаться. Смерть наступает при температуре 44° C. Тело контролирует температуру путем выработки или высвобождения избыточного тепла.

Концентрация глюкозы

Концентрация глюкозы относится к количеству глюкозы (сахара в крови), присутствующего в кровотоке. Организм использует глюкозу в качестве источника энергии, но ее избыток или недостаток может вызвать серьезные осложнения. Некоторые гормоны осуществляют регулирования концентрации глюкозы в крови. Инсулин снижает концентрацию глюкозы, в то время как кортизол, глюкагон и катехоламины увеличивают.

Уровни кальция

Кости и зубы содержат приблизительно 99% кальция в организме, в то время как оставшийся 1% циркулируют в крови. Слишком большое или недостаточное содержание кальция в крови имеют негативные последствия. Если уровень кальция в крови слишком сильно снижается, паращитовидные железы активируют свои рецепторы, чувствительные к кальцию, и высвобождают паратиреоидный гормон.

ПТГ сигнализирует костям он необходимости высвобождения кальция, чтобы увеличить его концентрацию в кровотоке. Если уровень кальция увеличивается слишком сильно, щитовидная железа высвобождает кальцитонин и фиксирует избыток кальция в костях, тем самым уменьшая количество кальция в крови.

Объем жидкости

Тело должно поддерживать постоянную внутреннюю среду, а это означает, что ему необходимо регулировать потерю или восполнение жидкости. Гормоны помогают регулировать этот баланс, вызывая экскрецию или удерживание жидкости. Если организму не хватает жидкости, антидиуретический гормон сигнализирует почкам о сохранении жидкости и уменьшает выход мочи. Если организм содержит слишком много жидкости, он подавляет альдостерон и сигнализирует о выделении большего количества мочи.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Внутренняя среда организма – совокупность жидкостей организма, находящихся внутри него, как правило, в определенных резервуарах и естественных условиях и никогда не соприкасающихся с внешней окружающей средой. Термин предложен франц.физиологом Клод Бернаром.
Клетки могут функционировать только в жидко среде. Кровь, тканевая жидкость и лимфа образуют внутреннюю среду организма. Основой внутренней среды организма является кровь, которая доставляет клеткам кислород, питательные вещества и удаляется продукты обмена. Однако кровь непосредственно не соприкасается с клетками организма. В тканях часть плазмы крови покидает кровеносные капилляры и превращается в тканевую жидкость. Избыток тканевой жидкости всасывается лимфотическими капиллярами и в виде лимфы оттекает по лимфатическим сосудам снова в кровь. Таким образом, кровь, тканевая жидкость и лимфа непосредственно циркулируют внутри организма, обеспечивая обмен веществ между клетками тела и окружающей средой. Ученые многих стран мира старались выяснить природу механизмов поддерживающих постоянство внутренней среды человека и высших животных.

Совокупность факторов и механизмов, обеспечивающих это постоянство, получило название – гомеостаза. Гомеостаз – способность биологических систем противостоять изменениям и сохранять динамическое постоянство состава и свойств организма.

Гомеостаз – относительно динамическое постоянство внутренней среды организма, обеспечивающее устойчивость его основных физиологических функций.

Клод Бернар (1878 год) – формулировка понятия гомеостаза.

Уолтер Кеннон ввел термин гомеостаз, его гипотеза – отдельные части организма устойчивы, так как устойчива окружающая их внутренняя среда.

Живой организм – открытая саморегулирующаяся система, которая развивается в тесном взаимодействии с окружающей средой. Изменения среды прямо или косвенно воздействуют на компоненты, вызывая в них соответствующие изменения.

Благодаря механизмам саморегуляции, эти изменения происходят в пределах нормы реакции и не вызывают серьезных нарушений физиологических функций.

Нарушение регуляторных механизмов приводят к срыву компенсаторных возможностей организма, снижению его устойчивости к постоянно меняющимся условиям среды, нарушениям условий гомеостаза и развитию патологий.

Механизмы гомеостаза должны быть направлены на поддержание уровня стационарного состояния, координацию процессов для устранения или ограничения влияния вредных факторов, оптимальное взаимодействие организма и среды в изменившихся условиях существования.

Компоненты гомеостаза:

Компоненты, обеспечивающие клеточные потребности: белки, жиры, углеводы; неорганические вещества; вода, кислород, внутренняя секреция.

Компоненты, влияющие на клеточную активность: осмотическое давление, температура, концентрация водородных ионов.

Виды гомеостаза:

Генетический гомеостаз . Генотип зиготы при взаимодействии с факторами окружающей среды определяет весь комплекс изменчивости организма, его адаптивной способности, то есть гомеостаз. Организм реагирует на изменения условий среды специфически, в пределах наследственно обусловленной нормы реакции. Постоянство генетического гомеостаза поддерживается на основе матричных синтезов, а стабильность генетического материала обеспечивается рядом механизмов (см. мутагенез).

Структурный гомеостаз. Поддержание постоянства состава и целостности морфологической организации клеток, тканей. Полифункциональность клеток повышает компактность и надежность всей системы, увеличивая ее потенциальные возможности. Формирование функций клеток происходит благодаря регенерации.

Регенерация:

1. Клеточная (прямое и непрямое деление)

2. Внутриклеточная (молекулярная, внутриорганоидная, органоидная)

Физико-химический гомеостаз.

Газовый гомеостаз: концентрация кислорода и углекислого газа в организме, обеспечивается системой внешнего дыхания. Факторы, регулирующие внешнее дыхание: минутный объем дыхания альвеолярного воздуха, зависти от активности дыхательного центра; содержание газов в крови и легочных капиллярах; диффузия газов через мембрану клеток крови, равномерный легочный кровоток адекватной вентиляции.

Кислотно-щелочной баланс организма:pH крови = 7.32-7.45 соотношение водородных и гидроксильных ионов зависит от содержания кислот, выступающих в качестве доноров протонов, и амфотерных оснований, являющихся акцепторами. Регуляция его обеспечивается буферными системами, тканевыми белками, коллагеновой субстанцией соединительной ткани, которая способна адсорбировать кислоты.

Осмотические свойства крови: осмотическое давление крови зависит от концентрации раствора и температуры, но не зависит от природы растворенного вещества и растворителя. Постоянство осмотических свойств крови обеспечивается водным балансом. Водный баланс организма поддерживается механизмами поступления воды и солей. Перераспределение воды и солей между клетками и внутриклеточными органоидами, выделение воды и солей в окружающую среду. Основой интеграции всего физико-химического гомеостаза является нейроэндокринная регуляция.

Физиологический гомеостаз.

Тепловой гомеостаз: поддержание содержание тепла. Важным условием теплового баланса служит движение среды, омывающей тело и его части, в котором происходит тепловой обмен, регуляция теплоизоляции обеспечивается за счет притока теплой крови из глубоких областей тела к его поверхности

Система гемостаза: активация свертывающей системы крови, необходимый уровень форменных элементов крови, восстановление свойств стенки сосудов.

Биохимический гомеостаз: поддержание на уровне обменных процессов, в частности анаболизма и катаболизма, баланс процессов синтеза и распада осуществляется путем изменения активности ферментов, скорости ферментативных реакций, индукцией биосинтеза белков и ферментов и регуляцией скорости распада биологически активных веществ.

Иммунологический гомеостаз.

Иммунная система защищает организм от экзогенных веществ, инфекционных агентов, несущих в себе генетически чужеродную информацию, а так же от патологически измененных клеток. Распознавание — разрушение — элиминация. Центральные органы иммунной системы – костный мозг и тимус. Периферические органы – селезенка и лимфоидная ткань. Костный мозг вырабатывает стимулятор антитела продуцентов, который активирует систему B-лимфоцитов, обеспечивающих гуморальное звено иммунитета, а тимус вырабатывает тимозин, активирующий выработку т-лимфоцитов. Поддержание иммунологического гомеостаза должно быть обеспечено необходимой концентрацией Т- и В-лимфоцитов.

Эндокринный гомеостаз: синтез и секреция гормонов, транспорт гормонов, специфический метаболизм гормонов на периферии и их экскреция, взаимодействие гормонов с клетками-мишенями, регуляция и саморегуляция функций желез внутренней секреции.

Все гомеостазы в целом составляют биологический гомеостаз , целостную систему разнообразных функций и показателей, обеспечивающих сохранение и поддержание нормальной жизнедеятельности организма в изменяющихся условиях среды.

Регуляция биологического гомеостаза:

Местная : осуществляется посредством положительных и отрицательных обратных связей, когда изменение одного показателя приводит к изменению другого, характеризуется автономностью, это свойство присуще любому компоненту живой системы.

Гуморальная регуляция , связана с поступлением во внутреннюю среду организма гуморальных факторов — медиаторов, гормонов, биологически активных веществ и т. д. гуморальная система реагирует на внешние воздействия медленно, т.к. не имеет связи с окружающей средой, но дает более стабильный и продолжительный эффект, обеспечивается железами внутренней секреции. На основе гуморальной регуляции развиваются приспособительные реакции на изменение внутренней среды организма.

Нервная регуляция: главный координатор всех биологических процессов, что обусловлено структурными и функциональными особенностями нервной системы: присутствие во всех органах и тканях, непосредственный контакт с внешней средой через рецепторы, высокая возбудимость, лабильность и точная направленность нервных импульсов и большая скорость проведения информации. В основе регуляции приспособительных реакций лежат рефлекторные процессы. Нервная регуляция обеспечивает изменение функциональной активности органов или функций в ответ на внешнее воздействие и адаптацию организма с внешней средой.

Уровни нейроэндокринной регуляции:

1. Мембрана клетки

2. Эндокринные железы

3. Гипофиз

4. Гипоталамус

Включение различных уровней нейрогуморальной регуляции определяется интенсивностью влияния фактора, степенью отклонения физиологических параметров и лабильностью адаптивных систем.

Вопрос 54.

Лучше всего поддерживает гомеостаз. Гомеостаз и его проявления на разных уровнях организации биосистем

В своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов , которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма». В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы . Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром .

Общие сведения

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии . Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

  • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
  • Стремление к равновесию : вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
  • Непредсказуемость : результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.
  • Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция . Осуществляется в почках .
  • Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими , потовыми железами и желудочно-кишечным трактом .
  • Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение , разнообразные терморегулирующие реакции.
  • Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью , инсулином и глюкагоном , выделяемыми поджелудочной железой .

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного , ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление , частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

  1. Отрицательная обратная связь , выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
    • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
    • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
  2. Положительная обратная связь , которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
    • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау , после сильного извержения вулкана в — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в , спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии .

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии , в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву . В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями , насекомыми , грибами . Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома .

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу , межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость . Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность , кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы , различных ионов , кислорода , и отходов — углекислого газа и мочи . Так как эти параметры влияют на химические реакции , которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений , которые не подходят под эту модель — например, анаболизм .

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе , при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза , не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

  • Терморегуляция
    • Может начаться дрожание скелетных мышц, если слишком низкая температура тела.
    • Иной вид термогенеза включает расщепление жиров для выделения тепла .
    • Потоотделение охлаждает тело посредством испарения .
  • Химическая регуляция
    • Поджелудочная железа секретирует инсулин и глюкагон для контроля уровня глюкозы в крови.
    • Лёгкие получают кислород, выделяют углекислый газ .
    • Почки выделяют мочу и регулируют уровень воды и ряда ионов в организме.

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Синонимы :

Смотреть что такое «Гомеостаз» в других словарях:

    Гомеостаз … Орфографический словарь-справочник

    гомеостаз — Общий принцип саморегулирования живых организмов. Перлз настоятельно указывает на важность этого понятия в своей работе The Gestalt Approach and Eye Witness to Therapy . Краткий толковый психолого психиатрический словарь. Под ред. igisheva. 2008 … Большая психологическая энциклопедия

    Гомеостазис (от греч. подобный, одинаковый и состояние), свойство организма поддерживать свои параметры и физиоло гич. функции в определ. диапазоне, основанное на устойчивости внутр. среды организма по отношению к возмущающим воздействиям … Философская энциклопедия

    — (от греч. homoios тот же самый, похожий и греч. stasis неподвижность, стояние), гомеостазис, способность организма или системы организмов поддерживать устойчивое (динамическое) равновесие в изменяющихся условиях среды. Гомеостаз в популяции… … Экологический словарь

    Гомеостазис (от гомео… и греч. stasis неподвижность, состояние), способность биол. систем противостоять изменениям и сохранять динамич. относит, постоянство состава и свойств. Термин «Г.» предложил У. Кен нон в 1929 для характеристики состояний … Биологический энциклопедический словарь

Гомеостаз — это саморегулирующийся процесс, в котором все биологические системы стремятся сохранить стабильность в период адаптации к определенным условиям, оптимальным для выживания. Любая система, находясь в динамическом равновесии, стремится к достижению устойчивого состояния, которое сопротивляется внешним факторам и раздражителям.

Понятие о гомеостазе

Все системы организма должны работать вместе для поддержания правильного гомеостаза внутри тела. Гомеостаз — это регуляция в организме таких показателей, как температура, содержание воды и уровень углекислого газа. Например, сахарный диабет — это состояние, при котором организм не может регулировать уровень глюкозы в крови.

Гомеостаз — это термин, который используется как для описания существования организмов в экосистеме, так и для описания успешного функционирования клеток внутри организма. Организмы и популяции могут поддерживать гомеостаз в условиях поддержания стабильного уровня рождаемости и смертности.

Обратная связь

Обратная связь — это процесс, который происходит, когда системы организма необходимо замедлить или полностью остановить. Когда человек ест, пища поступает в желудок, и начинается пищеварение. В перерывах между приемами пищи желудок работать не должен. Пищеварительная система работает с серией гормонов и нервных импульсов, чтобы остановить и начать выработку секреции кислоты в желудке.

Другой пример отрицательной обратной связи можно наблюдать в случае повышения температуры тела. Регуляция гомеостаза проявляется потоотделением, защитной реакцией организма на перегрев. Таким образом, рост температуры прекращается, и проблема перегрева нейтрализуется. В случае переохлаждения организмом также предусмотрен ряд мер, принимаемых для того, чтобы согреться.

Поддержание внутреннего баланса

Гомеостаз можно определить как свойство организма или системы, которое помогает ему поддерживать заданные параметры в пределах нормального диапазона значений. Это ключ к жизни, и неправильный баланс в поддержании гомеостаза может привести к таким болезням, как гипертония и диабет.

Гомеостаз — это ключевой элемент в понимании того, как устроено человеческое тело. Такое формальное определение характеризует систему, которая регулирует свою внутреннюю среду и стремится поддерживать стабильность и регулярность всех процессов, происходящих в организме.

Гомеостатическое регулирование: температура тела

Контроль температуры тела у человека является хорошим примером гомеостаза в биологической системе. Когда человек здоров, его температура тела колеблется около значения + 37°C, но различные факторы могут повлиять на это значение, в том числе гормоны, скорость обмена веществ и различные заболевания, вызывающие повышение температуры.

В организме регуляция температуры контролируется в части мозга, которая называется гипоталамус. Через кровоток к мозгу осуществляется поступление сигналов о температурных показателях, а также анализ результатов данных по частоте дыхания, уровня сахара в крови и метаболизма. Потеря тепла в организме человека также способствует снижению активности.

Водно-солевой баланс

Независимо от того, сколько воды выпивает человек, организм не раздувается, как воздушный шар, также тело человека не сморщивается, как изюм, если пить очень мало. Наверное, кто-то когда-то об этом хоть раз задумывался. Так или иначе, организм знает, какое количество жидкости нужно сохранить для поддержания нужного уровня.

Концентрация соли и глюкозы (сахара) в организме поддерживается на постоянном уровне (при отсутствии негативных факторов), количество крови в организме составляет около 5 литров.

Регулирование уровня сахара в крови

Глюкоза — это вид сахара, который содержится в крови. В теле человека должен поддерживаться надлежащий уровень глюкозы для того, чтобы человек оставался здоровым. Когда уровень глюкозы становится слишком высоким, поджелудочная железа вырабатывает гормон инсулин.

Если уровень глюкозы в крови опускается слишком низко, печень преобразует гликоген в крови, тем самым повышая уровень сахара. Когда болезнетворные бактерии или вирусы попадают в организм, он начинает бороться с инфекцией прежде, чем патогенные элементы смогут привести к каким-либо проблемам со здоровьем.

Давление под контролем

Поддержание здорового кровяного давления также является примером гомеостаза. Сердце может ощущать изменения в кровяном давлении и посылать сигналы в мозг для обработки. Далее мозг отправляет обратно сигнал к сердцу с инструкцией, как правильно реагировать. Если кровяное давление слишком высокое, его нужно снизить.

Как достигается гомеостаз?

Каким образом человеческий организм регулирует все системы и органы и компенсирует происходящие изменения в окружающей среде? Это происходит благодаря наличию множества естественных датчиков, контролирующих температуру, солевой состав крови, артериальное давление и многие другие параметры. Эти детекторы посылают сигналы в мозг, в главный центр управления, в случае, если некоторые значения отклонились от нормы. После этого запускаются компенсаторные мероприятия для восстановления нормального состояния.

Поддержание гомеостаза невероятно важно для организма. Человеческое тело содержит определенное количество химических веществ, известных как кислоты и щелочи, их правильный баланс необходим для оптимального функционирования всех органов и систем тела. Уровень кальция в крови должен поддерживаться на должном уровне. Поскольку дыхание является непроизвольным, нервная система обеспечивает организму получение столь необходимого кислорода. Когда токсины попадают в вашу кровь, они нарушают гомеостаз организма. Человеческое тело реагирует на это нарушение с помощью мочевыделительной системы.

Важно подчеркнуть, что гомеостаз организма работает автоматически, если система функционирует нормально. Например, реакция на нагревание — кожа краснеет, потому что ее мелкие кровеносные сосуды автоматически расширяются. Дрожь — это ответная реакция на охлаждение. Таким образом, гомеостаз — это не набор органов, а синтез и баланс телесных функций. В совокупности это позволяет поддерживать весь организм в стабильном состоянии.

Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды . Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

  • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
  • Стремление к равновесию : вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
  • Непредсказуемость : результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.
  • Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция . Осуществляется в почках .
  • Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими , потовыми железами и желудочно-кишечным трактом .
  • Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение , разнообразные терморегулирующие реакции.
  • Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью , инсулином и глюкагоном , выделяемыми поджелудочной железой .
  • Регуляция уровня основного обмена в зависимости от пищевого режима.

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного , ультрадианного и инфрадианного ритмов . Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление , частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

  1. Отрицательная обратная связь , выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
    • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
    • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
  2. Положительная обратная связь , которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
    • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия . Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау , после сильного извержения вулкана в — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в , спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии .

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии , в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву . В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями , насекомыми , грибами . Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона . Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома .

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу , межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость . Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

3)ткани, для которых характерно преимущественно или исключительно внутриклеточная регенерация(миокард и ганглиозные клетки центральной нервной системы)

В процессе эволюции сформировались 2 типа регенерации: физиологическая и репаративная.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, солёность , кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы , различных ионов , кислорода , и отходов — углекислого газа и мочи . Так как эти параметры влияют на химические реакции , которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений , которые не подходят под эту модель — например, анаболизм .

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Напишите отзыв о статье «Гомеостаз»

Отрывок, характеризующий Гомеостаз

В половине шестого Наполеон верхом ехал к деревне Шевардину.
Начинало светать, небо расчистило, только одна туча лежала на востоке. Покинутые костры догорали в слабом свете утра.
Вправо раздался густой одинокий пушечный выстрел, пронесся и замер среди общей тишины. Прошло несколько минут. Раздался второй, третий выстрел, заколебался воздух; четвертый, пятый раздались близко и торжественно где то справа.
Еще не отзвучали первые выстрелы, как раздались еще другие, еще и еще, сливаясь и перебивая один другой.
Наполеон подъехал со свитой к Шевардинскому редуту и слез с лошади. Игра началась.

Вернувшись от князя Андрея в Горки, Пьер, приказав берейтору приготовить лошадей и рано утром разбудить его, тотчас же заснул за перегородкой, в уголке, который Борис уступил ему.
Когда Пьер совсем очнулся на другое утро, в избе уже никого не было. Стекла дребезжали в маленьких окнах. Берейтор стоял, расталкивая его.
– Ваше сиятельство, ваше сиятельство, ваше сиятельство… – упорно, не глядя на Пьера и, видимо, потеряв надежду разбудить его, раскачивая его за плечо, приговаривал берейтор.
– Что? Началось? Пора? – заговорил Пьер, проснувшись.
– Изволите слышать пальбу, – сказал берейтор, отставной солдат, – уже все господа повышли, сами светлейшие давно проехали.
Пьер поспешно оделся и выбежал на крыльцо. На дворе было ясно, свежо, росисто и весело. Солнце, только что вырвавшись из за тучи, заслонявшей его, брызнуло до половины переломленными тучей лучами через крыши противоположной улицы, на покрытую росой пыль дороги, на стены домов, на окна забора и на лошадей Пьера, стоявших у избы. Гул пушек яснее слышался на дворе. По улице прорысил адъютант с казаком.
– Пора, граф, пора! – прокричал адъютант.
Приказав вести за собой лошадь, Пьер пошел по улице к кургану, с которого он вчера смотрел на поле сражения. На кургане этом была толпа военных, и слышался французский говор штабных, и виднелась седая голова Кутузова с его белой с красным околышем фуражкой и седым затылком, утонувшим в плечи. Кутузов смотрел в трубу вперед по большой дороге.
Войдя по ступенькам входа на курган, Пьер взглянул впереди себя и замер от восхищенья перед красотою зрелища. Это была та же панорама, которою он любовался вчера с этого кургана; но теперь вся эта местность была покрыта войсками и дымами выстрелов, и косые лучи яркого солнца, поднимавшегося сзади, левее Пьера, кидали на нее в чистом утреннем воздухе пронизывающий с золотым и розовым оттенком свет и темные, длинные тени. Дальние леса, заканчивающие панораму, точно высеченные из какого то драгоценного желто зеленого камня, виднелись своей изогнутой чертой вершин на горизонте, и между ними за Валуевым прорезывалась большая Смоленская дорога, вся покрытая войсками. Ближе блестели золотые поля и перелески. Везде – спереди, справа и слева – виднелись войска. Все это было оживленно, величественно и неожиданно; но то, что более всего поразило Пьера, – это был вид самого поля сражения, Бородина и лощины над Колочею по обеим сторонам ее.
Над Колочею, в Бородине и по обеим сторонам его, особенно влево, там, где в болотистых берегах Во йна впадает в Колочу, стоял тот туман, который тает, расплывается и просвечивает при выходе яркого солнца и волшебно окрашивает и очерчивает все виднеющееся сквозь него. К этому туману присоединялся дым выстрелов, и по этому туману и дыму везде блестели молнии утреннего света – то по воде, то по росе, то по штыкам войск, толпившихся по берегам и в Бородине. Сквозь туман этот виднелась белая церковь, кое где крыши изб Бородина, кое где сплошные массы солдат, кое где зеленые ящики, пушки. И все это двигалось или казалось движущимся, потому что туман и дым тянулись по всему этому пространству. Как в этой местности низов около Бородина, покрытых туманом, так и вне его, выше и особенно левее по всей линии, по лесам, по полям, в низах, на вершинах возвышений, зарождались беспрестанно сами собой, из ничего, пушечные, то одинокие, то гуртовые, то редкие, то частые клубы дымов, которые, распухая, разрастаясь, клубясь, сливаясь, виднелись по всему этому пространству.
Эти дымы выстрелов и, странно сказать, звуки их производили главную красоту зрелища.
Пуфф! – вдруг виднелся круглый, плотный, играющий лиловым, серым и молочно белым цветами дым, и бумм! – раздавался через секунду звук этого дыма.
«Пуф пуф» – поднимались два дыма, толкаясь и сливаясь; и «бум бум» – подтверждали звуки то, что видел глаз.
Пьер оглядывался на первый дым, который он оставил округлым плотным мячиком, и уже на месте его были шары дыма, тянущегося в сторону, и пуф… (с остановкой) пуф пуф – зарождались еще три, еще четыре, и на каждый, с теми же расстановками, бум… бум бум бум – отвечали красивые, твердые, верные звуки. Казалось то, что дымы эти бежали, то, что они стояли, и мимо них бежали леса, поля и блестящие штыки. С левой стороны, по полям и кустам, беспрестанно зарождались эти большие дымы с своими торжественными отголосками, и ближе еще, по низам и лесам, вспыхивали маленькие, не успевавшие округляться дымки ружей и точно так же давали свои маленькие отголоски. Трах та та тах – трещали ружья хотя и часто, но неправильно и бедно в сравнении с орудийными выстрелами.
Пьеру захотелось быть там, где были эти дымы, эти блестящие штыки и пушки, это движение, эти звуки. Он оглянулся на Кутузова и на его свиту, чтобы сверить свое впечатление с другими. Все точно так же, как и он, и, как ему казалось, с тем же чувством смотрели вперед, на поле сражения. На всех лицах светилась теперь та скрытая теплота (chaleur latente) чувства, которое Пьер замечал вчера и которое он понял совершенно после своего разговора с князем Андреем.
– Поезжай, голубчик, поезжай, Христос с тобой, – говорил Кутузов, не спуская глаз с поля сражения, генералу, стоявшему подле него.
Выслушав приказание, генерал этот прошел мимо Пьера, к сходу с кургана.
– К переправе! – холодно и строго сказал генерал в ответ на вопрос одного из штабных, куда он едет. «И я, и я», – подумал Пьер и пошел по направлению за генералом.
Генерал садился на лошадь, которую подал ему казак. Пьер подошел к своему берейтору, державшему лошадей. Спросив, которая посмирнее, Пьер взлез на лошадь, схватился за гриву, прижал каблуки вывернутых ног к животу лошади и, чувствуя, что очки его спадают и что он не в силах отвести рук от гривы и поводьев, поскакал за генералом, возбуждая улыбки штабных, с кургана смотревших на него.

Генерал, за которым скакал Пьер, спустившись под гору, круто повернул влево, и Пьер, потеряв его из вида, вскакал в ряды пехотных солдат, шедших впереди его. Он пытался выехать из них то вправо, то влево; но везде были солдаты, с одинаково озабоченными лицами, занятыми каким то невидным, но, очевидно, важным делом. Все с одинаково недовольно вопросительным взглядом смотрели на этого толстого человека в белой шляпе, неизвестно для чего топчущего их своею лошадью.
– Чего ездит посерёд батальона! – крикнул на него один. Другой толконул прикладом его лошадь, и Пьер, прижавшись к луке и едва удерживая шарахнувшуюся лошадь, выскакал вперед солдат, где было просторнее.
Впереди его был мост, а у моста, стреляя, стояли другие солдаты. Пьер подъехал к ним. Сам того не зная, Пьер заехал к мосту через Колочу, который был между Горками и Бородиным и который в первом действии сражения (заняв Бородино) атаковали французы. Пьер видел, что впереди его был мост и что с обеих сторон моста и на лугу, в тех рядах лежащего сена, которые он заметил вчера, в дыму что то делали солдаты; но, несмотря на неумолкающую стрельбу, происходившую в этом месте, он никак не думал, что тут то и было поле сражения. Он не слыхал звуков пуль, визжавших со всех сторон, и снарядов, перелетавших через него, не видал неприятеля, бывшего на той стороне реки, и долго не видал убитых и раненых, хотя многие падали недалеко от него. С улыбкой, не сходившей с его лица, он оглядывался вокруг себя.
– Что ездит этот перед линией? – опять крикнул на него кто то.
– Влево, вправо возьми, – кричали ему. Пьер взял вправо и неожиданно съехался с знакомым ему адъютантом генерала Раевского. Адъютант этот сердито взглянул на Пьера, очевидно, сбираясь тоже крикнуть на него, но, узнав его, кивнул ему головой.
– Вы как тут? – проговорил он и поскакал дальше.
Пьер, чувствуя себя не на своем месте и без дела, боясь опять помешать кому нибудь, поскакал за адъютантом.
– Это здесь, что же? Можно мне с вами? – спрашивал он.
– Сейчас, сейчас, – отвечал адъютант и, подскакав к толстому полковнику, стоявшему на лугу, что то передал ему и тогда уже обратился к Пьеру.
– Вы зачем сюда попали, граф? – сказал он ему с улыбкой. – Все любопытствуете?
– Да, да, – сказал Пьер. Но адъютант, повернув лошадь, ехал дальше.
– Здесь то слава богу, – сказал адъютант, – но на левом фланге у Багратиона ужасная жарня идет.
– Неужели? – спросил Пьер. – Это где же?
– Да вот поедемте со мной на курган, от нас видно. А у нас на батарее еще сносно, – сказал адъютант. – Что ж, едете?
– Да, я с вами, – сказал Пьер, глядя вокруг себя и отыскивая глазами своего берейтора. Тут только в первый раз Пьер увидал раненых, бредущих пешком и несомых на носилках. На том самом лужке с пахучими рядами сена, по которому он проезжал вчера, поперек рядов, неловко подвернув голову, неподвижно лежал один солдат с свалившимся кивером. – А этого отчего не подняли? – начал было Пьер; но, увидав строгое лицо адъютанта, оглянувшегося в ту же сторону, он замолчал.
Пьер не нашел своего берейтора и вместе с адъютантом низом поехал по лощине к кургану Раевского. Лошадь Пьера отставала от адъютанта и равномерно встряхивала его.
– Вы, видно, не привыкли верхом ездить, граф? – спросил адъютант.
– Нет, ничего, но что то она прыгает очень, – с недоуменьем сказал Пьер.
– Ээ!.. да она ранена, – сказал адъютант, – правая передняя, выше колена. Пуля, должно быть. Поздравляю, граф, – сказал он, – le bapteme de feu [крещение огнем].
Проехав в дыму по шестому корпусу, позади артиллерии, которая, выдвинутая вперед, стреляла, оглушая своими выстрелами, они приехали к небольшому лесу. В лесу было прохладно, тихо и пахло осенью. Пьер и адъютант слезли с лошадей и пешком вошли на гору.
– Здесь генерал? – спросил адъютант, подходя к кургану.
– Сейчас были, поехали сюда, – указывая вправо, отвечали ему.
Адъютант оглянулся на Пьера, как бы не зная, что ему теперь с ним делать.
– Не беспокойтесь, – сказал Пьер. – Я пойду на курган, можно?
– Да пойдите, оттуда все видно и не так опасно. А я заеду за вами.
Пьер пошел на батарею, и адъютант поехал дальше. Больше они не видались, и уже гораздо после Пьер узнал, что этому адъютанту в этот день оторвало руку.
Курган, на который вошел Пьер, был то знаменитое (потом известное у русских под именем курганной батареи, или батареи Раевского, а у французов под именем la grande redoute, la fatale redoute, la redoute du centre [большого редута, рокового редута, центрального редута] место, вокруг которого положены десятки тысяч людей и которое французы считали важнейшим пунктом позиции.
Редут этот состоял из кургана, на котором с трех сторон были выкопаны канавы. В окопанном канавами место стояли десять стрелявших пушек, высунутых в отверстие валов.
В линию с курганом стояли с обеих сторон пушки, тоже беспрестанно стрелявшие. Немного позади пушек стояли пехотные войска. Входя на этот курган, Пьер никак не думал, что это окопанное небольшими канавами место, на котором стояло и стреляло несколько пушек, было самое важное место в сражении.
Пьеру, напротив, казалось, что это место (именно потому, что он находился на нем) было одно из самых незначительных мест сражения.
Войдя на курган, Пьер сел в конце канавы, окружающей батарею, и с бессознательно радостной улыбкой смотрел на то, что делалось вокруг него. Изредка Пьер все с той же улыбкой вставал и, стараясь не помешать солдатам, заряжавшим и накатывавшим орудия, беспрестанно пробегавшим мимо него с сумками и зарядами, прохаживался по батарее. Пушки с этой батареи беспрестанно одна за другой стреляли, оглушая своими звуками и застилая всю окрестность пороховым дымом.
В противность той жуткости, которая чувствовалась между пехотными солдатами прикрытия, здесь, на батарее, где небольшое количество людей, занятых делом, бело ограничено, отделено от других канавой, – здесь чувствовалось одинаковое и общее всем, как бы семейное оживление.
Появление невоенной фигуры Пьера в белой шляпе сначала неприятно поразило этих людей. Солдаты, проходя мимо его, удивленно и даже испуганно косились на его фигуру. Старший артиллерийский офицер, высокий, с длинными ногами, рябой человек, как будто для того, чтобы посмотреть на действие крайнего орудия, подошел к Пьеру и любопытно посмотрел на него.
Молоденький круглолицый офицерик, еще совершенный ребенок, очевидно, только что выпущенный из корпуса, распоряжаясь весьма старательно порученными ему двумя пушками, строго обратился к Пьеру.
– Господин, позвольте вас попросить с дороги, – сказал он ему, – здесь нельзя.
Солдаты неодобрительно покачивали головами, глядя на Пьера. Но когда все убедились, что этот человек в белой шляпе не только не делал ничего дурного, но или смирно сидел на откосе вала, или с робкой улыбкой, учтиво сторонясь перед солдатами, прохаживался по батарее под выстрелами так же спокойно, как по бульвару, тогда понемногу чувство недоброжелательного недоуменья к нему стало переходить в ласковое и шутливое участие, подобное тому, которое солдаты имеют к своим животным: собакам, петухам, козлам и вообще животным, живущим при воинских командах. Солдаты эти сейчас же мысленно приняли Пьера в свою семью, присвоили себе и дали ему прозвище. «Наш барин» прозвали его и про него ласково смеялись между собой.
Одно ядро взрыло землю в двух шагах от Пьера. Он, обчищая взбрызнутую ядром землю с платья, с улыбкой оглянулся вокруг себя.
– И как это вы не боитесь, барин, право! – обратился к Пьеру краснорожий широкий солдат, оскаливая крепкие белые зубы.
– А ты разве боишься? – спросил Пьер.
– А то как же? – отвечал солдат. – Ведь она не помилует. Она шмякнет, так кишки вон. Нельзя не бояться, – сказал он, смеясь.
Несколько солдат с веселыми и ласковыми лицами остановились подле Пьера. Они как будто не ожидали того, чтобы он говорил, как все, и это открытие обрадовало их.
– Наше дело солдатское. А вот барин, так удивительно. Вот так барин!
– По местам! – крикнул молоденький офицер на собравшихся вокруг Пьера солдат. Молоденький офицер этот, видимо, исполнял свою должность в первый или во второй раз и потому с особенной отчетливостью и форменностью обращался и с солдатами и с начальником.

Гомеостаз — любой саморегулирующийся процесс, с помощью которого биологические системы устремляются к поддержанию внутренней стабильности, приспосабливаясь к оптимальным для выживания условиям. Если гомеостаз успешен, то жизнь продолжается; в противном случае, произойдет бедствие или смерть. Достигнутая стабильность фактически является динамическим равновесием, в котором происходят непрерывные изменения, но преобладают относительно однородные условия.

Особенности и роль гомеостаза

Любая система в динамическом равновесии желает достичь устойчивого состояния, баланса, который противостоит внешним изменениям. Когда такая система нарушена, встроенные регулирующие устройства реагируют на отклонения, чтобы установить новый баланс. Такой процесс является одним из элементов управления с обратной связью. Примерами гомеостатической регуляции являются все процессы интеграции и координации функций, опосредованные электрическими цепями и нервными или гормональными системами.

Другим примером гомеостатической регуляции в механической системе является действие регулятора комнатной температуры или термостата. Сердцем термостата является биметаллическая полоса, которая реагирует на изменения температуры, завершая или нарушая электрическую цепь. Когда помещение охлаждается, то контур завершается и включается обогрев, а температура поднимается. На заданном уровне цепь прерывается, печь останавливается, и температура падает.

Однако биологические системы, имеющие большую сложность, обладают регуляторами, которые сложно сравнивать с механическими устройствами.

Как отмечалось ранее, термин гомеостаз относится к поддержанию внутренней среды тела в узких и жестко контролируемых пределах. Основными функциями, важными для поддержания гомеостаза, являются баланс жидкости и электролита, регулирование кислотной среды, терморегуляция и метаболический контроль.

Контроль температура тела у людей считается отличным примером гомеостаза в биологической системе. Нормальная температура тела человека составляет около 37° C, но различные факторы могут влиять на этот показатель, включая гормоны, скорость метаболизма и болезни, приводящие к чрезмерно высоким или низким температурам. Регулирование температуры тела контролируется областью мозга, называемой Гипоталамус.

Обратная связь о температуре тела переносится через кровоток в мозг и приводит к компенсационным корректировкам в скорости дыхания, уровне сахара в и скорости метаболизма. Потеря тепла у людей обеспечивается уменьшением активности, потоотделением и механизмами теплообмена, которые позволяют большему количеству крови циркулировать вблизи поверхности кожи.

Снижение потерь тепла осуществляется за счет изоляции, уменьшения циркуляции на коже и культурных изменений, таких как использование одежды, жилья и сторонних источников тепла. Диапазон между высокими и низкими уровнями температуры тела составляет гомеостатическое плато — «нормальный» диапазон, который поддерживает жизнь. По мере приближения к любой из двух крайностей, корректирующее действие (через отрицательную обратную связь) возвращает систему в нормальный диапазон.

Концепция гомеостаза также применяется к экологическим условиям. Впервые предложенная американским экологом Робертом Макартуром в 1955 году идея, что гомеостаз в является продуктом сочетания биоразнообразия и большого количества экологических взаимодействий, происходящих между видами.

Такое предположение считалось концепцией, которая могла бы помочь объяснить устойчивость экологической системы, то есть ее сохранение как определенного типа экосистемы с течением времени. С тех пор концепция несколько изменилась, и включила неживую составляющую экосистемы. Этот термин использовался многими экологами для описания взаимности, которая происходит между живыми и неживыми составляющими экосистемы для поддержания статус-кво.

Гипотеза Геи — модель Земли, предложенная английским ученым Джеймсом Лавлоком, которая рассматривает различные живые и неживые составляющие, как компоненты более крупной системы или единого организма, делая предположение, что коллективные усилия отдельных организмов вносят вклад в гомеостаз на планетарном уровне.

Клеточный гомеостаз

Зависят от среды тела, чтобы сохранять жизнеспособность и правильно функционировать. Гомеостаз поддерживает среду тела под контролем и сохраняет благоприятные условия для клеточных процессов. Без правильных условий тела определенные процессы (к примеру, осмос) и белки (к примеру, ферменты) не будут функционировать должным образом.

Почему гомеостаз важен для клеток? Живые клетки зависят от движения химических веществ вокруг них. Химические вещества, такие как кислород, углекислый газ и растворенная пища, необходимо транспортировать в клетки и из них. Это осуществляется процессами диффузии и осмоса, зависящих от баланса воды и соли в теле, которые поддерживаются гомеостазом.

Клетки зависят от ферментов, чтобы ускорить многие химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность и функциональность клеток. Эти ферменты работают лучше всего при определенных температурах, и поэтому снова гомеостаз жизненно важен для клеток, поскольку он поддерживает постоянную температуру тела.

Примеры и механизмы гомеостаза

Вот несколько основных примеров гомеостаза в теле человека, а также поддерживающие их механизмы:

Температура тела

Наиболее распространенным примером гомеостаза у людей является регулирование температуры тела. Нормальная температура тела, как мы писали выше составляет 37° C. Температура выше или ниже нормальных показателей может вызывать серьезные осложнения.

Мышечная недостаточность возникает при температуре 28° C. При 33° C происходит потеря сознания. При температуре 42° C центральная нервная система начинает разрушаться. Смерть наступает при температуре 44° C. Тело контролирует температуру путем выработки или высвобождения избыточного тепла.

Концентрация глюкозы

Концентрация глюкозы относится к количеству глюкозы (сахара в крови), присутствующего в кровотоке. Организм использует глюкозу в качестве источника энергии, но ее избыток или недостаток может вызвать серьезные осложнения. Некоторые гормоны осуществляют регулирования концентрации глюкозы в крови. Инсулин снижает концентрацию глюкозы, в то время как кортизол, глюкагон и катехоламины увеличивают.

Уровни кальция

Кости и зубы содержат приблизительно 99% кальция в организме, в то время как оставшийся 1% циркулируют в крови. Слишком большое или недостаточное содержание кальция в крови имеют негативные последствия. Если уровень кальция в крови слишком сильно снижается, паращитовидные железы активируют свои рецепторы, чувствительные к кальцию, и высвобождают паратиреоидный гормон.

ПТГ сигнализирует костям он необходимости высвобождения кальция, чтобы увеличить его концентрацию в кровотоке. Если уровень кальция увеличивается слишком сильно, щитовидная железа высвобождает кальцитонин и фиксирует избыток кальция в костях, тем самым уменьшая количество кальция в крови.

Объем жидкости

Тело должно поддерживать постоянную внутреннюю среду, а это означает, что ему необходимо регулировать потерю или восполнение жидкости. Гормоны помогают регулировать этот баланс, вызывая экскрецию или удерживание жидкости. Если организму не хватает жидкости, антидиуретический гормон сигнализирует почкам о сохранении жидкости и уменьшает выход мочи. Если организм содержит слишком много жидкости, он подавляет альдостерон и сигнализирует о выделении большего количества мочи.

Энциклопедичный YouTube

  • 1 / 5

    Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии . Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды . Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

    Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

    Свойства гомеостаза

    Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

    • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
    • Стремление к равновесию : вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
    • Непредсказуемость : результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.
    • Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — осморегуляция . Осуществляется в почках .
    • Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими , потовыми железами и желудочно-кишечным трактом .
    • Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение , разнообразные терморегулирующие реакции.
    • Регуляция уровня глюкозы в крови. В основном осуществляется печенью , инсулином и глюкагоном , выделяемыми поджелудочной железой .
    • Регуляция уровня основного обмена в зависимости от пищевого режима.

    Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного , ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление , частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

    Механизмы гомеостаза: обратная связь

    Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

    1. Отрицательная обратная связь , выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
      • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
      • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
    2. Положительная обратная связь , которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
      • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

    Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

    Экологический гомеостаз

    В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау , после сильного извержения вулкана в — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в , спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

    Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии .

    Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

    Подобные экосистемы формируют гетерархии , в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву . В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями , насекомыми , грибами . Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома .

    Биологический гомеостаз

    Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

    Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу , межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость . Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

    В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

    Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии , к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

    Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

    Клеточный гомеостаз

    Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов , среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы , а также структуры и активности ферментов . Авторегуляция зависит от

Понятие гомеостаза организма человека в биологии и медицине: определение, свойства, виды и параметры

В организме высших животных выработались приспособления, противодействующие многим влияниям внешней среды, обеспечивающие относительно постоянные условия существования клеток. Это имеет важнейшее значение для жизнедеятельности целостного организма. Иллюстрируем это примерами. Клетки организма теплокровных животных, т. е.

животных, обладающих постоянной температурой тела, нормально функционируют лишь в узких температурных границах (у человека в пределах 36-38°). Сдвиг температуры за пределы этих границ приводит к нарушению жизнедеятельности клеток. Вместе с тем организм теплокровных животных может нормально существовать при значительно более широких колебаниях температуры внешней среды.

Например, полярный медведь может жить при температуре — 70° и +20-30°. Это связано с тем, что в целостном организме регулируется его теплообмен с окружающей средой, т. е. теплообразование (интенсивность, химических процессов, происходящих с освобождением тепла) и теплоотдача. Так, при низкой температуре внешней среды теплообразование увеличивается, а теплоотдача уменьшается.

Поэтому при колебаниях внешней температуры (в некоторых пределах) сохраняется постоянство температуры тела.

Функции клеток организма нормальны лишь при относительном постоянстве осмотического давления, обусловленного постоянством содержания в клетках электролитов и воды. Изменения осмотического давления — его уменьшение или его увеличение — приводят к резким нарушениям функций и структуры клеток.

Организм же как целое может некоторое время существовать и при избыточном поступлении и при лишении его воды, и при больших и малых количествах солей в пище. Это объясняется наличием в организме приспособлений, способствующих поддержанию
постоянства количества воды и электролитов в теле.

В случае избыточного поступления воды значительные ее количества быстро выделяются из организма выделительными органами (почками, потовыми железами, кожей), а при недостатке воды она удерживается в теле.

Равным образом выделительные органы регулируют содержание электролитов в организме: они быстро выводят избыточные их количества или удерживают их в жидкостях организма при недостаточном поступлении солей.

Концентрация отдельных электролитов в крови и в тканевой жидкости, с одной стороны, и в протоплазме клеток — с другой, различна. В крови и в тканевой жидкости содержится больше ионов натрия, а в протоплазме клеток больше ионов калия.

Различие концентрации ионов внутри клетки и вне ее достигается специальным механизмом, удерживающим ионы калия внутри клетки и не позволяющим накапливаться в клетке ионам натрия.

Этот механизм, природа которого еще не ясна, назван натрий-калиевым насосом и связан с процессом обмена веществ клетки.

Клетки организма весьма чувствительны к сдвигам концентрации водородных ионов. Изменение концентрации этих ионов в ту или другую сторону резко нарушает жизнедеятельность клеток.

Для внутренней среды организма характерно постоянство концентрации водородных ионов, зависящее от наличия в крови и тканевой жидкости так называемых буферных систем (стр. 48) и от деятельности органов выделения.

При увеличении содержания кислот или щелочей в крови они быстро выводятся из организма и таким путем поддерживается постоянство концентрации водородных ионов внутренней среды.

Клетки, особенно нервные, очень чувствительны к изменению уровня сахара в крови, служащего важным питательным веществом. Поэтому большое значение для процесса жизнедеятельности имеет постоянство содержания сахара в крови.

Оно достигается тем, что при повышении в крови уровня сахара в печени и мышцах синтезируется из него откладывающийся в клетках полисахарид — гликоген, а при понижении уровня сахара в крови гликоген расщепляется в печени и мышцах и освобождается виноградный сахар, поступающий в кровь.

Постоянство химического состава и физико-химических свойств внутренней среды является важной особенностью организмов высших животных. Для обозначения этого постоянства У. Кеннон предложил термин, получивший широкое распространение, — гомеостаз. Выражением гомеостаза является наличие ряда биологических констант, т. е.

устойчивых количественных показателей, характеризующих нормальное состояние организма.

Такими постоянными по величине показателями являются: температура тела, осмотическое давление крови и тканевой жидкости, содержание в них ионов натрия, калия, кальция, хлора и фосфора, а также белков и сахара, концентрация водородных ионов и ряд других.

Отмечая постоянство состава, физико-химических и биологических свойств внутренней среды, следует подчеркнуть, что оно является не абсолютным, а относительным и динамическим.

Это постоянство достигается непрерывно совершаемой работой ряда органов и тканей, в результате которой выравниваются происходящие под влиянием изменений внешней среды и в результате жизнедеятельности организма сдвиги в составе и физико-химических свойствах внутренней среды.

Роль разных органов и их систем в сохранении гомеостаза различна. Так, система органов пищеварения обеспечивает поступление в кровь питательных веществ в том виде, в каком они могут быть использованы клетками организма.

Система органов кровообращения осуществляет непрерывное движение крови и транспорт различных веществ в организме, в результате чего питательные вещества, кислород и различные химические соединения, образующиеся в самом организме, поступают к клеткам, а продукты распада, в том числе углекислота, выделяемые клетками, переносятся к органам, которые их выводят из организма.

Органы дыхания обеспечивают поступление кислорода в кровь и удаление углекислого газа из организма. Печень и ряд других органов осуществляют значительное число химических превращений — синтез и расщепление многих химических соединений, имеющих значение в жизнедеятельности клеток.

Органы выделения — почки, легкие, потовые железы, кожа — удаляют из организма конечные продукты распада органических веществ и поддерживают постоянство содержания воды и электролитов в крови, а следовательно, в тканевой жидкости и в клетках организма.

В поддержании гомеостаза важнейшая роль принадлежит нервной системе. Чутко реагируя на различные изменения внешней или внутренней среды, она так регулирует деятельность органов и систем, что предупреждаются и выравниваются сдвиги и нарушения, которые происходят или могли бы произойти в организме.

Благодаря развитию приспособлений, обеспечивающих относительное постоянство внутренней среды организма, его клетки менее подвержены изменчивым влияниям внешней среды. Согласно Кл. Бернару, «постоянство внутренней среды является условием свободной и независимой жизни».

Гомеостаз имеет определенные границы. При пребывании, особенно длительном, организма в условиях, которые значительно отличаются от тех, к которым он приспособлен, гомеостаз нарушается и могут произойти сдвиги, несовместимые с нормальной жизнью.

Так, при значительном изменении внешней температуры в сторону как ее повышения, так и понижения, температура тела может повыситься или понизиться и может наступить перегревание или охлаждение организма, приводящее к гибели.

Равным образом, при значительном ограничении поступления в организм воды и солей или полном лишении его этих веществ относительное постоянство состава и физико-химических свойств внутренней среды через некоторое время нарушается и жизнь прекращается.

Высокий уровень гомеостаза возникает лишь на определенных этапах видового и индивидуального развития. Низшие животные не обладают достаточно развитыми приспособлениями для смягчения или устранения влияний изменений внешней среды.

Так, например, относительное постоянство температуры тела (гомойотермия) поддерживается лишь у теплокровных животных. У так называемых холоднокровных животных температура тела близка к температуре внешней среды и представляет переменную величину (пойкилотермия).

У новорожденного животного нет такого постоянства температуры тела, состава и свойств внутренней среды, как у взрослого организма.

Даже небольшие нарушения гомеостаза приводят к патологии, и потому определение относительно постоянных физиологических показателей, таких, как температура тела, артериальное давление крови, состав, физико-химические и биологические свойства крови и т. п., имеет большое диагностическое значение.

Среди свойств, присущих живым существам, упоминают гомеостаз. Этим понятием называют относительное постоянство, характерное для организма. Стоит разобраться детально, для чего нужен гомеостаз, что это такое, и как он проявляется.

Под гомеостазом подразумевают свойство живого организма, позволяющее сохранять важные характеристики в пределах допустимых норм. Для нормального функционирования необходимо постоянство внутренней среды и отдельных показателей.

Внешнее влияние и неблагоприятные факторы приводят к изменениям, что негативно сказывается на общем состоянии. Но организм способен самостоятельно восстанавливаться, возвращая свои характеристики к оптимальным показателям. Это происходит благодаря рассматриваемому свойству.

Рассматривая понятие гомеостаз и выясняя, что это такое, необходимо определить, как реализуется это свойство. Проще всего в этом разобраться на примере клеток. Каждая представляет собой систему, которая характеризуется подвижностью. Под влиянием определенных обстоятельств ее особенности могут меняться.

Для нормальной жизнедеятельности клетка должна обладать теми свойствами, которые оптимальны для ее существования. Если показатели отклоняются от нормы, жизнеспособность снижается. Чтобы не допустить гибели, все свойства должны возвращаться в исходное состояние.

В этом и заключается гомеостаз. Он нейтрализует любые перемены, возникшие вследствие воздействия на клетку.

Определение


Именно их постоянство позволяет поддерживать организм в устойчивом состоянии. Но в дальнейшем была обнаружено, что такая способность присуща любой открытой системе.

Определение гомеостаза изменилось. Теперь так называется саморегуляция открытой системы, которая заключается в поддержании динамического равновесия через осуществление скоординированных реакций. Благодаря им, система сохраняет относительно постоянными параметры, необходимые для нормальной жизнедеятельности.

Этот термин стали употреблять не только в биологии. Он нашел применение в социологии, психологии, медицине и других науках. В каждой из них имеется своя трактовка этому понятию, но суть у них общая — постоянство.

Характеристики


Явлению присущи такие особенности, как:

  1. Стремление к равновесию. Все параметры открытой системы должны находиться в соответствии друг с другом.
  2. Выявление возможностей к адаптации. Прежде, чем параметры будут изменены, система должна установить, есть ли возможность адаптироваться к изменившимся условиям жизнедеятельности. Это происходит путем анализа.
  3. Непредсказуемость результатов. Регуляция показателей не всегда приводит к положительным изменениям.

Рассматриваемое явление представляет собой сложный процесс, осуществление которого зависит от разных обстоятельств. Его протекание обусловлено свойствами открытой системы и особенностями условий ее функционирования.

Применение в биологии


Эта наука приписывает данное свойство всем существам без исключения, независимо от их устройства. Оно характерно одноклеточным и многоклеточным. У одноклеточных проявляется в сохранении постоянства внутренней среды.

У организмов с более сложным строением эта особенность касается отдельных клеток, тканей, органов и систем. Среди параметров, которые должны быть постоянными, можно назвать температуру тела, состав крови, содержание ферментов.

В биологии гомеостаз — это не только сохранение постоянства, но и способность организма приспосабливаться к меняющимся условиям среды.

Биологи различают два типа существ:

  1. Конформационные, у которых организменные показатели сохраняются, независимо от условий. К числу таких относятся теплокровные животные.
  2. Регуляторные, реагирующие на изменения внешней среды и адаптирующиеся к ним. К таким принадлежат земноводные.

При нарушениях в этой сфере восстановление или адаптация не наблюдаются. Организм становится уязвимым и может погибнуть.

Как происходит у человека


Человеческое тело состоит из большого числа клеток, которые взаимосвязаны и образуют ткани, органы, системы органов. Вследствие внешних воздействий в каждой системе и органе могут возникать изменения, которые влекут за собой перемены во всем организме.

Это свойство затрагивает такие параметры, как:

  • температура,
  • содержание питательных веществ,
  • кислотность,
  • состав крови,
  • выведение отходов.

Все эти параметры влияют на состояние человека в целом. От них зависит нормальное протекание химических реакций, способствующих сохранению жизни. Гомеостаз позволяет восстановить прежние показатели после любого воздействия, но не является причиной адаптационных реакций. Это свойство — общая характеристика большого количества процессов, действующих одновременно.

Для крови


Благодаря ей осуществляется снабжение отдельных частей тела кислородом, и производится отток вредных веществ и продуктов обмена.

Если имеются нарушения в крови, то выполнение этих процессов ухудшается, что сказывается на работе органов и систем. От постоянства ее состава зависят все другие функции.

Эта субстанция должна сохранять относительно постоянными следующие параметры:

  • уровень кислотности;
  • осмотическое давление;
  • соотношение электролитов в плазме;
  • количество глюкозы;
  • клеточный состав.

Благодаря наличию способности к поддержанию этих показателей в пределах нормы, они не изменяются даже под влиянием патологических процессов. Незначительные колебания им присущи, и это не вредит. Но они редко превышают нормальные значения.

Это интересно!
Если в данной сфере возникают нарушения, то параметры крови не возвращаются в исходное положение. Это указывает на присутствие серьезных проблем. Организм оказывается неспособным к поддержанию равновесия. В результате возникает риск развития осложнений.

Использование в медицине


В это понятие входят взаимоотношения и взаимодействия всех компонентов, участвующих в реализации регуляторной функции. Оно охватывает обменные процессы, дыхание, кровообращение.

Отличие медицинского термина заключается в том, что наука рассматривает гомеостаз как вспомогательный фактор лечения. При заболеваниях организменные функции нарушаются из-за повреждений органов. Это отражается на всем теле целиком.

Восстановить деятельность проблемного органа удается с помощью терапии. Повышению ее эффективности способствует рассматриваемая способность.

Благодаря процедурам организм сам направляет усилия на ликвидацию патологических явлений, стремясь восстановить нормальные параметры.

При отсутствии возможностей для этого включается механизм адаптации, который проявляется в снижении нагрузок на поврежденный орган. Это позволяет снизить ущерб и не допустить активного прогрессирования болезни. Можно сказать, что такое понятие, как гомеостаз, в медицине рассматривают с практической стороны.

Википедия


Объясняется такой подход тем, что при отсутствии данного свойства живому существу будет трудно приспособиться к меняющимся условиям среды и развиваться в нужном направлении.

А при возникновении нарушений в функционировании существо просто погибнет, поскольку не сумеет вернуться в нормальное состояние.

Важно!
Для того, чтобы процесс осуществлялся, необходимо чтобы все органы и системы работали слаженно. Это обеспечит сохранение всех жизненно важных параметров в нормальных пределах. Если отдельный показатель не поддается регуляции, это указывает на проблемы с реализацией данного процесса.

Примеры


Понять, что собой представляет гомеостаз в организме, помогут примеры этого явления. Одним из них является сохранение постоянной температуры тела. Некоторые изменения ей присущи, но они незначительны.

Серьезное повышение температуры наблюдается лишь при наличии заболеваний. Еще одним примером называют показатели артериального давления. Существенное повышение или понижение показателей возникает при нарушениях здоровья.

При этом организм стремится вернуть нормальные характеристики.

Источник: https://elec-club.ru/appliances/chto-otvechaet-za-podderzhanie-gomeostaza-ponyatie-gomeostaza-organizma-cheloveka-v/

Характеристика, функции, примеры и механизмы поддержания гомеостаза

Гомеостаз — любой саморегулирующийся процесс, с помощью которого биологические системы устремляются к поддержанию внутренней стабильности, приспосабливаясь к оптимальным для выживания условиям.

Если гомеостаз успешен, то жизнь продолжается; в противном случае, произойдет бедствие или смерть.

Достигнутая стабильность фактически является динамическим равновесием, в котором происходят непрерывные изменения, но преобладают относительно однородные условия.

Особенности и роль гомеостаза

Любая система в динамическом равновесии желает достичь устойчивого состояния, баланса, который противостоит внешним изменениям.

Когда такая система нарушена, встроенные регулирующие устройства реагируют на отклонения, чтобы установить новый баланс. Такой процесс является одним из элементов управления с обратной связью.

Примерами гомеостатической регуляции являются все процессы интеграции и координации функций, опосредованные электрическими цепями и нервными или гормональными системами.

Другим примером гомеостатической регуляции в механической системе является действие регулятора комнатной температуры или термостата.

Сердцем термостата является биметаллическая полоса, которая реагирует на изменения температуры, завершая или нарушая электрическую цепь.

Когда помещение охлаждается, то контур завершается и включается обогрев, а температура поднимается. На заданном уровне цепь прерывается, печь останавливается, и температура падает.

Однако биологические системы, имеющие большую сложность, обладают регуляторами, которые сложно сравнивать с механическими устройствами.

Как отмечалось ранее, термин гомеостаз относится к поддержанию внутренней среды тела в узких и жестко контролируемых пределах. Основными функциями, важными для поддержания гомеостаза, являются баланс жидкости и электролита, регулирование кислотной среды, терморегуляция и метаболический контроль.

Контроль температура тела у людей считается отличным примером гомеостаза в биологической системе.

Нормальная температура тела человека составляет около 37° C, но различные факторы могут влиять на этот показатель, включая гормоны, скорость метаболизма и болезни, приводящие к чрезмерно высоким или низким температурам. Регулирование температуры тела контролируется областью мозга, называемой Гипоталамус.

Обратная связь о температуре тела переносится через кровоток в мозг и приводит к компенсационным корректировкам в скорости дыхания, уровне сахара в крови и скорости метаболизма. Потеря тепла у людей обеспечивается уменьшением активности, потоотделением и механизмами теплообмена, которые позволяют большему количеству крови циркулировать вблизи поверхности кожи.

Снижение потерь тепла осуществляется за счет изоляции, уменьшения циркуляции на коже и культурных изменений, таких как использование одежды, жилья и сторонних источников тепла.

Диапазон между высокими и низкими уровнями температуры тела составляет гомеостатическое плато — «нормальный» диапазон, который поддерживает жизнь.

По мере приближения к любой из двух крайностей, корректирующее действие (через отрицательную обратную связь) возвращает систему в нормальный диапазон.

Концепция гомеостаза также применяется к экологическим условиям. Впервые предложенная американским экологом Робертом Макартуром в 1955 году идея, что гомеостаз в экосистемах является продуктом сочетания биоразнообразия и большого количества экологических взаимодействий, происходящих между видами.

Такое предположение считалось концепцией, которая могла бы помочь объяснить устойчивость экологической системы, то есть ее сохранение как определенного типа экосистемы с течением времени.

С тех пор концепция несколько изменилась, и включила неживую составляющую экосистемы.

Этот термин использовался многими экологами для описания взаимности, которая происходит между живыми и неживыми составляющими экосистемы для поддержания статус-кво.

Гипотеза Геи — модель Земли, предложенная английским ученым Джеймсом Лавлоком, которая рассматривает различные живые и неживые составляющие, как компоненты более крупной системы или единого организма, делая предположение, что коллективные усилия отдельных организмов вносят вклад в гомеостаз на планетарном уровне.

Клеточный гомеостаз

Клетки зависят от среды тела, чтобы сохранять жизнеспособность и правильно функционировать. Гомеостаз поддерживает среду тела под контролем и сохраняет благоприятные условия для клеточных процессов. Без правильных условий тела определенные процессы (к примеру, осмос) и белки (к примеру, ферменты) не будут функционировать должным образом.

Почему гомеостаз важен для клеток? Живые клетки зависят от движения химических веществ вокруг них. Химические вещества, такие как кислород, углекислый газ и растворенная пища, необходимо транспортировать в клетки и из них. Это осуществляется процессами диффузии и осмоса, зависящих от баланса воды и соли в теле, которые поддерживаются гомеостазом.

Клетки зависят от ферментов, чтобы ускорить многие химические реакции, поддерживающие жизнедеятельность и функциональность клеток. Эти ферменты работают лучше всего при определенных температурах, и поэтому снова гомеостаз жизненно важен для клеток, поскольку он поддерживает постоянную температуру тела.

Примеры и механизмы гомеостаза

Вот несколько основных примеров гомеостаза в теле человека, а также поддерживающие их механизмы:

Температура тела

Наиболее распространенным примером гомеостаза у людей является регулирование температуры тела. Нормальная температура тела, как мы писали выше составляет 37° C. Температура выше или ниже нормальных показателей может вызывать серьезные осложнения.

Мышечная недостаточность возникает при температуре 28° C. При 33° C происходит потеря сознания. При температуре 42° C центральная нервная система начинает разрушаться. Смерть наступает при температуре 44° C. Тело контролирует температуру путем выработки или высвобождения избыточного тепла.

Концентрация глюкозы

Концентрация глюкозы относится к количеству глюкозы (сахара в крови), присутствующего в кровотоке.

Организм использует глюкозу в качестве источника энергии, но ее избыток или недостаток может вызвать серьезные осложнения. Некоторые гормоны осуществляют регулирования концентрации глюкозы в крови.

Инсулин снижает концентрацию глюкозы, в то время как кортизол, глюкагон и катехоламины увеличивают.

Уровни кальция

Кости и зубы содержат приблизительно 99% кальция в организме, в то время как оставшийся 1% циркулируют в крови. Слишком большое или недостаточное содержание кальция в крови имеют негативные последствия. Если уровень кальция в крови слишком сильно снижается, паращитовидные железы активируют свои рецепторы, чувствительные к кальцию, и высвобождают паратиреоидный гормон.

ПТГ сигнализирует костям он необходимости высвобождения кальция, чтобы увеличить его концентрацию в кровотоке. Если уровень кальция увеличивается слишком сильно, щитовидная железа высвобождает кальцитонин и фиксирует избыток кальция в костях, тем самым уменьшая количество кальция в крови.

Объем жидкости

Тело должно поддерживать постоянную внутреннюю среду, а это означает, что ему необходимо регулировать потерю или восполнение жидкости. Гормоны помогают регулировать этот баланс, вызывая экскрецию или удерживание жидкости.

Если организму не хватает жидкости, антидиуретический гормон сигнализирует почкам о сохранении жидкости и уменьшает выход мочи.

Если организм содержит слишком много жидкости, он подавляет альдостерон и сигнализирует о выделении большего количества мочи.

Источник: https://NatWorld.info/raznoe-o-prirode/harakteristika-funkcii-primery-i-mehanizmy-podderzhanija-gomeostaza

Понятие гомеостаза

Сазонов В.Ф. Понятие гомеостаза

Введение

Одним из важнейших свойств живых организмов является постоянство их внутренней среды, которая может существенно отличаться по своему составу от внешней среды, окружающей организм. Например, рыбы, живущие в солёной морской воде, имеют менее солёную внутреннюю среду, и наоборот, рыбы, живущие в пресной воде, сохраняют свою внутреннюю среду более солёной по сравнению с окружающей их водой.

Представление о постоянстве внутренней среды организма было введено в физиологию и медицину французским физиологом Клодом Бернаром. В 1878 г. он сформулировал гипотезу об относительном постоянстве внутренней среды живых организмов. И только в 1929 (1932) г.

американский физиолог Уолтер Кэннон предложил для обозначения постоянства внутренней среды организма термин “гомеостаз”.

Он показал, что способность организма к поддержанию гомеостаза обеспечивается специальными системами регуляции, которые можно рассматривать по-отдельности как связанные между собой «системы гомеостаза».

Гипоталамус — главная нервная структура, поддерживающая гомеостаз организма. Для этого у него существует своя рецептивная система и центры гомеостатической регуляции.

Определение понятия

Гомеостаз в широком значении — это явление поддержания постоянного уравновешенного состояния открытой динамической системы вопреки возмущающим воздействиям на неё.

способности различных открытых систем сохранять постоянство своего внутреннего состояния при наличии возмущающих воздействий

Источник: https://vikent.ru/enc/595/

способности различных открытых систем сохранять постоянство своего внутреннего состояния при наличии возмущающих воздействий

Источник: https://vikent.ru/enc/595/

Гомеостаз в биологическом значении — это поддержание постоянства внутренней среды организма.

Гомеостаз в общем смысле — это сохранение динамического равновесия системы в борьбе с отклонениями её значимых констант от заданных параметров.

 © 2013-2018 Сазонов В.Ф. © 2013-2016 kineziolog.bodhy.ru. © 2016-2018 kineziolog.su.

  • Гомеокинез — это совокупность процессов, обеспечивающих гомеостаз.
  • Смысл гомеокинеза — поддержание гомеостатических констант в заданных пределах.
  • Способ поддержания гомеостатических констант в заданных пределах — противодействие отклонениям гомеостатических констант от физиологической нормы.
  • Примеры гомеостатического контроля заданных параметров (гомеостатических констант):
  • на уровне организма — артериальное давление (АД), базальная температура тела, объём циркулирующей крови и множество других параметров;
  • на уровне межклеточного пространства (на примере плазмы крови) — содержание кислорода, углекислоты, глюкозы, K+, Na+, Ca2+, Н+ и множество других;
  • на уровне клеток — объём клеток и их органоидов, концентрация ионов (например, K+, Na+ и Ca2+), а также макроэргических соединений (например, АТФ).

Изменения гомеостатических констант

Значения гомеостатических констант не являются абсолютной нормой. Они могут изменяться под воздействием условий окружающей среды и выходить на уровень нового «коридора нормы».

Так, например, считается, что количество сахара (глюкозы) в крови может колебаться в пределах 80-100 мг/дл (это норма), а низкое содержание сахара в крови (менее 60-70 мг/дл) — это уже гипогликемия.

Концентрация сахара (глюкозы) в крови — это системообразующий фактор углеводного гомеостаза. Его концентрация должна поддерживаться на постоянном уровне в довольно узких пределах в качестве «гомеостатической константы». Значительное снижение его содержания в крови приводит к гипогликемической коме — потере сознания из-за недостаточного снабжения клеток мозга глюкозой.

Но вот массовое обследование пришлого населения в условиях Азиатского Севера показало, что содержание сахара (глюкозы) в крови у этих людей находится на нижней границе нормы.

У отдельных лиц, постоянно сталкивающихся с экстремальными факторами высоких широт (например, работающих на открытом воздухе в зимних условиях), количество сахара в крови может снижаться до 45-50 мг/дл.

Кроме низкого содержания сахара, никаких признаков гипогликемии нет, организм здоров и работоспособен. Такие случаи наблюдались в Антарктиде.

Анализ причин этого явления показал, что в условиях хронического напряжения снижается почечный барьер для сахара, т.е. тот уровень его в крови, при превышении которого сахар начинает появляться в моче. Также в крови оказалось несколько повышено содержание молочной и в меньшей степени пировиноградной кислоты. Выявлены изменения со стороны ключевых ферментов углеводного обмена.

В таких случаях можно сказать, что данная детерминантная система перешла на новый уровень гомеостаза.

Содержание липидных фракций в крови в условиях Заполярья оказалось выше, чем в средних широтах. Повышенным оказалось содержание общих липидов, свободных жирных кислот, липопротеидов различных классов и др. На Севере жиры начинают использоваться в большей степени, а углеводы — в меньшей степени как энергетический материал.

Можно сделать важный вывод о том, что углеводный гомеостаз работает как соподчиненная система белее высокого уровня системной организации — энергетического гомеостаза.

Несмотря на повышенное содержание липидов в крови, при этом не создается условий, благоприятствующих развитию атеросклероза.

Это связано с тем, что у пришлого населения Заполярья в большей степени увеличено содержание ЛПВП (неатерогенной фракции липидов), чем ЛПНП и ЛПОНП (атерогенной фракции). Выше активность липопротеиновой липазы — фермента, превращающего ЛПОНП в ЛПВП, т.е. в неопасные фракции липидов.

Итак, обмен углеводов и липидов в организме следует рассматривать как единое целое, точнее как взаимосвязанные составные части энергетического обмена.

На Крайнем Севере выше артериовенозная разность для свободных жирных кислот (суммарной фракции ЛПНП и ЛПОНП) и ниже для сахара, чем в условиях средних широт. Все это дает основание считать, что при длительном напряжении организма реализуется новая программа действия: переключение энергетического обмена с углеводного типа на липидный.

Отмечено также снижение содержания в крови водорастворимых витаминов, таких как В1, В2 и С. Для них, как и для сахара крови, почечный барьер также ниже, чем в средних широтах. Дополнительное введение витаминов в виде различных фармакологических препаратов (витаминных драже, напитков и др.) не приводит к стойкому повышению содержания их в крови, т.е.

выше уровня почечного барьера. Такой гиповитаминоз на Севере не патология, а местная норма. Мы можем считать его местной гомеостатической константой. Несмотря на пониженное содержание водорастворимых витаминов в крови, активность ферментов, в которые эти витамины входят как кофакторы, такая же, как в средних широтах.

В целом отмеченные изменения гомеостатических констант носят адаптационный характер и целесообразны для конкретного климата, для конкретной местности.

Источник: Панин Л. Е. Системные представления о гомеостазе // Бюллетень СО РАМН. 2007. №5. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sistemnye-predstavleniya-o-gomeostaze (дата обращения: 12.11.2018).

Механизмы поддержания гомеостаза

Системы гомеостаза — подробный образовательный ресурс по гомеостазу.

Источник: http://kineziolog.su/content/ponyatie-gomeostaza

Гомеостаз — это… Что такое Гомеостаз?

Гомеоста́з (др.-греч.

ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

Гомеостаз популяции — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.

Американский физиолог Уолтер Кеннон (Walter B.

Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма».

В дальнейшем этот термин распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в 1878 году французским учёным Клодом Бернаром.

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Свойства гомеостаза

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

  • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
  • Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
  • Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим.

Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов.

Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Основная статья: Обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

  1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
    • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
    • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
  2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
    • Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи.

Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность».

Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз

Экологический гомеостаз наблюдается в климаксовых сообществах с максимально возможным биоразнообразием при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове.

Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов.

Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь.

Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву.

В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами.

Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона.

Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз

Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость. Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.

В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде.

Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр.

Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда как холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно.

Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии.

Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Клеточный гомеостаз

Регуляция химической деятельности клетки достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой цитоплазмы, а также структуры и активности ферментов. Авторегуляция зависит от температуры, степени кислотности, концентрации субстрата, присутствия некоторых макро- и микроэлементов.

Гомеостаз в организме человека

Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь.

В их числе такие параметры, как температура, солёность, кислотность и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи.

Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм.

Другие сферы

Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

Актуарий может говорить о рисковом гомеостазе, при котором, к примеру, люди, у которых на машине установлены незаклинивающие тормоза, не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого они не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

Социологи и психологи могут говорить о стрессовом гомеостазе — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая стресс, если «естественного» уровня стресса недостаточно.

Примеры

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

См. также

Источник: https://dic.academic.ru/dic.nsf/ruwiki/17295

Гомеостаз определение биология. Понятие гомеостаза организма человека в медицине и биологии

Гомеостаз
(от греч.

— подобный, одинаковый + состояние, неподвижность) — относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций живого организма; сохранение постоянства видового состава и числа особей в биоценозах; способность популяции поддерживать динамическое равновесие генетического состава, что обеспечивает ее максимальную жизнеспособность. (БСЭ
)

Гомеостаз
— постоянство характеристик, существенных для жизнедеятельности системы, при наличии возмущений во внешней среде; состояние относительного постоянства; относительная независимость внутренней среды от внешних условий. (Новосельцев В.Н.)

Гомеостаз —
способность открытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия.

Американский физиолог Уолтер Брэдфорд Кэннон (Walter B. Cannon) в 1932 году в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных физиологических процессов, которое поддерживают большинство устойчивых состояний организма».

Слово «гомеостазис
» можно перевести как «сила устойчивости».

Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в биологии. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство внутренней среды. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде.

Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.
Комплексные системы — например, организм человека — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать.

Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится адаптироваться к изменениям среды и развиваться.

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами: — Нестабильность: системы тестирует, каким образом ей лучше приспособиться. — Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.

— Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза в млекопитающих: — Регуляция количества минеральных веществ и воды в теле, — осморегуляция. Осуществляется в почках. — Удаление отходов процесса обмена веществ, — выделение.

Осуществляется экзокринными органами — почками, лёгкими, потовыми железами. — Регуляция температуры тела. Понижение температуры через потоотделение, разнообразные терморегулирующие реакции. — Регуляция уровня глюкозы в крови.

В основном осуществляется печенью, инсулином и глюкагоном, выделяемыми поджелудочной железой.

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим.

Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов.

Так, даже находясь в гомеостазе, температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

Механизмы гомеостаза: обратная связь

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, или фидбека, на которые реагирует система:
1.

Отрицательная обратная связь
, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.

Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи.

Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры.

2. Положительная обратная связь
, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.

Например, в нервах пороговый электрический потенциал вызывает генерацию намного большего потенциала действия. Свёртывание крови и события при рождении можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи.

Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность».

Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой эвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

Экологический гомеостаз
наблюдается в климаксовых сообществах с максимально доступной биологической вариативностью при благоприятных условиях среды.

В нарушенных экосистемах, или субклимаксовых биологических сообществах — как, например, остров Кракатау, после сильного извержения вулкана в 1883 — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой экосистемы было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове.

Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией.

В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в 1983, спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь.

Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными видами осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного.

В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через эпидемию). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются потенциальной ёмкостью экосистемы и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в репродуктивный успех которого в условиях микросреды его специфической экологической ниши вкладывается больше энергии.
Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют гетерархии, в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря листьев у зрелого тропического дерева даёт место для новой поросли и обогащает почву.

В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ света на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого бактериями, насекомыми, грибами.

Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция микроклиматов или гидрологических циклов экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного дренажа в рамках биологического региона.

Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической стабильности биологического региона, или биома.

Биологический гомеостаз
выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.
Внутренняя среда организма включает в себя организменные жидкости — плазму крови, лимфу, межклеточное вещество и цереброспинальную жидкость.

Сохранение стабильности этих жидкостей жизненно важно для организмов, тогда как её отсутствие приводит к повреждению генетического материала.
В отношении любого параметра организмы делятся на конформационные и регуляторные. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде.

Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, теплокровные животные сохраняют постоянную температуру тела, тогда холоднокровные демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают поведенческими приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. Рептилии, к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно.

Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии.

Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, лежит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

Гомеостаз в организме человекаРазные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь, в их числе такие параметры, как температура, и солёность, и кислотность, и концентрация питательных веществ — глюкозы, различных ионов, кислорода, и отходов — углекислого газа и мочи. Так как эти параметры влияют на химические реакции, которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.
Гомеостаз нельзя считать причиной процессов эти бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических явлений, которые не подходят под эту модель — например, анаболизм. (Из Интернета
)

Гомеостаз
— относительная динамическая устойчивость характеристик внутренней среды биологических и социальных (надбиологических) объектов.
Применительно к компании
гомеостаз
— это устойчивость внутренних процессов при минимуме усилий персонала. (Королев В.А.
)

Гомеостат

Гомеостат
— механизм поддержания динамического постоянства функционирования системы в заданных пределах. (Степанов А.М.
)

Гомеостат
(др.-греч.

— подобный, одинаковый + стоящий, неподвижный) — механизм обеспечения гомеостаза, ансамбль сигнально-регуляторных связей, которые координируют деятельность и взаимодействие частей компании
, а также корректируют её поведение в отношениях с изменчивой внешней средой в целях обеспечения гомеостаза.

Синоним архаичного термина «управление», который в компаниях низших уровней эволюции традиционно понимается как командование и, соответственно, механизм обеспечения прохождения и выполнения команд; т.е. выполняющего только часть функций гомеостата. (Королев В.А.
)

Гомеостат
— самоорганизующаяся система, моделирующая способность живых организмов поддерживать некоторые величины в физиологически допустимых границах. Предложен в 1948 английским ученым в областях биологии и кибернетики У. Р. Эшби (W. R. Ashby), к-рый сконструировал его в виде устройства, состоящего из четырех электромагнитов, имеющих перекрестные обратные связи. (БСЭ
)

Гомеостат
— аналоговое электромеханическое устройство, моделирующее свойство живых организмов поддерживать некоторые свои характеристики (напр., температуру тела, содержание кислорода в крови) в допустимых пределах. Принцип гомеостата используется для определения оптимальных значений параметров технических систем автоматического регулирования (напр., автопилотов). (БЭКМ
)

«В связи с вопросом об эффективном количестве общественной информации следует отметить как один из самых поразительных фактов в жизни государства, что в ней крайне мало действенных гомеостатических процессов

. Во многих странах распространено мнение, что свободная конкуренция сама является гомеостатическим процессом, т.е.

что на вольном рынке эгоизм торговцев, каждый из которых стремится продать как можно дороже и купить как можно дешевле, в конце концов приведет к устойчивой динамике цен и будет способствовать наибольшему общему благу.

Это мнение связано с “утешительным” воззрением, что частный предприниматель, стремясь обеспечить свою собственную выгоду, является в некотором роде общественным благодетелем и поэтому заслуживает больших наград, которыми общество его осыпает. К сожалению, факты говорят против этой простодушной теории. Рынок — игра.

Она строго подчинена общей теории игр
, которую разработали фон Нейман и Моргенштерн. Эта теория основана на допущении, что на любой стадии игры каждый игрок, исходя из доступной ему информации, играет согласно вполне разумной стратегии, которая в конце концов должна обеспечить ему наибольшее математическое ожидание выигрыша.

Это — рыночная игра, в которую играют вполне разумные и совершенно беззастенчивые дельцы. Даже при двух игроках теория сложна, хотя она приводит часто к выбору определенного направления игры. Но при трех игроках во многих случаях, а при многих игроках в подавляющем большинстве случаев результат игры характеризуется крайней неопределенностью и неустойчивостью

Источник: https://bogemasamara.ru/gomeostaz-opredelenie-biologiya-ponyatie-gomeostaza-organizma-cheloveka/

Вопросы здорового питания | Государственное учреждение «Минский городской центр гигиены и эпидемиологии»

Правильное (здоровое) питание является неотъемлемой частью здорового образа жизни, основные правила которого должны закладываться с самого детства и придерживаться которых необходимо в течение всей жизни. К сожалению, в настоящее время в нашей стране растет количество людей, имеющих избыток массы тела и страдающих ожирением. В настоящее время эта проблема наиболее актуальна в отношении детей и молодежи, т.к. от лишнего веса и ожирения страдают почти 30% населения, половине из них нет и 18 лет.

Рациональное питание — важнейшее непременное условие профилактики не только болезней обмена веществ, но и многих других. Для нормального роста, развития и поддержания жизнедеятельности организму необходимы белки, жиры, углеводы, витамины и минеральные соли в нужном ему количестве.

Рациональное питание предусматривает, с учетом физиологической потребности организма, удовлетворение во всех пищевых веществах и энергии. Рекомендуемые величины потребности человека в пищевых веществах и энергии определены для всех групп трудоспособного населения в зависимости от интенсивности труда, пола и возраста. Установлена также средняя потребность в пищевых веществах пожилых и старых людей, а также для детского населения, беременных женщин и кормящих матерей.

Рациональное или адекватное питание (лат.rationalis – разумный, осмысленный) – это физиологически полноценное питание здоровых людей, которое соответствует энергетическим, пластическим, биохимическим потребностям организма, обеспечивает постоянство внутренней среды организма (гомеостаз) и поддерживает функциональную активность органов и систем, сопротивляемость к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды на оптимальном уровне в различных условиях его жизнедеятельности.

Законы рационального (адекватного) питания

1. Закон энергетической адекватности питания.

Энергетическая ценность рациона питания должна соответствовать энергетическим затратам организма с учётом возраста, пола, состояния здоровья, специфики выполняемой работы.

2. Закон нутриентной (в том числе пластической) адекватности питания.

В пищевом рационе должны присутствовать в необходимых количествах все жизненно важные (эссенциальные) вещества для пластических целей и регуляции физиологических функций, притом содержание и соотношение этих веществ (нутриентов) должно быть оптимально сбалансированным, что и определяет их усвояемость и эффект действия. Нарушение биологических соотношений последних приводит к блокированию синтеза ферментов, гормонов, специфических антител, белков и отдельных структур органов и тканей организма. Адекватность питания обеспечивается разнообразием продуктов в рационе. В суточном рационе должны быть 6 групп продуктов:

  1. молоко и молочные продукты;
  2. мясо, птица, рыба, яйцо;
  3. хлебобулочные, крупяные, макаронные и кондитерские изделия;
  4. жиры;
  5. картофель и овощи;
  6. фрукты, ягоды, натуральные соки.

3. Закон энзиматической адекватности питания.

Химический состав пищи, ее усвояемость и перевариваемость должны соответствовать ферментным системам организма. При нарушении закона энзиматической адекватности, то есть, если в ЖКТ отсутствуют адекватные химической структуре пищи ферменты, происходит нарушение пищеварения и всасывания. Отсутствие фермента, угнетение его образования или снижение функциональной активности ведет к возникновению энзимопатий.

4. Закон биотической адекватности питания

Пища должна быть безвредной и не содержать патогенных микроорганизмов, а также ксенобиотиков (пестициды, тяжёлые металлы, нитраты, нитриты, нитрозамины, синтетические химические соединения, полициклические ароматические углеводы, микотоксины), радионуклидов, в количествах, не превышающих допустимых уровней.

Продукты – зеркальное отражение окружающей и производственной среды. Чем выше загрязненность окружающей среды, тем выше загрязненность продуктов питания. Острое или хроническое действие на организм ксенобиотиков, поступающих с пищей, приводит к пищевым отравлениям.

5. Закон биоритмологической адекватности питания.

Необходимо соблюдать рациональный режим питания в соответствии с биологическими и социальными ритмами. Данный закон подразумевает построение питания с учетом циклической деятельности пищеварительного тракта, а также влияния ритмов деятельности других органов и систем на процессы пищеварения.

Исходя из этого существуют основные принципы рационального питания:

  1. Суточный рацион должен содержать достаточное количество белков, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ. Количество белка в рационе должно соответствовать физиологической норме – 1-1,5 г на 1кг веса. Животный белок должен составлять не менее 60% от суточного количества белка (обязательно присутствие в рационе постного мяса, рыбы, яиц, молока и кисломолочных продуктов).
  2. Оптимальное количество жиров – 0,8-1,0 г на 1 кг веса в сутки. Жиры дольше задерживаются в желудке, уменьшают возбудимость головного мозга, устраняя чувство голода. Растительные жиры повышают активность ферментов, стимулирующих процесс распада жира в организме. В рационе от общего количества жиров должно быть 30-35% растительных масел для приготовления пищи и добавления в салаты.
  3. Желательно ограничить количество углеводов до 3-3,5 г на 1 кг веса в сутки, прежде всего за счет простых углеводов: сахар, сладости.
  4. Количество приемов пищи в течение дня должно быть не менее 4-5 (3 основных приема пищи и 2 дополнительные, представленные свежими фруктами и овощами, лучше в сыром виде).
  5. Интервалы между приемами пищи не должны превышать 3,5-4 часа.
  6. Количество свободной жидкости не менее 1-1,5л в сутки (при отсутствии противопоказаний). Пить и использовать для приготовления пищи лучше всего бутилированную или фильтрованную дома воду. Для питья можно использовать минеральную негазированную воду с наименьшей степенью минерализации, свежеотжатые соки, чай, кофе. Лучше не употреблять кофе натощак, после 18 часов желательно не употреблять зеленый чай, чай каркадэ, кофе, соки из кислых фруктов.
  7. Утром натощак желательно выпить стакан жидкости комнатной температуры. Интервал между последним приемом жидкости и едой должен быть 20-30 минут, между едой и последующим приемом жидкости не менее 30 минут. Оптимальное соотношение между твердой и жидкой частями пищи во время одного приема должно быть не менее 2:1. Последний прием жидкости – за 1-1,5 часа до сна.
  8. Последний прием пищи — за 2,5-3 часа до сна.
  9. Есть не спеша, тщательно пережевывая пищу.
  10. Старайтесь избегать в одном блюде сочетаний: белковые продукты (мясо, птица, рыба, морепродукты) и продукты, богатые углеводами (крупы, хлеб, отруби, картофель, сладкие фрукты и ягоды).
  11. Предпочтительно ограничить потребление соли до 5-7 г в сутки.
  12. Питание должно быть максимально разнообразным. В желудочно-кишечном тракте человека присутствует достаточное количество ферментов, способных расщепить различные продукты.
  13. Избегайте многокомпонентных блюд. За один прием не смешивайте более 3-4 видов продуктов (не считая специи и растительное масло).
  14. Особенно полезны овощи, содержащие пектин и клетчатку. Они создают чувство насыщения, регулируют функцию кишечника, выводят шлаки. К ним относятся капуста, кабачок, редис, томаты, огурцы, тыква, листовая зелень.
  15. Овощи можно употреблять сырыми, тушеными, вареными, приготовленными на пару и на гриле. Свежие овощи предпочтительнее употреблять с растительным маслом (подсолнечным, оливковым, льняным). При варке овощей вода не должна полностью закрывать их поверхность. Соль, растительное масло и натуральные специи лучше добавлять на заключительном этапе приготовления пищи.
  16. Мясо, птицу, рыбу можно запекать, готовить на пару, гриле. Употреблять данные продукты лучше с растительным гарниром. Кожицу птицы и рыбы желательно в пищу не употреблять.
  17. Способы приготовления продуктов (по убыванию качества): гриль (аэрогриль, гриль в печи СВЧ, барбекю, мангал), приготовление пищи на пару, запекание в духовке, соленое, вяленое, отварное, тушеное.
  18. Хлеб обязательно должен присутствовать в рационе, лучше всего зерновой, с отрубями, белковый.
  19. Соусы лучше использовать домашнего приготовления с овощами, пряности – натуральные: лавровый лист, перец горошком, петрушка, кинза, сельдерей, гвоздика, тмин, чеснок, укроп, гвоздика, имбирь.

Для профилактики появления избыточной массы и ожирения кроме питания большое значение имеет физическая активность. Наиболее предпочтительны плавание, велоспорт, лыжи, танцы, заниматься которыми лучше всей семьей.

Информационно-образовательные материалы

Лечение гипергидроза, потливости ботоксом, диспортом

Ботокс

  • Ботокс 1 ED, США

    350 280 руб
  • Ксеомин 1 ED, Германия

    310 248 руб
  • Ботулакс 1 ED, Корея

    280 224 руб
  • Лечение повышенной потливости – Ботокс (100 единиц)

    22000 17600 руб

Почему потеем

Потоотделение – это  естественный механизм терморегуляционной системы: он предохраняет от перегрева и поддерживает гомеостаз. Чрезмерное  потоотделение способно доставить человеку массу неудобств, существенно снижая качество жизни, вызывая проблемы и комплексы, как физические, так и психологические. Избыток пота создает условия для развития массы патологических микроорганизмов, которое неизменно сопровождается неприятным запахом. 

Два вида гипергидроза

  • тотальный или общий гипергидроз, проявляющийся обильным потоотделением всего тела;
  • локализованный: возникает на локальных участках – подмышечных впадинах, крупных складках кожи, ладонях, подошвах. 

Причины и проявления гипергидроза

Проявления гипергидроза зависят от вида заболевания и причин возникновения. Главный симптом – чрезмерно обильное потоотделение, сопровождающееся специфическим зловонным запахом. При тотальном гипергидрозе сильно потеет всё тело, при локальном – подмышки, коленные и локтевые сгибы, кожа головы, стопы, что обусловлено повышенной возбудимостью нервных окончаний. Генерализованный гипергидроз без видимой причины является поводом для срочного обращения за медицинской помощью. К основным причинам обильного потоотделения относятся:

  1. Нарушения работы нервной системы.
  2. Эндокринные патологии, в частности – нарушения функции щитовидной железы.
  3. Сахарный диабет.
  4. Сосудистые патологии – артериальная гипертензия, сосудистая дистония, инсульт и т.п.
  5. Ежемесячные колебания гормонального фона.
  6. Климактерический синдром.
  7. Ожирение.
  8. Острые инфекционные заболевания, сопровождающиеся лихорадкой –туберкулез, малярия, бруцеллез, ротовирусные инфекции.
  9. Злокачественные новообразования.
  10. Острая интоксикация организма, возникающая в результате отравления ядовитыми грибами или фосфорорганическими соединениями.
  11. Аксиллярный или наследственный гипергидроз.
  12. Алкоголизм и прием наркотических препаратов.
  13. Стрессовые ситуации. 

Фотографии нашей косметологии

Лечение гипергидроза: классические методы

Если гипергидроз не является симптомом серьезного соматического заболевания, то лечение повышенной потливости в медицине включает следующие варианты консервативной терапии:

  1. Медикаментозная терапия. Используются лекарственные препараты, выбор которых зависит от проявлений заболевания и наличия индивидуальных противопоказаний. Транквилизаторы, антидепрессанты, седативные препараты показаны пациентам с лабильным складом нервной системы – они помогают преодолеть ежедневный стресс, который часто является причиной возникновения гипергидроза.
  2. Психотерапия. Основным психотерапевтическим методом является гипноз, благодаря которому человек на подсознательном уровне избавляется от страхов и комплексов. Умение держать под контролем свои эмоции помогает справиться с повышенным потоотделением.
  3. Физиотерапия. Лечение потливости включает водолечение, которое оказывает тонизирующее и общеукрепляющее действие на нервную систему человека. Водолечение включает хвойные и соляные ванны, контрастный душ, подводный душ-массаж. Эффективным методом лечения является лекарственный электрофорез, который основывается на сочетании постоянного тока с ионами лекарственного препарата, снижающего выделение пота.
  4. Использование антиперспирантов. Антиперспирант – косметическое средство местного действия, в состав которого входят такие химические вещества как формальдегид, салициловая кислота, цинк, этиловый спирт, триклозан, которые временно блокируют работу желез, выводящих пот наружу. Антиперспиранты могут спровоцировать побочные реакции – аллергический дерматит, отеки в местах нанесения. 

Инновационные методы лечения: ботокс против гипергидроза 

Современная косметология предлагает избавиться от такой проблемы, как гипергидроз, с помощью ботокса или идентичного ему препарата — диспорта. Препараты различаются концентрацией действующего вещества – ботулотоксина. Воздействие ботоксом — эффективная и щадящая методика, благодаря которой можно решить проблему обильного потоотделения на длительный период. Как происходит блокировка выделения пота? Ботулинический нейротоксин парализует нервные окончания потовых желез, следовательно, нарушается цепочка передачи нервных импульсов и деятельность потовых желез временно приостанавливается. В таком «заблокированном» состоянии они находятся продолжительное время – от 6 до 8 месяцев, после чего их функции возобновляются. Гипегидроз перестает беспокоить пациента на несколько месяцев. При необходимости после окончания действия препарата курс повторяют. 

Преимущества использования инъекций ботокса против гипергидроза 

  1. Высокая эффективность. Гипергидроз нейтрализуется уникальным препаратом ботокс буквально за один сеанс, нет необходимости в длительном курсе лечения. Нейротоксин обладает не поверхностным, а глубинным действием, надежно блокируя нервные окончания потовых желез. Результат инъекций проявляется уже через несколько дней.
  2. Простота применения. Одной – двух процедур достаточно, чтобы забыть о неприятных симптомах гипергидроза на длительный период. В течение 6-8 месяцев пациент может вести активный образ жизни, активно заниматься спортом, посещать жаркие страны, не вспоминая о проблеме гипергидроза, так как его проявления полностью исчезают.
  3. Безопасность . Если инъекции ботокса делает опытный врач-косметолог, соблюдая все необходимые меры предосторожности и учитывая противопоказания, то процедура абсолютно безопасна для здоровья и не вызывает негативных побочных реакций.
  4. Быстрый восстановительный период. После процедуры пациент может вести обычный образ жизни, не требуется соблюдения определенных правил. Действие препарата проявляется уже через несколько дней после введения, останавливая патологическое потоотделение.
  5. Отсутствие хирургического вмешательства. Процедура введения ботулотоксину не требует специальной подготовки. Инъекции делаются сверх тонкой иглой, которая не оставляют следов на коже. 

Как проводится процедура введения ботокса 

  1. Этап первичного осмотра врачом-косметологом, включающий в себя:
  • постановку диагноза;
  • установление причин патологического потоотделения;
  • определение противопоказаний к проведению процедуры. 
  1. Врач проводит тестирование на определение конкретной области потоотделения. Тестируют те проблемные зоны, куда планируется делать инъекции: подмышечные впадины, ладони, стопы, иногда лицо, кожа на голове.
  2. Маркировка участков кожи: места для введения ботокса помечаются точками.
  3. Нанесение местной анестезии на область инъекций
  4. Этап непосредственного введения лечебного препарата с помощью тончайших игл. Если зона потоотделения обширная, врачу-косметологу предстоит сделать большое количество уколов. 

Противопоказания к использованию ботокса при гипергидрозе 

  • повышенная чувствительность к ботулотоксину;
  • беременность и период лактации;
  • инфекционные заболевания в остром периоде, сопровождающиеся симптомами лихорадки;
  • заболевания, сопровождающиеся нарушением свертываемости крови;
  • повышенная кровоточивость;
  • лечение серьезными препаратами – стероидными гормонами, антибиотиками, иммуномодуляторами;
  • нарушения целостности кожного покрова, воспаления в местах предполагаемых инъекций.

Специалисты по направлению

Ответы на частые вопросы от пациентов

Прочие услуги

от организма человека к социумам и биосфере Земли – тема научной статьи по философии, этике, религиоведению читайте бесплатно текст научно-исследовательской работы в электронной библиотеке КиберЛенинка

II. ФИЛОСОФИЯ И ГУМАНИТАРНЫЕ НАУКИ В ОБЩЕЙ ПОСТНЕКЛАССИЧЕСКОЙ ПАРАДИГМЕ

DOI: 10.12737/12001

ЭВОЛЮЦИЯ ПОНЯТИЯ ГОМЕОСТАЗА В РАМКАХ ТРЁХ ПАРАДИГМ: ОТ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА К СОЦИУМАМ И БИОСФЕРЕ ЗЕМЛИ

В.Г. БУДАНОВ*, А.А. ХАДАРЦЕВ**, О.Е. ФИЛАТОВА***, Ю.М. ПОПОВ****

*МГУ им. М.В. Ломоносова, Институт философии РАН, ул. Волхонка, 14, стр.5, Москва, Россия, 119991 ФГБОУ ВПО «Тульский государственный университет, медицинский институт»,

ул. Болдина, 128, Тула, Россия, 300012 БУ ВО «Сургутский государственный университете», ул. Ленина, 1, Сургут, Россия, 628400 Физический институт им. П.Н. Лебедева РАН, Ленинский пр., 53, Москва, Россия, 119991

Аннотация. Проблема философской и общенаучной интерпретации гомеостаза остается дискуссионной вот уже 150 лет. Работы К. Бернера, У.Б. Кэннона и П.К. Анохина заполнили основы философии гомеостаза, но не обеспечили формальное описание этого состояния организма. Одновременно в рамках третьей парадигмы раскрывается новое понимание хаоса, который в современной философии трактуется только как детерминированный хаос. Представлены прогнозы развития социумов и человечества будущего в аспекте анализа настоящего. Представлена расширенная трактовка гомеостаза в её историческом и смысловом развитии. Дается доказательство общности в динамике поведения отдельного организма и целого социума.

Ключевые слова: гомеостаз, эволюция, социум, биосфера.

FROM HUMAN ORGANISM TO SOCIETY AND EARTH’S BIOSPHERE: EVOLUTION OF TERM OF HOMEOSTASIS WITHIN THE FRAMEWORK OF THREE PARADIGMS

V.G. BUDANOV*, A.A. KHADARTSEV *, O.E. FILATOVA***, U.M. POPOV****

*Lomonosov MSU, Institute of Philosophy of the Russian Academy of Sciences,

Volhonka st., 14, b.15, Moscow, Russia, 119991 **Tula State University, Medical Institute, Boldin st., 128, Tula, Russia, 300012 ***Surgut state University, Lenin pr., 1, Surgut, Russia, 628405 Physical Institute. PN Lebedev, Russian Academy of Sciences, Leninsky pr. 53, Moscow, Russia, 119991

Abstract. The problem of philosophical and scientific interpretation of homeostasis has been discussed for more than 150 years. The works of Claude Bernard, W.B. Cannon and P.K. Anokhin fill the basic philosophy of homeostasis, but that works have not provided a formal description of the condition of organism. At the same time within the framework of the third paradigm a new insights of chaos which in modern philosophy is treated only as deterministic chaos are offered. Some forecasts for the development of society and humanity in the future in terms of the analysis of the present are presented. An expanded interpretation of homeostasis in its historical and semantic de-

velopment is presented. The proof of the commonness in dynamics of behavior of individual organism and the whole society is given.

Key words: homeostasis, evolution, society, biosphere.

Введение. Термин «гомеостаз» сейчас используется как для биологических систем, так и для социально-политических. Особое значение он приобретает в философии, когда мы говорим об устойчивости тех или иных философских концепций. В нашем случае речь идёт о «постнекласси-ке» В.С. Степина [11,12] и о некотором «квазиаттракторе» этого направления в философии в аспекте развития третьей парадигмы [2-9,15,18-21]. Предпосылки понимания гомеостаза как особого состояния внутренней среды живого организма, отличного от внешней среды, впервые начал вводить Клод Бернар (1813-1878). Основные положения своей теории он изложил в известной работе «Введение в экспериментальную медицину» (Bernard C. Introduction a la medicine Experimentale. Paris,1952. Оriginal, 1864), в которой отмечал «Постоянство или стойкость внутренней среды, гармонический набор процессов, являются условием свободной жизни организма». При этом впервые стали значимыми к понятиям — «регуляция», «живые системы с особыми свойствами», которые в дальнейшем для специалистов в области общей теории систем (ОТС) и биофизиков, работающих в области неравновесных систем, послужили основой для развития многих новых направлений ОТС, кибернетики и синергетики. В конечной цели развития этих наук мы приходим и к постнеклассике и, в целом, к третьей парадигме, которые обусловили новое понимание гомеостаза и стационарных режимов биосистем, и социальных систем в целом [15,21]. Это понимание базируется на новой трактовке и представлении самого понятия «постоянство» и «стойкость». В рамках третьей парадигмы возникает вопрос: как следует трактовать постоянство внутренней среды: как dx/dt=0 (х — вектор состояния системы), как неизменность функций распределения f(x), или как непрерывное и хаотическое

движение x(t) в фазовом пространстве состояний (ФПС)? В последнем случае мы говорим о хаосе параметров системы, или о неопределенности f(x) со временем (это предлагал В. С. Степин, но его идея не была поддержана мировым философским сообществом) [1,11,12].

Значительно позже, спустя 100-150 лет наука начала детализировать понятия внутренней среды (как глубокий, антиэнтропийный уход от традиционного термодинамического равновесия) и свободной (независимой от внешней среды) жизни организма. Полная свобода в смысле проживания в любых экологических условиях может получиться только у человека с его особым, постоянным (в смысле запоминания событий, памяти) состоянием этой самой внутренней среды и максимальной (за счёт искусственных средств) приспособляемостью к внешней среде (человек сейчас живёт даже в космосе!). В социуме ведется учёт состояний общества с помощью истории, социологии, философии и это тоже память. После работ К. Бернара в первой половине 20-го века, У. Кеннон (18711945), анализируя особенности висцеральных функций живого организма (на примере пищеварения) и ряда нейрогуморальных процессов вводит понятие саморегуляции физиологических процессов [17]. В своей известной работе «Мудрость тела» (Cannon W. «The Wisdom of the Body». New York, 1963 (original, 1932)) он впервые вводит понятие «гомеостазиса» [17]. Расширяя это понятие до общих кибернетических рубежей У.Эшби (1903-1972) начал говорить о гомеостазисе (как свойстве исходно чело-векомерных систем) для любых сложных систем, находящихся в динамическом равновесии. Можно сказать, что Эшби первый в 50-х годах заговорил о гомеостазе социальных систем и философских концепций. Позже Т. Кун декларирует законы о смене парадигм. Однако, само понятие динамиче-

ского равновесия сейчас в рамках третьей парадигмы существенно пересматривается и дополняется. При этом с химической или физической точки зрения, например, это понятие базируется на существовании устойчивого среднего значения <х> и флуктуации параметров x(t) системы вокруг этого среднего <x>, что для сложных биосистем и социумов, систем третьего типа (СТТ) — совершенно невозможно. Это связано с постоянной эволюцией СТТ, т. е. сам гомеостаз (как условное равновесие) эволюционирует в ФПС. Более того, традиционное (в рамках детерминизма или стохастики) понятие равновесия не применимо для гомеостаза (как и понятия постоянства и стойкости внутренней среды). Сейчас очень сложно говорить о гомеостазе социальных систем или о системе морали и нравственности. Последняя вообще размывается, когда мы говорим о геноциде еврейского или белорусского народа во 2-ю мировую войну (нормы морали, ее квазиаттракторы — вышли далеко за границы возможного!).

Таким образом, понятие гомеоста-зиса возникло из наблюдений и исследований физиологов, но было значительно расширено на многие биологические и социальные (философские) системы -complexity, которые подобны организму человека. Особенно это все изменилось после возникновения и развития постнеклассики, третьей парадигмы и теории хаоса-самоорганизации (ТХС). В результате такого развития, т. е. расширения этого понятия, мы приходим первоначально (с 1969 г. — от первых работ H.Haken) к синергетическим системам, которые обладают особыми свойствам и которые весь 20-й век в рамках ОТС (начиная от Л. фон Берталанфи) пытались изучать и описывать именно в рамках детерминизма и стохастики, что соответствует гомеостазу К. Бернара [1,3,6,9].

В рамках этой хронологии, мы обязательно должны говорить и о теории функциональных систем организма (ФСО) человека, созданной П.К. Анохиным и разрабатываемой его научной школой, которая

очень похожа на динамику социумов, т.к. там тоже есть цель, средства и гомеостати-ческое регулирование [1-3,7,15,18-21]. Однако, эта область знаний о предтечах синергетики — особая область, требующая отдельного большого разговора, т. к. сама синергетика неизбежно должна подойти к созданию третьей парадигмы и отойти в своём описании биосистем от детерминизма и стохастики, в которых она упорно пребывает, почему её и присоединяют к complexity [7-9,14,15]. Новое понимание гомеостаза (в рамках ТХС) требует и нового понимания особых свойств всех сложных биосистем (а вместе с ними и социальных систем, биосферы Земли, Вселенной).

1. Биосистемы и социумы — другой мир и другая наука. В ходе развития самого понятия гомеостазиса всегда вне пределов обсуждения оставалась проблема особых свойств объектов, подобных организму человека, которые обладают особыми свойствами гомеостатических объектов. Надо отметить, что до конца 20-го века к этим особым свойствам относили следующие свойства (в том числе и в представлениях К. Бернара, У. Кеннона, и У. Эшби): гетерогенность таких сред, их способность к саморегуляции и некоторому развитию; наличие механизмов, которые устойчиво поддерживают различные градиенты (неоднородности по температуре, концентрации, давлению) в указанных внутренних средах (в свободной жизни организма) [1-5,10,17]. Именно эта свобода (от термодинамического равновесия, общепринятого в физике и химии) возникла из-за устойчивого существования разных градиентов. И самым большим признаком свободы биосистем является градиент температуры. Как только организм зафиксировал свою внутреннюю температуру (36,6°С по Кеннону — это и есть мудрость тела), так с этого и началась свобода (в том числе и в работе мысли и сознания человека — нет переохлаждения или перегревания мозга — он работает нормально и всегда!). В этом аспекте мы говорим об эволюции понятия гомеостаза и об эволюции самого гомеостаза (переход от хладнокровных к

теплокровным) [5,18-21]. Для социумов аналогом t=36,6=const является постоянство прироста всех трех координат, описывающих любое общество: х1 — национальный валовой продукт; х2 — численность населения и х3 — число (качество) интеллектуальной элиты социума (последнее для РФ -большая проблема).

Однако, любая свобода (в первую очередь от термодинамического равновесия) требует создания устойчивых потоков и градиентов и главные из них — энергетические (пищевые, тепловые, возникновение искусственного для человека его внешнего гомеостаза в виде крова — жилья). Только при обеспечении физиологических и психических свобод (в том числе и за счёт искусственных сред — жилых помещений) начинаются другие свободы: в получении и обмене информацией, передвижения, образования — различными группами населения. Реализуются социальные и политические свободы, сообществ и даже отдельных индивидуумов. Именно гомеостазис дает различные свободы человеческому телу и духу, свободный выбор из множества реальностей и возможностей только тех, которые оптимизируют жизнь каждого живого существа и особенно человека. Свобода и мудрость самого человека начались со свободы перемещения, доступа к знаниям, политических и социальных свобод. Человек сейчас значительно расширил себе свободы, а это значит, что расширил и гомео-стаз, его возможности. Вместе с этим го-меостазом развивается и эволюция человека, его «развертывание» в плане социальной, экологической и информационной свобод. Объективно: эволюция гомеостаза социума — это главная задача любого правительства и всех членов любого общества. В этом смысле модель США — тупиковая, т.к. около 80% взрослого населения далека от науки, знаний и какого-либо понимания философии [2,4,7-10,13-15].

Сейчас мы в человеческих средах (сообществах) вступаем в эпоху борьбы за различные ресурсы: энергетические (нефть, газ, уран), воду, территорию (для получе-

ния пищи) и, наконец, за информационные ресурсы. Эти ресурсы способны поддержать внутреннюю (физиологическую и психическую) среду отдельного человека и отдельных сообществ (стран), что по большому счету, относится к обеспечению го-меостазиса (отдельного человека и целых стран). В этом смысле РФ — это самая свободная страна, т.к. она не зависит от ресурсов других сообществ, но нам не хватает понимания такой независимости! Без ресурсного обеспечения поддержать внутреннюю среду организма каждого человека [7,14] на планете Земля не удастся, оно определяет качество жизни, уровень медицинского обеспечения, уровень психического благополучия. Без этого невозможна и эволюция всего человечества, поэтому сейчас следует расширить понятие эволюции гомеостаза не только за счет изучения внутренних механизмов работы организма отдельного человека (его физиологических, биофизических характеристик), но и за счет гомеостазирования внешней среды, в которой обитает конкретный человек (экономика, экология, политика…). Внешняя среда сейчас представляет реальную угрозу для каждого человека и всего человечества из-за нарастающего конфликта между мировыми потребителями и мировыми возможностями [1-3,7-9,13,20].

Очевидно, что по отдельным позициям (например, энергоресурсам) глобальный изоморфизм невозможен. Северным народам необходимо больше энергоресурсов и поэтому они должны быть лучше подготовлены к глобальным катаклизмам на Планете, когда природный (биосферный) гомеостаз будет нарушен, например, из-за эффекта «.ядерной зимы». «Мудрость тела» человечества может быть заключена в том, что отдельные части этого «тела», Россия, в частности, могут лучше сохраниться, чем другие. Гомеостатика требует удержания параметров внешней и внутренней среды в определенных границах , и делать это надо мудро, с привлечением сознания (на уровне всей РФ). Может быть, попридержать доступные энергоресурсы

для их использования в будущем, а сейчас — торговать возобновляемыми ресурсами. Например, продавать 2-3 км3 байкальской воды (в т.ч. и за рубеж) и на этом удвоить ВВП? Или, наконец, построить два железнодорожных пути (параллельно) из Азии в Европу и перевозить все товары туда и обратно, имея на этом дивиденды, превышающие продажу нефти и газа за рубеж. Или начать активное производство малых АЭС (например, используя химпотенциал, где 96% К.П.Д.) для обеспечения электроэнергией всех отдаленных поселков России (если обрушится единая энергосистема). Или наладить грузоперевозки по Северу РФ из Европы в США (через Берингов пролив, как об этом мечтали Рузвельт и Сталин), да и Северный морской путь уже давно надо открыть для широкого использования островными государствами (Япония и т.д.) [5,15,20,21].

В целом, планов огромное число и они все должны улучшить гомеостаз России не только сейчас, но и в любом будущем (включая падение гигантских астероидов). Надо проявить «мудрость тела» в виде собственного тела — России, а не жить в страхе от того, что скажет дядя Сэм или старушка Европа. Пора уже собственным сознанием обеспечить себе гомеостаз, включая и наращивание запасов продуктов питания. Россия огромная и многоплановая страна, но мы живём как бездельники на необозримой собственной территории. Надо выразить признательность за эти просторы своим предкам (и царям, и СССР), выразить осуждение социальным временщикам (в лице М. Горбачёва и Б. Ельцина) за развал и уничтожение этой огромной страны. Надо серьёзно начать заниматься социальным, политическим, но главное знаниевым гомеостазом собственной страны и собственного народа, который должен быть культурным, образованным и понимающим. Чтобы каждый твердо знал: будущее его детей и внуков, их гомеостаз должны быть сформированы сегодня и навсегда [2-4,6,9,10,13].

Нам нельзя уподобляться живущим без перспектив на будущее, временщикам, когда сиюминутное благополучие не создаёт никаких резервов на будущий гомеостаз (вспомним, что внешний долг США — более 17 трл. дол. и долг внутренний около 85 трл. дол). Общество потребления обречено на самоуничтожение или трансформацию в будущее знаниевое, синергетическое, постиндустриальное общество (ЗСПО). Однако такой переход может произойти быстро (и катастрофически) или по сценарию медленного гниения. Последнее мы сейчас наблюдаем с США и Европой. Ни перспективных законов для жизнедеятельности, ни способов продления своего существования эти регионы мира не демонстрируют. Их гомеостаз ежеминутный, скоротечный и не может быть образцом для подражания в странах, где имеется реальная интеллектуальная элита. Тем более не стоит поддерживать эту иллюзию шикарной жизни сейчас и в будущем. Пример США краткосрочен и не заразителен. Общество (безумного) потребления не имеет будущего и пора уже это всем жителям РФ осознать (хотя говорить громко и вслух об этом никто пока не решается) [12,21].

Борьбу за существование, за устойчивый гомеостаз никто не отменял, а к суровым переменам следует готовиться заранее. Тем более, что мы резко ухудшаем внешнюю среду обитания (об этом уже было сказано много и надо прислушиваться к пяти заветам Вернера Эбелинга! Сейчас мы резко сокращаем невозобновляемые ресурсы [1,16], и резко увеличиваем энтропию на планете Земля.

Недостаток воды, электроэнергии, других ресурсов — быстро могут превратить цивилизацию в первобытное общество. Устойчивость (по К. Бернару) должна поддерживаться «мудростью тела»», а точнее сознанием всех членов социума и его правителями (но не Горбачёвыми, хрущевыми и ельциными!).

2. Основные свойства и принципы организации биосистем и социумов. В целом, в рамках третьей парадигмы, ТХС,

нового понимания устойчивости и эволюции мы сейчас расширяем понятие гомео-стаза от отдельного организма до биосферы Земли и человечества в целом. В будущем, при образовании искусственных экосистем на планетах Солнечной системы (Марсе, спутниках Юпитера и Сатурна), понятие гомеостаза придется расширять и на объекты Космоса. Однако, и в космосе нам придется организовывать искусственные среды, которые способны обеспечить гомеостаз в аспекте физиологии, психики, социальной комфортности и т.д., который также эволюционирует в пределах биосферы Земли (и жизни отдельного человека). Это новые понятия — компартментализация, хаос (мерцание), эволюция, телеологич-ность и выход за пределы трёх, десяти или даже двадцати сигм. Они составляют основу третьей парадигмы, ТХС и требуют изменения сознания человека и человечества. Отметим, что коммунизм И. Сталина и фашизм А. Гитлера — это выход за 10 сигм от общего развития социума, но они реально превзошли. Причем идеализированный коммунизм Сталина в целом — это будущее ЗСПО, а фашизм — это окно в феодализм. Однако и коммунизм, и фашизм породило капиталистическое общество, они вышли из капитализма, но разнонаправлено — вперед и назад.

В целом, рассматривая понятие го-меостаза человека и целых урбанизированных экосистем в условиях Космоса (искусственных экосистем) мы постоянно должны помнить о необходимости поддержания устойчивых потоков энергии и, как следствия, трофических потоков. Иными словами в Космосе (а мы сейчас пока путешествуем на комфортном корабле Земля, который был получен нами даром, без усилий) гомеостаз отдельного организма человека будет требовать создания особых искусственных потоков во внешней среде. В противном случае наступит термодинамическое равновесие в виде смерти отдельного человека или целой экосистемы (в космосе). Все это расширяет границы применения понятия гомеостаза от гомеоста-

за организма отдельного человека до го-меостаза колонии человека в искусственных (в условиях космоса) экосистемах. В этих случаях тоже нужно создавать (уже искусственно) градиенты и потоки на границах перехода внутренней среды (закрытая экосистема и люди, живущие в ней) и внешней среды (космоса, условий жизни на отдельной планете). Мы должны будем создавать искусственно градиенты (энергии, вещества, информации) и обеспечивать их развитие (в пространстве и времени) [1,2,4,6,9,15,21].

Сейчас мы подошли к тому барьеру, когда дармовые ресурсы («халява») заканчивается и надо напрягаться, думать о своём ближайшем и отдаленном будущем. Пока РФ должна обеспечить собственное выживание и желательно без особой помощи от других стран (хотя кооперацию никто не отменяет!). Умение выживать отдельно -это более сложная задача, чем в кооперации. Но при планетарном капитализме это придется делать!

В последнем случае роль организма уже играет вся искусственная экосистема, а роль внешней среды — внешняя среда Космоса или Планеты, которую будет колонизировать человек. Такая проблема имеет экологические, физиологические, физические и другие аспекты, но в целом это проблема «человека и среды обитания». Главной особенностью подобных биосистем (организм отдельного человека и вся экосистема в Космосе) является постоянное мерцание (хаотическое движение) вектора состояния биосистемы в ФПС и одновременная постоянная эволюция. Последняя проявляется в постоянном (возможно телеологическом) движении области фазового пространства (квазиаттрактора), внутри которой движется вектор состояния системы (ВСС) в определенном направлении. Если говорить о человеке, то траектория его ВСС в ФПС (эволюция его гомеостаза) представляет движение по синусоиде: в молодости наблюдается восхождение параметров этой области (квазиаттрактора), а к старости — наблюдаем его спад в фазо-

вом пространстве состояний. Подобная эволюция (нарастание и спад) была описана в теории смены парадигм (Т. Куном) и в теории эволюции любой сложной системы, характеризуемой понятиями: возникновение, расцвет, спад, смерть (разрушение). При этом мы говорим об эволюции (до расцвета максимума (параметров) и инволюции (спаде биосистемы или социума)). Многократно такую динамику в истории человечества совершали тысячи стран и народов, но выводов никаких никто не делал (иначе не было бы гитлеровской Германии, СССР и современных США).

В любом состоянии ВСС для таких сложных, хаотических самоорганизующихся систем, их гомеостаз, в рамках третьей парадигмы, характеризуется основными свойствами: кластеризация и компартмен-тализация внутренних структур, мерцание ВСС в фазовом пространстве в пределах некоторого квазиаттрактора, эволюция онирующего в ФПС и, наконец, возможность хаотически изменять параметры квазиаттракторов в виде их объемов в разных пределах, выходящих за три сигмы, 10 сигм и более. Все это относится к пяти особым свойствам сложных (синергетических) систем, к которым в первую очередь относится организм человека в целом, их ФСО (которые мы рассматриваем как кластеры), о которых столько говорил П. К. Анохин (убеждены, что сейчас нет понимания глубины понятия ФСО, которое он представлял)) [1-4,21].

Таким образом, современная трактовка гомеостаза в рамках третьей (синерге-тической) парадигмы, дает нам новое понимание этого термина (особого состояния complexity), которое в рамках детерминистского и стохастического подхода (ДСП) раньше описывалось условиями для ВСС в виде dx / dt = 0 при xt = const или функциями распределения f(x), а точнее говоря их условно неизменными параметрами или числовыми характеристиками. При этом сам гомеостаз эволюционирует на больших интервалах времени Т (теплокровные)

и в пределах жизни отдельного человека, когда неуклонно, к старости, изменяются параметры ФСО, психика человека, его гомеостаз. Теперь мы можем говорить о некоторых постоянных (условно) параметрах квазиаттракторов. Последнее касается как VG — их объемов, так и координат их центров х,с в ФПС. Гомеостаз теперь может быть представлен условиями: VG~const,

С /С

xt ~const (где xt — координаты центров

квазиаттракторов, находятся для каждой координаты как среднее из минимальных ximin и максимальных ximax значений).

Однако, при эволюции и центр квазиаттрактора и его величина (VG) должны изменяться (эволюционировать). Эти два вида движения резко изменяют понятие гомеостаза, так как никаких средних значений и флуктуаций вокруг этих средних сложные биосистемы — СТТ демонстрировать не могут. СТТ в режиме гомеостаза показывают мерцание в пределах квазиаттракторов и эти мерцания хаотичные. Это означает, что dx/dtф0 всегда и все функции распределения f(x) будут непрерывно мерцать (изменяться!) [3,8,14,19,20].

3. Эволюция гомеостаза и социумов. Дальнейшее развитие понятия гомеостаза будет определяться динамикой развития теории хаоса и синергетики, что связано с фундаментальной перестройкой подходов, определений, понятий (при изучении сложных биомедицинских систем). Выход в Космос человека потребует его новой эволюции, приспособления, расширения гомеостатиче-ских областей среды обитания. Более того, В.И. Вернадский говорил об автотрофности человека, когда мы сможем искусственно поддерживать гомеостатические среды для отдельного человека в любой точке пространства (в Космосе и на планетах) [1,1315]. Сейчас, для ФСО, медицина пытается это сделать. Она для каждого человека корректирует системы регуляции его ФСО. Тем самым удерживается гомеостаз организма в пределах нужных квазиаттракторов. При этом средние значения для отдельного человека не будут совпадать со средними для все-

го человечества. Есть люди с правосторонним сердцем, много людей, у которых их параметры жизни выходят за пределы нормы многих других жителей Земли.

Каждый организм — человека и социума (страны) — уникален и неповторим. Эту уникальность надо развивать и поддерживать, создавать условия для индивидуального гомеостаза, а не пытаться всех «причесать» к одному общему знаменателю. Нам в России — пора это уже понять и жить в рамках своего, особого общества. Пора отойти от одного общего гомеостаза. Такой унификацией активно занимался Гитлер, Сталин, сейчас США, а до них тысячи других диктаторов, правителей социумов, которые навязывали свою модель гомеостаза другим народам и странам.

Сейчас ТХС постулирует: квазиаттракторы у каждого организма свои, особые. Они могут быть огромными или малыми, но при этом система должна находиться в гомеостазе: непрерывном, хаотическом движении своего вектора состояния x(t). Как правило, этот ВСС, его квазиаттрактор должны эволюционировать, но это движение (эволюция) должно иметь цель, быть те-леологичным. Для организма такая цель -увеличение продолжительности активной жизни, для страны — тоже непрерывное движение (эволюция) в более совершенный гомеостаз — 3СПО, для человечества — просто выживание в космосе, с непрерывным расширением ареала своего присутствия, т.е. расширение квазиаттрактора своего гомеостаза и существования.

Наши возможности выживания, по законам ТХС, должны нарастать. В.И. Вернадский писал об автотрофности (сейчас мы говорим об автотрофности социума) и эта мечта должна стать реальностью. Но это означает, что границы наших возможностей расширяются, мы будем и должны комфортно существовать в космосе. Для этого комфорта нужны ресурсные возможности (энергия, вещество, резервы численности). Все эти ресурсы должны накапливаться и бережно использоваться. Сейчас РФ их активно теряет. Наш компартмент

(Россия) требует рационального, бережного отношения к себе со стороны всех граждан. Не только ельцыны и горбачевы ответственны за гигантскую диссипацию нашей страны! Мы все ответственны и за Россию, а и за свой собственный организм. Продолжительность жизни и её качество -в наших руках, (как, и продолжительность жизни России).

Нельзя подходить к проблеме гомео-стаза узко, в рамках детерминизма или стохастики. Мир неожидан и непредсказуем -это основа ТХС. И только поэтому мы должны проектировать свои будущие квазиаттракторы, наблюдать параметры ВСС, их движение в фазовых пространствах к конечной цели. Сейчас управление гомеоста-зом (организма и страны в целом) является главной задачей каждого человека и всего населения РФ. Отойти в сторону и понаблюдать, как без нас страна будет жить — это равнодушие и безответственность. Об этом говорил Кэннон, подчёркивая мудрость тела [17,19,20].

Единый организм — это целое, которое существует в пределах своего глобального квазиаттрактора. Параметры его ВСС аналогичны параметру социума. Однако без трофики, без законов (стратегических) — организм не выживет. Мы должны думать о своём будущем, создавать свой телеологический квазиаттрактор, думать о стратегических законах на случай глобальных катастроф и решать задачи расширения параметров гомеостаза. Нам надо думать о том, как выйти в Космос, увеличивать квазиаттракторы за счёт других миров, осваивать планеты и их спутники, повышать надёжность выживания в этом хрупком и враждебном для нас, для всего человечества, мире.

Литература

1. Буданов В.Г. Синергетическая методология форсайта и моделирования сложного // Сложность. Разум. Постнеклас-сика.- 2013.- №1.- С.13-24

2. Еськов В.В., Еськов В.М., Кар-пин В.А., Филатов М.А. Синергетика как третья парадигма, или понятие парадигмы в философии и науке // Философия науки.-

2011.- Т. 51., № 4.- С. 126-128.

3. Еськов В.В., Вохмина Ю.В., Гаври-ленко Т.В., Зимин М.И. Модели хаоса в физике и теории хаоса-самоорганизации // Сложность. Разум. Постнеклассика.- 2013.-№ 2.- С. 42-56.

4. Еськов В.М. Поддержка одаренности — социальная необходимость для обеспечения безопасности России: Монография.- Сургут: Изд-во СурГУ, 2001.- 205 с.

5. Еськов В. М. Образовательный процесс России в аспекте синергетики и перехода в постиндустриальное общество; Российская академия образования.- Самара, 2008.

6. Еськов В. М., Хадарцев А. А., Есь-ков В. В., Филатова О. Е. Флуктуации и эволюции биосистем — их базовые свойства и характеристики при описании в рамках си-нергетической парадигмы // Вестник новых медицинских технологий.- 2010.Т. 17, № 1.- С. 17-19.

7. Еськов В.М., Хадарцев А.А., Гудков А.В., Гудкова С.А., Сологуб Л.А. Фи-лософско-биофизическая интерпретация жизни в рамках третьей парадигмы // Вестник новых медицинских технологий.-

2012.- Т. 19., № 1.- С. 38-41.

8. Еськов В.М., Хадарцев А.А., Есь-ков В. В., Гавриленко Т. В., Филатов М. А. Complexity — особый тип биомедицинских и социальных систем // Вестник новых медицинских технологий.- 2013.- Т. 20, № 1.-С. 17-22.

9. Еськов В.М., Джумагалиева Л.Б., Гудкова С.А., Кравченко Е.Н. Третья парадигма и динамика социальных систем // Век глобализации.- 2014.- № 1.- С. 43-54.

10. Карпин В.А., Еськов В.М., Филатов М.А., Филатова О. Е. Философские основания теории патологии: проблема причинности в медицине // Философия науки.-2012.- № 1 (52).- С. 118-128.

11. Степин В. С. Теоретическое знание (структура, историческая эволюция).-

М.: Прогресс — Традиция, 2000.- 744 с.

12. Степин В. С. Типы научной рациональности и синергетическая парадигма // Сложность. Разум. Постнеклассика.-

2013.- № 4.- С. 45-59.

13. Филатов М.А., Филатова Д.Ю., Поскина Т.Ю., Стрельцова Т.В. Методы теории хаоса-самоорганизации в психофизиологии // Сложность. Разум. Постнеклассика.- 2014.- № 1.- С. 17-33.

14. Филатова О.Е., Филатова Д.Ю., Хадарцев А. А. Неопределенность и непро-гнозируемость — базовые свойства систем в биомедицине // Сложность. Разум. Постне-классика.- 2012.- № 1.- С. 68.

15. Хадарцев А.А., Филатова О.Е., Джумагалиева Л.Б., Гудкова С.А. Понятие трех глобальных парадигм в науке и социумах // Сложность. Разум. Постнеклассика.- 2013.- № 3.- С. 35-45.

16. Эбелинг В. Образование структур при необратимых процессах. — Москва: Издательство «Мир», 1979.- 275 с.

17. Cannon W., The Wisdom of the Body.- New York, 1932.

18. Eskov V.M., Eskov V.V., Filato-va O.E. Characteristic features of measurements and modeling for biosystems in phase spaces of states // Measurement Techniques (Medical and Biological Measurements).-2011.- V. 53 (12).- P. 1404-1410.

19. Eskov V.M., Eskov V.V., Bragins-kii M.Ya., Pashnin A.S. Determination of the degree of synergism of the human cardiorespi-ratory system under conditions of physical effort // Measurement Techniques.- 2011.Т. 54, № 8.- Р. 832-837.

20. Eskov V.M., Khadartsev A.A., Eskov V.V., Filatova O.E. Filatova D.U. Chaotic approach in biomedicine: individualized medical treatment // Journal of Biomedical Science and Engineering.- 2013.- Т. 6.-Р. 847.

21. Eskov V.M. Evolution of the emergent properties of three types of societies: The basic law of human development // Emergence: Complexity and Self-organization.-

2014.- V. 16, №2.- P. 107-115.

References

1. Budanov VG. Sinergeticheskaya me-todologiya forsayta i modelirovaniya slozh-nogo. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2013;1:13-24. Russian.

2. Es’kov VV, Es’kov VM, Karpin VA, Filatov MA. Sinergetika kak tret’ya paradigma, ili ponyatie paradigmy v filosofii i nauke. Filo-sofiya nauki. 2011;51(4):126-8. Russian.

3. Es’kov VV, Vokhmina YuV, Gavri-lenko TV, Zimin MI. Modeli khaosa v fizike i teorii khaosa-samoorganizatsii. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2013;2:42-56. Russian.

4. Es’kov VM. Podderzhka odarennosti -sotsial’naya neobkhodimost’ dlya obespeche-niya bezopasnosti Rossii: Monografiya. Surgut: Izd-vo SurGU; 2001. Russian.

5. Es’kov VM. Obrazovatel’nyy protsess Rossii v aspekte sinergetiki i perekhoda v postindustrial’noe obshchestvo; Rossiyskaya akademiya obrazovaniya. Samara; 2008. Russian.

6. Es’kov VM, Khadartsev AA, Es’kov VV, Filatova OE. Fluktuatsii i evolyutsii bio-sistem — ikh bazovye svoystva i kharakteristiki pri opisanii v ramkakh sinergeticheskoy para-digmy. Vestnik novykh meditsinskikh tekhno-logiy. 2010;17(1):17-9. Russian.

7. Es’kov VM, Khadartsev AA, Gudkov AV, Gudkova SA, Sologub LA. Filosofsko-biofizicheskaya interpretatsiya zhizni v ram-kakh tret’ey paradigmy. Vestnik novykh me-ditsinskikh tekhnologiy. 2012; 19(1):38-41. Russian.

8. Es’kov VM, Khadartsev AA, Es’kov VV, Gavrilenko TV, Filatov MA. Complexity — osobyy tip biomeditsinskikh i sot-sial’nykh sistem. Vestnik novykh meditsinskikh tekhnologiy. 2013;20(1):17-22. Russian.

9. Es’kov VM, Dzhumagalieva LB, Gudkova SA, Kravchenko EN. Tret’ya paradigma i dinamika sotsial’nykh sistem. Vek globalizatsii. 2014;1:43-54. Russian.

10. Karpin VA, Es’kov VM, Filatov MA, Filatova OE. Filosofskie osnovaniya teorii pa-tologii: problema prichinnosti v meditsine. Fi-losofiya nauki. 2012;1(52):118-28. Russian.

11. Stepin VS. Teoreticheskoe znanie (struktura, istoricheskaya evolyutsiya). Moscow: Progress — Traditsiya; 2000. Russian.

12. Stepin VS. Tipy nauchnoy ratsion-al’nosti i sinergeticheskaya paradigma. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2013;4:45-59. Russian.

13. Filatov MA, Filatova DYu, Poskina TYu, Strel’tsova TV. Metody teorii khaosa-samoorganizatsii v psikhofiziologii. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2014;1:17-33. Russian.

14. Filatova OE, Filatova DYu, Khadartsev AA. Neopredelennost’ i neprognoziru-emost’ — bazovye svoystva sistem v biomedit-sine. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2012;1:68. Russian.

15. Khadartsev AA, Filatova OE, Dzhumagalieva LB, Gudkova SA. Ponyatie trekh global’nykh paradigm v nauke i sotsi-umakh. Slozhnost’. Razum. Postneklassika. 2013;3:35-45. Russian.

16. Ebeling V. Obrazovanie struktur pri neobratimykh protsessakh. Moscow: Izda-tel’stvo «Mir»; 1979. Russian.

17. Cannon W. The Wisdom of the Body. New York; 1932.

18. Eskov VM, Eskov VV, Filatova OE. Characteristic features of measurements and modeling for biosystems in phase spaces of states. Measurement Techniques (Medical and Biological Measurements). 2011;53(12):1404-10.

19.Eskov VM, Eskov VV, Braginskii MYa, Pashnin AS. Determination of the degree of synergism of the human cardiorespira-tory system under conditions of physical effort. Measurement Techniques.2011;54(8): 832-7.

20. Eskov VM, Khadartsev AA, Eskov VV, Filatova OE, Filatova DU. Chaotic approach in biomedicine: individualized medical treatment. Journal of Biomedical Science and Engineering. 2013;6:847.

21. Eskov VM. Evolution of the emergent properties of three types of societies: The basic law of human development. Emergence: Complexity and Self-organization. 2014;16(2): 107-15.

ГБУЗ СК Новоалександровская РБ — Белый яд или белое золото?

Белый яд или белое золото?

В этом году всю вторую неделю марта, с 8 по 14 число, отмечается Всемирная неделя осведомленности о соли. «Соли не жалей, так и есть веселей» гласит одна из поговорок, которая появилась видимо в те времена, когда соль была практически на вес золота. Но всё течёт и всё меняется. В том числе и наши знания о роли соли в работе нашего организма и появлении болезней тоже. Соль – основной элемент наших пищевых потребностей и состоит из двух микроэлементов, необходимых для нормального функционирования организма. Однако чрезмерное ее потребление или недостаток — опасны для здоровья. В последнее время соль прозвали «белым ядом», хотя в метаболических процессах нашего организма она играет важную роль. «Все может быть лекарством или ядом, все зависит от дозы», — утверждал знаменитый врач и целитель Парацельс, живший на рубеже ХV и ХVI веков. Натрий хлор входит в состав всех жидкостей организма – крови, лимфы, желудочного сока, желчи, слюны, пота, слез, а также множества ферментов. Участвует в поддержании гомеостаза (саморегуляции) организма, постоянства его внутренней среды. Соль поддерживает осмотическое давление в клетках и тканях организма как калий-натриевый насос, координируя обмен воды между клеткой и межклеточным пространством. Помогает различным веществам и элементам проникать через клеточную мембрану, играет важную роль в проведении электрических импульсов в мышечной и нервной тканях организма, в том числе и в сердце. Хлор входит в состав как соляной кислоты, которая является важнейшей частью желудочного сока, так и пищеварительного фермента амилазы. В нервной системе хлор участвует в процессах торможения нервных импульсов.

До сих пор бытуют выражения «пересол» или «недосол», когда говорят о пересоленых продуктах или недосоленных блюдах на столе. Мы, к сожалению, злоупотребляем солью, что крайне негативно влияет на здоровье. Медики считают, что около половины населения нашей страны ежедневно употребляют

соли гораздо больше, чем необходимо. А это доказанный фактор риска развития хронических неинфекционных заболеваний, прежде всего сердечно-сосудистых болезней. Считается, что высокое содержание соли нарушает естественный баланс натрия в организме, вызывая задержку жидкости, что, в свою очередь, усиливает давление на кровеносные сосуды. В результате повышается артериальное давление и постепенно развивается гипертония. Её называют «молчаливым убийцей», так как нет заметных предупреждающих признаков или симптомов до наступления инфаркта или инсульта. Инсульт-основная причина потери дееспособности в пожилом возрасте. Высокое артериальное давление — единственный важный фактор риска возникновения этой болезни, ставший причиной более 60% всех ее случаев. А при значительной нехватке соли в организме может наблюдаться падение артериального давления, слабость, головная боль, в более запущенных случаях- судороги и нарушения в работе сердца.

В овощах, фруктах и мясных продуктах содержится менее 1 г (около 1 щепотки) соли, поэтому рекомендуемая суточная норма потребления соли составляет менее 5 г (1 чайная ложка без верха) с учётом всех продуктов питания. Соль — это естественный усилитель вкуса и возбудитель аппетита, а также прекрасный консервант. Натрий хлор часто применяется в пищевой промышленности — такие продукты, как фастфуд, чипсы, сухарики, соусы промышленного изготовления, пресервы и консервы, полуфабрикаты, пакетные супы, бульонные кубики, соленья, маринады, снеки, сосиски, колбасы и сыры являются источниками «скрытой соли».

Как избежать избытка соли в своём рационе? В кафе и ресторанах не нужно досаливать пищу, а салаты и супы рекомендуется выбирать из тех, что приготовлены без использования консервов. Желательно готовить пищу самим, что гораздо полезнее и вкуснее, чем в общепите или в системе фастфуда. Питаясь дома можно избежать избытка соли в еде. Конечно её нужно добавлять при приготовлении блюд, но досаливать еду уже после приготовления не нужно. Лучше добавлять для улучшения вкуса свежие или сушеные пряно-вкусовые травы, лимон, чеснок, лук, имбирь, перец (паприку), тогда и соли нужно будет гораздо меньше. Считается, что при приготовлении супов или жидкой пищи следует добавлять соль из расчета менее 5 гр на 1 литр воды. Также необходимо помнить, что для профилактики йодной недостаточности в нашем регионе следует пользоваться йодированной солью. Детям младшего возраста пищу готовьте без добавления соли, так как в овощах и мясных продуктах уже есть натрий, которого вполне достаточно маленькому ребенку. Если родители сами не употребляют много соли, то и ребенок привыкнет есть здоровую, а не пересоленную пищу. Помните, что, уменьшив потребление соли сейчас, вы улучшите своё здоровье в будущем. Считается, что каждый 1 грамм несъеденной соли предотвращает 6000 смертей от сердечно-сосудистых заболеваний, а сокращение дневной нормы — в среднем 20 000 преждевременных смертей в год.

04.03.21. Подготовил Игорь Долгошеев

врач – методист ГБУЗ СК «СКЦОЗиМП

Гомеостаз — анатомия и физиология

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Обсудить роль гомеостаза в здоровом функционировании
  • Сопоставьте отрицательную и положительную обратную связь, дав один физиологический пример каждого механизма

Поддержание гомеостаза требует, чтобы организм постоянно следил за своим внутренним состоянием. От температуры тела до артериального давления и уровней определенных питательных веществ каждое физиологическое состояние имеет определенную уставку.Уставка — это физиологическое значение, вокруг которого колеблется нормальный диапазон. Нормальный диапазон — это ограниченный набор значений, который является оптимально здоровым и стабильным. Например, уставка нормальной температуры человеческого тела составляет приблизительно 37 ° C (98,6 ° F). Физиологические параметры, такие как температура тела и артериальное давление, имеют тенденцию колебаться в пределах нормального диапазона на несколько градусов выше и ниже этой точки. Центры управления в мозгу и других частях тела отслеживают отклонения от гомеостаза и реагируют на них с помощью отрицательной обратной связи.Отрицательная обратная связь — это механизм, который устраняет отклонение от заданного значения. Следовательно, отрицательная обратная связь поддерживает параметры тела в пределах нормы. Поддержание гомеостаза с помощью отрицательной обратной связи происходит во всем теле постоянно, поэтому понимание отрицательной обратной связи является фундаментальным для понимания физиологии человека.

Отрицательная обратная связь

Система отрицательной обратной связи состоит из трех основных компонентов ((Рисунок) a ). Датчик, также называемый рецептором, является компонентом системы обратной связи, которая отслеживает физиологическое значение.Это значение сообщается в центр управления. Центр управления — это компонент системы обратной связи, который сравнивает значение с нормальным диапазоном. Если значение слишком сильно отклоняется от уставки, центр управления активирует исполнительный элемент. Эффектор — это компонент в системе обратной связи, который вызывает изменение, обращающее ситуацию вспять и возвращающее значение в нормальный диапазон.

Контур отрицательной обратной связи

В петле отрицательной обратной связи стимулу — отклонению от заданного значения — сопротивляется физиологический процесс, который возвращает тело к гомеостазу.(а) Петля отрицательной обратной связи состоит из четырех основных частей. (б) Температура тела регулируется отрицательной обратной связью.

Чтобы привести систему в движение, стимул должен выводить физиологический параметр за пределы его нормального диапазона (то есть за пределы гомеостаза). Этот стимул «слышен» определенным сенсором. Например, при контроле уровня глюкозы в крови определенные эндокринные клетки поджелудочной железы обнаруживают избыток глюкозы (стимул) в кровотоке. Эти бета-клетки поджелудочной железы реагируют на повышенный уровень глюкозы в крови, высвобождая гормон инсулин в кровоток.Инсулин сигнализирует волокнам скелетных мышц, жировым клеткам (адипоцитам) и клеткам печени, чтобы они поглощали избыток глюкозы, удаляя ее из кровотока. Когда концентрация глюкозы в кровотоке падает, снижение концентрации — фактическая отрицательная обратная связь — обнаруживается альфа-клетками поджелудочной железы, и высвобождение инсулина прекращается. Это предотвращает дальнейшее падение уровня сахара в крови ниже нормального диапазона.

У людей есть аналогичная система обратной связи по регулированию температуры, которая работает, способствуя либо потере тепла, либо притоку тепла ((Рисунок) b ).Когда центр регуляции температуры мозга получает данные от датчиков, указывающие на то, что температура тела превышает нормальный диапазон, он стимулирует скопление клеток мозга, называемое «центром потери тепла». Эта стимуляция имеет три основных эффекта:

  • Кровеносные сосуды кожи начинают расширяться, позволяя большему количеству крови из сердцевины тела течь к поверхности кожи, позволяя теплу излучаться в окружающую среду.
  • По мере увеличения притока крови к коже активируются потовые железы, увеличивая их выработку.Когда пот испаряется с поверхности кожи в окружающий воздух, он уносит с собой тепло.
  • Глубина дыхания увеличивается, и человек может дышать через открытый рот, а не через носовые проходы. Это еще больше увеличивает потерю тепла из легких.

Напротив, активация центра накопления тепла в головном мозге воздействием холода снижает приток крови к коже, и кровь, возвращающаяся от конечностей, отводится в сеть глубоких вен. Такое расположение улавливает тепло ближе к сердцевине корпуса и ограничивает потери тепла.Если потеря тепла велика, мозг вызывает усиление случайных сигналов к скелетным мышцам, заставляя их сокращаться и вызывать дрожь. Сокращения мышц при дрожании высвобождают тепло при использовании АТФ. Мозг заставляет щитовидную железу в эндокринной системе выделять гормон щитовидной железы, который увеличивает метаболическую активность и производство тепла в клетках по всему телу. Мозг также сигнализирует надпочечникам о высвобождении адреналина (адреналина), гормона, который вызывает расщепление гликогена на глюкозу, которая может использоваться в качестве источника энергии.Распад гликогена на глюкозу также приводит к усилению метаболизма и выработке тепла.

Концентрация воды в организме имеет решающее значение для правильного функционирования. Тело человека сохраняет очень жесткий контроль над уровнем воды без сознательного контроля со стороны человека. Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о концентрации воды в организме. Какой орган в первую очередь контролирует количество воды в организме?

Положительный отзыв

Положительная обратная связь усиливает изменение физиологического состояния организма, а не обращает его вспять.Отклонение от нормального диапазона приводит к большим изменениям, и система уходит дальше от нормального диапазона. Положительная обратная связь в организме нормальна только тогда, когда есть определенная конечная точка. Роды и реакция организма на кровопотерю — два примера положительных петель обратной связи, которые нормальны, но активируются только при необходимости.

Доношенные роды — это пример ситуации, в которой сохранение существующего состояния организма нежелательно. Для изгнания ребенка в конце беременности требуются колоссальные изменения в организме матери.И события родов, однажды начавшись, должны быстро закончиться, иначе жизнь матери и ребенка окажется под угрозой. Чрезвычайная мускульная работа во время родов и родоразрешения является результатом системы положительной обратной связи ((Рисунок)).

Цепь положительной обратной связи

Нормальные роды происходят благодаря положительной обратной связи. Положительная обратная связь приводит к изменению статуса тела, а не к возвращению к гомеостазу.

Первые схватки (раздражитель) подталкивают ребенка к шейке матки (самой нижней части матки).Шейка матки содержит чувствительные к растяжению нервные клетки, которые контролируют степень растяжения (датчики). Эти нервные клетки отправляют сообщения в мозг, который, в свою очередь, заставляет гипофиз в основании мозга выделять гормон окситоцин в кровоток. Окситоцин вызывает более сильное сокращение гладких мышц матки (эффекторов), толкая ребенка дальше по родовым путям. Это вызывает еще большее растяжение шейки матки. Цикл растяжения, высвобождения окситоцина и все более сильных сокращений прекращается только после рождения ребенка.На этом этапе растяжение шейки матки прекращается, останавливая выброс окситоцина.

Второй пример положительной обратной связи касается обращения вспять крайних повреждений тела. После проникающей раны наиболее непосредственной угрозой является чрезмерная кровопотеря. Меньшая циркуляция крови означает снижение артериального давления и уменьшение перфузии (проникновения крови) в мозг и другие жизненно важные органы. Если перфузия сильно снижена, жизненно важные органы отключатся, и человек умрет. Организм реагирует на эту потенциальную катастрофу, выделяя в поврежденную стенку кровеносного сосуда вещества, которые запускают процесс свертывания крови.По мере того, как происходит каждый этап свертывания, он стимулирует высвобождение большего количества свертывающихся веществ. Это ускоряет процессы свертывания и закрытия поврежденного участка. Свертывание ограничивается определенной областью, основанной на строго контролируемой доступности белков свертывания. Это адаптивный, спасающий жизнь каскад событий.

Обзор главы

Гомеостаз — это активность клеток по всему телу по поддержанию физиологического состояния в узком диапазоне, совместимом с жизнью.Гомеостаз регулируется петлями отрицательной обратной связи и, что гораздо реже, петлями положительной обратной связи. Оба имеют одинаковые компоненты стимула, сенсора, центра управления и эффектора; однако петли отрицательной обратной связи работают, чтобы предотвратить чрезмерную реакцию на стимул, тогда как петли положительной обратной связи усиливают реакцию до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка.

Вопросы по интерактивной ссылке

Концентрация воды в организме имеет решающее значение для правильного функционирования. Тело человека сохраняет очень жесткий контроль над уровнем воды без сознательного контроля со стороны человека.Посмотрите это видео, чтобы узнать больше о концентрации воды в организме. Какой орган в первую очередь контролирует количество воды в организме?

Контрольные вопросы

После обеда нервные клетки в желудке реагируют на растяжение (раздражитель), вызванное пищей. Они передают эту информацию в ________.

  1. центр управления
  2. уставка
  3. эффекторов
  4. датчиков

Стимуляция очага теплопотерь вызывает ________.

  1. Сужение кровеносных сосудов кожи
  2. дыхание становится медленным и неглубоким
  3. потовых желез для увеличения их выработки
  4. Все вышеперечисленное

Что из следующего является примером нормального физиологического процесса, в котором используется петля положительной обратной связи?

  1. Регулировка артериального давления
  2. роды
  3. регулирование баланса жидкости
  4. регулирование температуры

Вопросы о критическом мышлении

Определите четыре компонента петли отрицательной обратной связи и объясните, что произойдет, если секреция химического вещества организма, контролируемая системой отрицательной обратной связи, станет слишком высокой.

Четыре компонента петли отрицательной обратной связи: стимул, датчик, центр управления и эффектор. Если выделяется слишком большое количество химического вещества, сенсоры активируют центр управления, который, в свою очередь, активирует эффектор. В этом случае эффектор (секретирующие клетки) будет отрегулирован вниз.

Какие регулирующие процессы использовало бы ваше тело, если бы вы оказались в ловушке снежной бури в неотапливаемой, неизолированной кабине в лесу?

Любое продолжительное воздействие сильного холода активирует центр накопления тепла в мозге.Это уменьшит приток крови к вашей коже и отводит кровь, возвращающуюся из ваших конечностей, от пальцев в сеть глубоких вен. Центр накопления тепла вашего мозга также усиливает сокращение ваших мышц, вызывая дрожь. Это увеличивает потребление энергии скелетными мышцами и выделяет больше тепла. Ваше тело также вырабатывает гормон щитовидной железы и адреналин — химические вещества, которые способствуют ускоренному метаболизму и выработке тепла.

Глоссарий

центр управления
сравнивает значения с их нормальным диапазоном; отклонения вызывают активацию эффектора
эффектор
Орган, способный вызвать изменение стоимости
отрицательная обратная связь
гомеостатический механизм, который имеет тенденцию стабилизировать расстройство физиологического состояния организма, предотвращая чрезмерную реакцию на раздражитель, как правило, когда раздражитель удаляется
нормальный диапазон
диапазон значений около заданного значения, которые не вызывают реакции со стороны центра управления
положительный отзыв
механизм, усиливающий изменение физиологического состояния организма в ответ на раздражитель
датчик
(также рецептор) сообщает контролируемое физиологическое значение в центр управления
уставка
идеальное значение по физиологическому параметру; уровень или небольшой диапазон, в пределах которого физиологический параметр, такой как артериальное давление, является стабильным и оптимально здоровым, то есть в пределах его параметров гомеостаза

10.7. Гомеостаз и обратная связь — Biology LibreTexts

Твердая на ходу

Это устройство выглядит простым, но оно управляет сложной системой, которая поддерживает постоянную температуру в доме. Устройство представляет собой устаревший термостат. Циферблат показывает текущую температуру в комнате, а также позволяет жителю установить термостат на желаемую температуру. Термостат — это часто упоминаемая модель того, как живые системы, включая человеческое тело, поддерживают устойчивое состояние, называемое гомеостазом.

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Термостат для здания

Что такое гомеостаз?

Гомеостаз — это состояние, при котором такая система, как человеческое тело, поддерживается в более или менее устойчивом состоянии. Работа клеток, тканей, органов и систем органов во всем теле — поддерживать множество различных переменных в узких пределах, совместимых с жизнью. Для поддержания стабильной внутренней среды требуется постоянный мониторинг внутренней среды и постоянное внесение корректировок для поддержания баланса.

Уставка и нормальный диапазон

Для любой заданной переменной, такой как температура тела или уровень глюкозы в крови, существует конкретная уставка , которая является физиологическим оптимальным значением. Например, заданная температура человеческого тела составляет около 37 ºC (98,6 ºF). Поскольку организм работает над поддержанием гомеостаза температуры или любой другой внутренней переменной, значение обычно колеблется около заданного значения. Такие колебания являются нормальным явлением, если они не становятся слишком сильными.Разброс значений, в пределах которого такие колебания считаются незначительными, называется нормальным диапазоном . В случае температуры тела, например, нормальный диапазон для взрослого составляет от 36,5 до 37,5 ºC (от 97,7 до 99,5 ºF).

Поддержание гомеостаза

Гомеостаз в организме человека обычно поддерживается чрезвычайно сложным уравновешивающим действием. Независимо от того, поддерживается ли переменная в пределах своего нормального диапазона, для поддержания гомеостаза требуется по крайней мере четыре взаимодействующих компонента: стимул, сенсор, центр управления и эффектор.

  1. Стимул обеспечивается регулируемой переменной. Как правило, стимул указывает на то, что значение переменной отклонилось от заданного значения или вышло за пределы нормального диапазона.
  2. Датчик контролирует значения переменной и отправляет данные о них в центр управления.
  3. Центр управления сравнивает данные с нормальными значениями. Если значение не соответствует заданному значению или находится за пределами нормального диапазона, центр управления отправляет сигнал на исполнительный элемент.
  4. Эффектор — это орган, железа, мышца или другая структура, которая воздействует на сигнал из центра управления, чтобы переместить переменную обратно к заданному значению.

Каждый из этих компонентов показан на рисунке \ (\ PageIndex {2} \). Диаграмма слева — это общая модель, показывающая, как компоненты взаимодействуют для поддержания гомеостаза. На диаграмме справа показан пример температуры тела. Из диаграмм вы можете видеть, что поддержание гомеостаза включает в себя обратную связь, то есть данные, которые используются для управления ответной реакцией.Отзыв может быть отрицательным, как в примере ниже, или положительным. Все механизмы обратной связи, поддерживающие гомеостаз, используют отрицательную обратную связь. Биологические примеры положительной обратной связи встречаются гораздо реже.

Рисунок \ (\ PageIndex {2} \): Для поддержания гомеостаза посредством обратной связи требуется стимул, датчик, центр управления и эффектор

Отрицательная обратная связь

В контуре отрицательной обратной связи , обратная связь служит для уменьшения чрезмерного отклика и удержания переменной в пределах нормального диапазона.Примеры процессов, контролируемых отрицательной обратной связью, включают регулирование температуры тела и контроль уровня глюкозы в крови.

Температура тела

Регулирование температуры тела включает отрицательную обратную связь, понижает ли она температуру или повышает ее (Рисунок \ (\ PageIndex {3} \)).

Охлаждение

Центром регулирования температуры человеческого тела является гипоталамус головного мозга. Когда гипоталамус получает данные от датчиков в коже и головном мозге о том, что температура тела выше заданного значения, он приводит в действие следующие реакции:

  • Кровеносные сосуды в коже расширяются (вазодилатация), позволяя большему количеству крови из теплого ядра тела течь близко к поверхности тела, поэтому тепло может излучаться в окружающую среду.
  • Когда приток крови к коже увеличивается, потовые железы в коже активируются, чтобы увеличить выделение пота (потоотделение). Когда пот испаряется с поверхности кожи в окружающий воздух, он уносит с собой тепло.
  • Дыхание становится глубже, и человек может дышать через рот, а не через носовые проходы. Это увеличивает потерю тепла из легких.
Рисунок \ (\ PageIndex {3} \): гипоталамус играет важную роль в регулировании температуры.

Нагревание

Когда центр регулирования температуры мозга получает данные о том, что температура тела ниже заданного значения, он приводит в действие следующие реакции:

  • Кровеносные сосуды кожи сужаются (сужение сосудов), чтобы кровь не протекала близко к поверхности тела.Это снижает потери тепла с поверхности.
  • Когда температура падает, скелетным мышцам подаются случайные сигналы, заставляющие их сокращаться. Это вызывает дрожь, которая выделяет небольшое количество тепла.
  • Мозг может стимулировать щитовидную железу (через гипофиз) на выработку большего количества гормона щитовидной железы. Этот гормон увеличивает метаболическую активность и выработку тепла в клетках по всему телу.
  • Надпочечники также могут быть стимулированы к секреции гормона адреналина.Этот гормон вызывает расщепление гликогена (углевода, используемого для хранения энергии у животных) до глюкозы, которая может использоваться в качестве источника энергии. Этот катаболический химический процесс является экзотермическим или выделяющим тепло.

Глюкоза крови

Для контроля уровня глюкозы в крови определенные эндокринные клетки поджелудочной железы, называемые альфа- и бета-клетками, определяют уровень глюкозы в крови. Затем они реагируют соответствующим образом, чтобы поддерживать уровень глюкозы в крови в пределах нормы.

  • Если уровень глюкозы в крови поднимается выше нормы, бета-клетки поджелудочной железы выделяют гормон инсулин в кровоток. Инсулин дает клеткам сигнал забрать избыток глюкозы из крови до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не снизится до нормального диапазона.
  • Если уровень глюкозы в крови падает ниже нормы, альфа-клетки поджелудочной железы выделяют гормон глюкагон в кровоток. Глюкагон дает клеткам сигнал расщеплять накопленный гликоген до глюкозы и высвобождать глюкозу в кровь до тех пор, пока уровень глюкозы в крови не повысится до нормального диапазона.

Положительный отзыв

В контуре положительной обратной связи обратная связь служит для усиления ответа до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка. Примеры процессов, контролируемых положительной обратной связью в организме человека, включают свертывание крови и роды.

Свертывание крови

Когда рана вызывает кровотечение, организм реагирует с помощью петли положительной обратной связи, чтобы свернуть кровь и остановить кровопотерю. Вещества, выделяемые поврежденной стенкой кровеносного сосуда, запускают процесс свертывания крови.Тромбоциты в крови начинают цепляться за поврежденный участок и выделять химические вещества, которые привлекают дополнительные тромбоциты. По мере того, как тромбоциты продолжают накапливаться, выделяется больше химикатов и больше тромбоцитов привлекается к месту образования сгустка. Положительная обратная связь ускоряет процесс свертывания до тех пор, пока сгусток не станет достаточно большим, чтобы остановить кровотечение.

Рисунок \ (\ PageIndex {4} \): Нормальные роды обусловлены положительной обратной связью. Положительная обратная связь вызывает возрастающее отклонение от нормального состояния к фиксированной конечной точке, а не возврат к нормальному заданному значению, как в гомеостазе

Роды

На рисунке \ (\ PageIndex {4} \) показан цикл положительной обратной связи, который контролирует роды.Обычно этот процесс начинается, когда голова младенца прижимается к шейке матки. Это стимулирует нервные импульсы, которые проходят от шейки матки к гипоталамусу головного мозга. В ответ гипоталамус отправляет гормон окситоцин в гипофиз, который выделяет его в кровоток, чтобы он мог попасть в матку. Окситоцин стимулирует сокращения матки, которые сильнее прижимают ребенка к шейке матки. В ответ шейка матки начинает расширяться, готовясь к выходу ребенка.Этот цикл положительной обратной связи продолжается с повышением уровня окситоцина, более сильными сокращениями матки и более широким расширением шейки матки, пока ребенок не будет вытолкнут через родовые пути и выйдет из тела. В этот момент шейка матки больше не стимулируется, чтобы посылать нервные импульсы в мозг, и весь процесс останавливается.

Когда гомеостаз не работает

Гомеостатические механизмы работают непрерывно, чтобы поддерживать стабильные условия в организме человека. Однако иногда механизмы выходят из строя.Когда они это сделают, это может привести к гомеостатическому дисбалансу , при котором клетки могут не получить все, что им нужно, или токсичные отходы могут накапливаться в организме. Если гомеостаз не восстановлен, дисбаланс может привести к болезни или даже смерти. Диабет — это пример заболевания, вызванного дисбалансом гомеостаза. В случае диабета уровень глюкозы в крови больше не регулируется и может быть опасно высоким. Медицинское вмешательство может помочь восстановить гомеостаз и, возможно, предотвратить необратимое повреждение организма.

Нормальное старение может привести к снижению эффективности систем контроля организма. Это делает организм более восприимчивым к болезням. Например, пожилым людям может быть труднее регулировать температуру тела. Это одна из причин, по которой у них чаще, чем у молодых людей, развиваются серьезные тепловые заболевания, такие как тепловой удар.

Характеристика: Мое человеческое тело

Диабет диагностируется у людей, у которых наблюдается аномально высокий уровень глюкозы в крови после голодания в течение не менее 12 часов.Уровень глюкозы в крови натощак ниже 100 — это нормально. Уровень от 100 до 125 относит вас к категории предиабета, а уровень выше 125 указывает на диагноз диабета.

Из двух типов диабета наиболее распространенным является диабет 2 типа, на который приходится около 90 процентов всех случаев диабета в Соединенных Штатах. Диабет 2 типа обычно начинается после 40 лет. Однако из-за резкого роста ожирения в последние десятилетия среди молодых людей возраст, в котором диагностируется диабет 2 типа, снизился.Даже у детей сейчас диагностируют диабет 2 типа. Сегодня около 30 миллионов американцев страдают диабетом 2 типа, а еще 90 миллионов — предиабетом.

Скорее всего, вам нужно будет проверить уровень глюкозы в крови во время обычного медицинского осмотра. Если уровень глюкозы в крови указывает на то, что у вас диабет, это может стать для вас шоком, потому что у вас может не быть никаких симптомов болезни. Вы не одиноки, потому что каждый четвертый диабетик не знает, что у них есть болезнь. Как только диагноз диабета утвердится, новости могут вас расстроить.Диабет может привести к сердечным приступам, инсультам, слепоте, почечной недостаточности и потере пальцев ног или стоп. Риск смерти у взрослых с диабетом на 50 процентов выше, чем у взрослых без диабета, а диабет является седьмой по значимости причиной смерти взрослых. Кроме того, контроль диабета обычно требует частого измерения уровня глюкозы в крови, наблюдения за тем, что и когда вы едите, а также приема лекарств или даже инъекций инсулина. Все это может показаться ошеломляющим.

Хорошая новость в том, что изменение образа жизни может остановить прогрессирование диабета 2 типа или даже обратить его вспять.Приняв более здоровые привычки, вы сможете поддерживать уровень глюкозы в крови в пределах нормы без лекарств или инсулина. Вот как:

  • Похудеть. Любое похудение приносит пользу. Потеря всего лишь семи процентов вашего веса может быть всем, что нужно, чтобы остановить диабет на его пути. Особенно важно избавиться от лишнего веса в области талии.
  • Регулярно занимайтесь физическими упражнениями. Вы должны стараться заниматься спортом пять дней в неделю не менее 30 минут. Это не только снизит уровень сахара в крови, но и улучшит работу инсулина; это также снизит ваше кровяное давление и улучшит здоровье сердца.Еще одним преимуществом упражнений является то, что они помогут вам похудеть за счет увеличения скорости основного обмена.
  • Примите здоровую диету. Уменьшите потребление рафинированных углеводов, таких как сладости и сладкие напитки. Увеличьте потребление продуктов, богатых клетчаткой, таких как фрукты, овощи и цельнозерновые продукты. Примерно четверть каждого приема пищи должна состоять из продуктов с высоким содержанием белка, таких как рыба, курица, молочные продукты, бобовые или орехи.
  • Контроль стресса. Стресс может повысить уровень глюкозы в крови, а также повысить кровяное давление и риск сердечных заболеваний.Когда вы чувствуете стресс, делайте дыхательные упражнения, совершайте быструю прогулку или бег трусцой. Кроме того, постарайтесь заменить стрессовые мысли более успокаивающими.
  • Создайте систему поддержки. Заручитесь помощью и поддержкой близких, а также медицинских работников, таких как диетолог и инструктор по диабету. Наличие системы поддержки поможет убедиться, что вы на пути к хорошему самочувствию и сможете придерживаться своего плана.

Резюме

  • Гомеостаз — это состояние, при котором такая система, как человеческое тело, поддерживается в более или менее устойчивом состоянии.Поддержание гомеостаза — это работа клеток, тканей, органов и систем органов по всему телу.
  • Для любой заданной переменной, такой как температура тела, существует определенная уставка, которая является физиологическим оптимальным значением. Разброс значений вокруг заданного значения, который считается незначительным, называется нормальным диапазоном.
  • Гомеостаз обычно поддерживается петлей отрицательной обратной связи, которая включает в себя стимул, датчик, центр управления и эффектор. Отрицательная обратная связь служит для уменьшения чрезмерной реакции и поддержания переменной в нормальном диапазоне.Петли отрицательной обратной связи контролируют температуру тела и уровень глюкозы в крови.
  • Петли положительной обратной связи не распространены в биологических системах. Положительная обратная связь служит для усиления реакции до тех пор, пока не будет достигнута конечная точка. Петли положительной обратной связи контролируют свертывание крови и роды.
  • Иногда гомеостатические механизмы выходят из строя, что приводит к гомеостатическому дисбалансу. Диабет — это пример заболевания, вызванного дисбалансом гомеостаза. Старение может привести к снижению эффективности системы контроля организма, делая пожилых людей более восприимчивыми к болезням.

Обзор

  1. Что такое гомеостаз?
  2. Определите уставку и нормальный диапазон для физиологических измерений.
  3. Определите и определите четыре взаимодействующих компонента, которые поддерживают гомеостаз в петлях обратной связи.
  4. Сравните и сопоставьте контуры отрицательной и положительной обратной связи.
  5. Объясните, как отрицательная обратная связь влияет на температуру тела.
  6. Приведите два примера физиологических процессов, которые контролируются контурами положительной обратной связи.
  7. Шлейф отрицательной обратной связи:
    1. возвращает уровень переменной в нормальный диапазон
    2. может понижать, но не повышать температуру тела
    3. — это тип обратной связи, участвующий в свертывании крови
    4. А и В
  8. Во время кормления грудью ребенок начинает сосать сосок, и он увеличивает количество молока, производимого матерью. Чем больше сосет, тем обычно вырабатывается больше молока.
    1. Это пример отрицательной или положительной обратной связи? Поясните свой ответ.
    2. В чем, по вашему мнению, может быть эволюционная выгода от механизма регулирования производства молока, описанного в части а?
  9. Объясните, почему гомеостаз регулируется петлями отрицательной обратной связи, а не петлями положительной обратной связи.
  10. Уставка обычно составляет:
    1. верхняя граница нормального диапазона
    2. нижняя граница нормального диапазона
    3. в середине нормального диапазона
    4. момент, когда изменения больше не могут происходить
  11. Уровень полового гормона тестостерона (Т) контролируется отрицательной обратной связью.Другой гормон, гонадотропин-рилизинг-гормон (ГнРГ), выделяется гипоталамусом головного мозга, который заставляет гипофиз выделять лютеинизирующий гормон (ЛГ). ЛГ стимулирует гонады к выработке Т. Когда в кровотоке слишком много Т, он возвращается к гипоталамусу, заставляя его производить меньше ГнРГ. Хотя это не описывает все петли обратной связи, участвующие в регулировании T, ответьте на следующие вопросы об этой конкретной петле обратной связи.
    1. Что является стимулом в этой системе? Поясните свой ответ.
    2. Что такое центр управления в этой системе? Поясните свой ответ.
    3. Что считается в этой системе гипофизом: стимулом, сенсором, центром управления или эффектором? Поясните свой ответ.

Узнать больше

Вы можете узнать, как организм поддерживает гомеостаз за счет содержания воды, посмотрев это видео:

Посмотрите это видео о сравнении положительных и отрицательных отзывов:

Гомеостаз и петли обратной связи | Анатомия и физиология I

Введение в гомеостаз

Гомеостаз относится к динамическим физиологическим процессам, которые помогают нам поддерживать внутреннюю среду, подходящую для нормального функционирования.Гомеостаз — это , а не , как химическое или физическое равновесие. Такое равновесие возникает, когда нет чистых изменений: добавьте молоко в кофе и, в конечном счете, когда равновесие будет достигнуто, чистая диффузия молока в кофейной кружке не произойдет. Однако гомеостаз — это процесс, с помощью которого внутренние переменные, такие как температура тела, артериальное давление, объем крови, pH, осмолярность, концентрация электролитов и т. Д., Поддерживаются в пределах диапазона значений, соответствующих системе. Когда стимул изменяет одну из этих внутренних переменных, он создает обнаруженный сигнал, на который организм будет реагировать как часть своей способности осуществлять гомеостаз.

Гомеостаз

  • Гомеостаз — это тенденция биологических систем поддерживать относительно постоянные условия во внутренней среде, постоянно взаимодействуя с изменениями, происходящими внутри или вне системы, и приспосабливаясь к ним.

Гомеостаз необходим для нормального функционирования клеток, окруженных «внутренней средой» тела. Это среда, из которой они получают питательные вещества, газы..так далее. что им необходимо для нормального функционирования. Внеклеточная жидкость (ВКЖ) в организме, состоящая из плазмы и межклеточной жидкости, является основным компонентом внутренней среды. Это переменные ECF, которые должны поддерживаться относительно постоянными, чтобы клетки выжили.

Учтите, что когда внешняя температура падает, тело не просто «уравновешивается» с окружающей средой (становится таким же, как). Несколько систем работают вместе, чтобы поддерживать температуру тела: мы дрожим, появляемся «мурашки по коже», и приток крови к коже, который вызывает потерю тепла в окружающую среду, уменьшается.

Многие медицинские состояния и заболевания являются результатом нарушения гомеостаза. В этом разделе мы рассмотрим терминологию и объясним физиологические механизмы, связанные с гомеостазом. Мы будем обсуждать гомеостаз в каждой последующей системе. Многие аспекты тела находятся в постоянном состоянии изменения: объем и расположение кровотока, скорость обмена веществ между клетками и окружающей средой, а также скорость роста и деления клеток — все это примеры.Но эти изменения на самом деле способствуют удержанию многих переменных организма, и, следовательно, общего внутреннего состояния организма в относительно узких пределах. Например, кровоток в ткани увеличится, когда эта ткань станет более активной. Это гарантирует, что в тканях будет достаточно кислорода для поддержания более высокого уровня метаболизма.

Поддержание внутренних условий в теле называется гомеостазом (от «гомео-», что означает «подобный», и «стазис», что означает «стоять на месте»). Может показаться, что корневой «застой» термина «гомеостаз» подразумевает, что ничего не происходит.Но если вы думаете об анатомии и физиологии, даже поддержание тела в покое требует большой внутренней активности. Ваш мозг постоянно получает информацию о внутренней и внешней среде и включает эту информацию в ответные реакции, о которых вы, возможно, даже не подозреваете, например, небольшие изменения частоты сердечных сокращений, характера дыхания, активности определенных групп мышц, движения глаз и т. Д. Любое из этих действий, которые помогают поддерживать внутреннюю среду, способствует гомеостазу.

Мы можем рассматривать поддержание гомеостаза на нескольких различных уровнях.Например, подумайте, что происходит, когда вы тренируетесь, и это может представлять проблемы для различных систем организма. Тем не менее, вместо того, чтобы наносить вред вашему телу, наши системы адаптируются к ситуации. На уровне всего тела вы замечаете некоторые специфические изменения: учащается ваше дыхание и частота сердечных сокращений, ваша кожа может покраснеть, и вы можете потеть. Если вы продолжите тренироваться, вы можете почувствовать жажду. Все эти эффекты являются результатом того, что ваше тело пытается поддерживать условия, подходящие для нормального функционирования:

  • Ваши мышечные клетки используют кислород для преобразования энергии, хранящейся в глюкозе, в энергию, хранящуюся в АТФ (аденозинтрифосфате), которую они затем используют для сокращения мышечных сокращений.Когда вы тренируетесь, вашим мышцам требуется больше кислорода. Следовательно, чтобы поддерживать адекватный уровень кислорода во всех тканях вашего тела, вы дышите более глубоко и с большей частотой во время упражнений. Это позволяет вам получать больше кислорода. Ваше сердце также качает быстрее и сильнее, что позволяет ему доставлять больше богатой кислородом крови к вашим мышцам и другим органам, которым требуется больше кислорода и АТФ.
  • Когда ваши мышцы выполняют клеточное дыхание для высвобождения энергии из глюкозы, они производят углекислый газ и воду в качестве отходов.Эти отходы необходимо удалить, чтобы помочь вашему организму поддерживать баланс жидкости и pH. Ваше учащенное дыхание и частота сердечных сокращений также помогают избавиться от большого количества углекислого газа и некоторого количества лишней воды.
  • Ваши мышцы используют энергию, запасенную в молекулах АТФ, для создания силы, необходимой им для сокращения. Побочным продуктом высвобождения этой энергии является тепло, поэтому упражнения повышают температуру тела. Чтобы поддерживать соответствующую температуру тела, ваше тело компенсирует дополнительное тепло, вызывая расширение кровеносных сосудов рядом с вашей кожей и заставляя потовые железы на вашей коже выделять пот.Эти действия позволяют теплу легче рассеиваться в воздухе за счет испарения воды с потом.
  • По мере того, как вы тренируетесь в течение более длительных периодов времени, вы теряете все больше и больше воды и солей из-за пота (и, в меньшей степени, из-за большего дыхания). Если вы занимаетесь спортом слишком долго, ваше тело может потерять достаточно воды и соли, что повлияет на его другие функции. Низкая концентрация воды в крови вызывает выброс гормонов, вызывающих жажду. Ваши почки также производят более концентрированную мочу с меньшим количеством воды, если у вас низкий уровень жидкости.Эти действия помогут вам поддерживать баланс жидкости.

Терминология гомеостаза

Поддержание гомеостаза в организме обычно происходит за счет использования контуров обратной связи, которые контролируют внутренние условия организма.

Контур обратной связи определяется как система, используемая для управления уровнем переменной, в которой есть идентифицируемый рецептор (датчик), центр управления (интегратор или компаратор), эффекторы и методы связи.

Мы используем следующую терминологию для описания петель обратной связи:

  • Переменные — это параметры, которые отслеживаются и контролируются системой обратной связи или на которые она влияет.
  • Рецепторы (датчики) обнаруживают изменения переменной.
  • Центры управления (интеграторы) сравнивают переменную по отношению к уставке и сигнализируют исполнительным элементам, чтобы они сгенерировали ответ. Центры управления иногда при принятии решений учитывают информацию, отличную от уровня переменной, например время суток, возраст, внешние условия и т. Д.
  • Эффекторы вносят необходимые изменения для настройки переменной.
  • Для его функционирования необходимы методы связи между компонентами контура обратной связи.Это часто происходит через нервы или гормоны, но в некоторых случаях рецепторы и центры управления являются одними и теми же структурами, так что нет необходимости в этих режимах передачи сигналов в этой части петли.

Терминология в этой области часто противоречива. Например, бывают случаи, когда компоненты петли обратной связи нелегко идентифицировать, но переменные поддерживаются в определенном диапазоне. Такие ситуации по-прежнему являются примерами гомеостаза и иногда описываются как цикл обратной связи, а не как цикл обратной связи.

Цикл обратной связи определяется как любая ситуация, в которой переменная регулируется, и уровень переменной влияет на направление, в котором переменная изменяется (то есть увеличивается или уменьшается), даже если нет четко идентифицированных компонентов контура.

Имея в виду эту терминологию, гомеостаз затем можно описать как совокупность петель обратной связи и циклов обратной связи, которые тело включает в себя для поддержания подходящего функционального статуса.

Мы можем смотреть на примеры обратной связи в нашей повседневной жизни.Один из примеров — системы охлаждения в здании. Кондиционирование воздуха — это технологическая система, которую можно описать с помощью контура обратной связи. Термостат определяет температуру, электронный интерфейс сравнивает температуру с заданным значением (желаемой температурой). Если температура совпадает или ниже, то ничего не происходит. Если температура слишком высокая, электронный интерфейс запускает кондиционер. Как только температура снижается до заданного значения, электронный интерфейс отключает кондиционер.В этом примере определите этапы цикла обратной связи.

Круиз-контроль — еще одна технологическая система обратной связи. Идея круиз-контроля — поддерживать постоянную скорость вашего автомобиля. Скорость автомобиля определяется спидометром, а электронный интерфейс измеряет скорость автомобиля относительно заданного значения, выбранного водителем. Если скорость слишком низкая, интерфейс стимулирует двигатель; если скорость слишком высока, интерфейс снижает мощность, подаваемую на шины.

Контроль температуры тела

Мы можем посмотреть на поддержание температуры тела: Вот компоненты, участвующие в контроле температуры тела.

Переменная

В данном случае переменной является температура тела.

Рецепторы

Терморецепторы обнаруживают изменения температуры тела. Например, терморецепторы в ваших внутренних органах могут определять пониженную температуру тела и производить нервные импульсы, которые направляются в центр управления — гипоталамус.

Центр управления

Гипоталамус контролирует множество эффекторов, которые реагируют на снижение температуры тела.

Эффекторы

Есть несколько эффекторов, контролируемых гипоталамусом.

  • Кровеносные сосуды рядом с кожей сужаются, уменьшая кровоток (и, как следствие, потерю тепла) в окружающую среду.
  • Скелетные мышцы также являются эффекторами в этой петле обратной связи: они быстро сокращаются в ответ на снижение температуры тела. Эта дрожь способствует выделению тепла, что увеличивает температуру тела.

Петли обратной связи

Помните, что гомеостаз — это поддержание относительно стабильной внутренней среды.Когда присутствует стимул или изменение в окружающей среде, петли обратной связи реагируют, чтобы поддерживать работу системы около заданного значения или идеального уровня.

Обратная связь — это ситуация, когда выход или реакция контура влияет или влияет на вход или стимул.

Обычно мы делим петли обратной связи на два основных типа:

  1. контуры положительной обратной связи , в которых изменение в заданном направлении вызывает дополнительное изменение в том же направлении.Например, увеличение концентрации вещества вызывает обратную связь, которая приводит к постоянному увеличению концентрации.
  2. петли отрицательной обратной связи , в которых изменение в заданном направлении вызывает изменение в противоположном направлении. Например, увеличение концентрации вещества вызывает обратную связь, которая в конечном итоге приводит к снижению концентрации вещества.

Контуры положительной обратной связи по своей природе нестабильны. Поскольку изменение входного сигнала вызывает отклики, которые вызывают постоянные изменения в одном и том же направлении, петли положительной обратной связи могут привести к условиям разгона.Термин «положительная обратная связь» обычно используется до тех пор, пока переменная имеет способность усиливаться, даже если компоненты петли (рецептор, центр управления и эффектор) нелегко идентифицировать. В большинстве случаев положительная обратная связь вредна, но есть несколько случаев, когда положительная обратная связь при ограниченном использовании способствует нормальному функционированию. Например, во время свертывания крови каскад ферментативных белков активирует друг друга, что приводит к образованию фибринового сгустка, предотвращающего потерю крови.Один из ферментов этого пути, называемый тромбином, не только воздействует на следующий белок в этом пути, но также имеет способность активировать белок, который предшествовал ему в каскаде. Этот последний шаг приводит к циклу положительной обратной связи, когда увеличение тромбина приводит к дальнейшему увеличению тромбина. Следует отметить, что есть и другие аспекты свертывания крови, которые контролируют общий процесс, так что уровень тромбина не повышается без ограничений. Но если мы просто рассмотрим влияние тромбина на самого себя, это считается циклом положительной обратной связи.Хотя некоторые могут посчитать это положительной обратной связью, такая терминология не является общепринятой.

Контуры отрицательной обратной связи по своей сути являются стабильными системами. Петли отрицательной обратной связи в сочетании с различными стимулами, которые могут повлиять на переменную, обычно создают состояние, при котором переменная колеблется около заданного значения. Например, петли отрицательной обратной связи с участием инсулина и глюкагона помогают поддерживать уровень глюкозы в крови в узком диапазоне концентраций. Если уровень глюкозы становится слишком высоким, организм выбрасывает инсулин в кровоток.Инсулин заставляет клетки организма поглощать и накапливать глюкозу, снижая концентрацию глюкозы в крови. Если уровень глюкозы в крови становится слишком низким, организм высвобождает глюкагон, который вызывает высвобождение глюкозы из некоторых клеток организма.

Положительный отзыв

В механизме положительной обратной связи выход системы стимулирует систему таким образом, чтобы еще больше увеличить выход. Общие термины, которые могут описывать петли или циклы положительной обратной связи, включают «снежный ком» и «цепную реакцию».Без уравновешивающей реакции или процесса «выключения» механизм положительной обратной связи потенциально может вызвать неуправляемый процесс. Как уже отмечалось, есть некоторые физиологические процессы, которые обычно считаются положительной обратной связью, хотя не все они могут иметь идентифицируемые компоненты петли обратной связи. В этих случаях цикл положительной обратной связи всегда заканчивается встречным сигналом, подавляющим исходный стимул.

Хороший пример положительной обратной связи — усиление схваток.Сокращения начинаются, когда ребенок перемещается в нужное положение, растягивая шейку матки за пределы своего нормального положения. Обратная связь увеличивает силу и частоту схваток до рождения ребенка. После родов растяжение прекращается и петля прерывается.

Другой пример положительной обратной связи происходит в период лактации, когда мать производит молоко для своего младенца. Во время беременности повышается уровень гормона пролактина. Пролактин обычно стимулирует выработку молока, но во время беременности прогестерон подавляет выработку молока.При рождении, когда плацента выходит из матки, уровень прогестерона падает. В результате резко увеличиваются надои молока. Когда ребенок ест, его сосание стимулирует грудь, способствуя дальнейшему высвобождению пролактина, что приводит к еще большей выработке молока. Эта положительная обратная связь гарантирует, что у ребенка будет достаточно молока во время кормления. Когда ребенок отлучается от груди и больше не сосет его мать, стимуляция прекращается, и уровень пролактина в крови матери возвращается к уровню до кормления грудью.

Выше приведены примеры полезных механизмов положительной обратной связи.Однако во многих случаях положительная обратная связь потенциально может нанести вред жизненным процессам. Например, артериальное давление может значительно упасть, если человек теряет много крови из-за травмы.

Артериальное давление — это регулируемая переменная, которая приводит к увеличению частоты сердечных сокращений (т. Е. Учащается пульс) и более сильным сокращениям. Эти изменения в сердце заставляют его нуждаться в большем количестве кислорода и питательных веществ, но если объем крови в организме слишком низкий, сама сердечная ткань не будет получать достаточный кровоток для удовлетворения этих повышенных потребностей.Дисбаланс между потребностью сердца в кислороде и поставкой кислорода может привести к дальнейшему повреждению сердца, что фактически снижает артериальное давление, вызывая большее изменение переменной (артериального давления). Петля в ответ пытается стимулировать сердце еще сильнее, что приводит к дальнейшему повреждению сердца … и петля продолжается до тех пор, пока не наступит смерть.

Отрицательная обратная связь

Большинство систем биологической обратной связи являются системами отрицательной обратной связи. Отрицательная обратная связь возникает, когда выход системы снижает или ослабляет процессы, которые приводят к выходу этой системы, что приводит к уменьшению выхода.В общем, петли отрицательной обратной связи позволяют системам самостабилизироваться. Отрицательная обратная связь является жизненно важным механизмом контроля гомеостаза организма.

Вы видели пример петли обратной связи, применяемой к температуре, и определили задействованные компоненты. Это важный пример того, как петля отрицательной обратной связи поддерживает гомеостаз — это механизм терморегуляции организма. В теле поддерживается относительно постоянная внутренняя температура для оптимизации химических процессов. Нервные импульсы от термочувствительных терморецепторов в теле сигнализируют гипоталамусу.Гипоталамус, расположенный в головном мозге, сравнивает температуру тела с заданным значением.

Когда температура тела падает, гипоталамус инициирует несколько физиологических реакций, направленных на увеличение производства тепла и сохранение тепла:

  • Сужение поверхностных кровеносных сосудов (сужение сосудов) уменьшает приток тепла к коже.
  • Начинается дрожь, увеличивающая выработку тепла мышцами.
  • Надпочечники выделяют стимулирующие гормоны, такие как норадреналин и адреналин, для увеличения скорости метаболизма и, следовательно, выработки тепла.

Эти эффекты вызывают повышение температуры тела. Когда он возвращается в норму, гипоталамус больше не стимулируется, и эти эффекты прекращаются.

Когда температура тела повышается, гипоталамус инициирует несколько физиологических реакций, снижающих выработку тепла и теряющих тепло:

  • Расширение поверхностных кровеносных сосудов (расширение сосудов) увеличивает приток тепла к коже и вызывает покраснение.
  • Потовые железы выделяют воду (пот), а испарение охлаждает кожу.

Эти эффекты вызывают снижение температуры тела. Когда он возвращается в норму, гипоталамус больше не стимулируется, и эти эффекты прекращаются.

Многие гомеостатические механизмы, такие как температура, по-разному реагируют, если переменная выше или ниже уставки. При повышении температуры мы потеем, при понижении — дрожим. В этих ответах используются разные эффекторы для корректировки переменной. В других случаях контур обратной связи будет использовать тот же исполнительный элемент, чтобы отрегулировать переменную обратно в сторону уставки, независимо от того, было ли первоначальное изменение переменной выше или ниже уставки.Например, диаметр зрачка регулируется, чтобы обеспечить попадание в глаз необходимого количества света. Если количество света слишком мало, зрачок расширяется, если он слишком высокий, зрачок сужается.

Это можно сравнить с вождением. Если ваша скорость превышает заданное значение (желаемое значение), вы можете либо просто уменьшить уровень акселератора (т. Е. Выбегом), либо активировать вторую систему — тормоз. В обоих случаях вы замедляетесь, но это можно сделать, просто «отказавшись» от одной системы, или добавив вторую систему.

Давайте посмотрим, как эти два примера работают в отношении нормального гомеостаза артериального давления.

Артериальное давление измеряется, когда циркулирующая кровь оказывает давление на стенки артерий тела. Первоначально кровяное давление создается сокращением сердца. Изменения силы и скорости сокращения будут напрямую связаны с изменениями артериального давления. Изменения объема крови также напрямую связаны с изменениями артериального давления. Изменение диаметра сосудов, по которым проходит кровь, изменяет сопротивление и оказывает противоположное изменение кровяного давления.Гомеостаз артериального давления включает в себя рецепторы, контролирующие артериальное давление, и центры управления, инициирующие изменения в эффекторах, чтобы поддерживать его в пределах нормы.

Диабет: тип 1 и тип 2

Важным примером отрицательной обратной связи является контроль уровня сахара в крови.

  1. После еды тонкий кишечник всасывает глюкозу из переваренной пищи. Повышается уровень глюкозы в крови.
  2. Повышенный уровень глюкозы в крови стимулирует бета-клетки поджелудочной железы вырабатывать инсулин.
  3. Инсулин заставляет клетки печени, мышц и жировой ткани поглощать глюкозу, где она и хранится. По мере всасывания глюкозы уровень глюкозы в крови падает.
  4. Когда уровень глюкозы падает ниже порогового значения, больше нет достаточного стимула для высвобождения инсулина, и бета-клетки перестают выделять инсулин.

Из-за синхронизации высвобождения инсулина бета-клетками базальная концентрация инсулина в крови колеблется после еды. Колебания имеют клиническое значение, поскольку считается, что они помогают поддерживать чувствительность рецепторов инсулина в клетках-мишенях.Эта потеря чувствительности является основой инсулинорезистентности. Таким образом, отказ механизма отрицательной обратной связи может привести к высокому уровню глюкозы в крови, что имеет множество негативных последствий для здоровья.

Давайте подробнее рассмотрим диабет. В частности, мы обсудим диабет типа 1 и типа 2. Диабет может быть вызван недостатком инсулина, резистентностью к инсулину или и тем, и другим.

Диабет 1 типа возникает, когда бета-клетки поджелудочной железы разрушаются иммуноопосредованным процессом.Поскольку бета-клетки поджелудочной железы определяют уровень глюкозы в плазме и реагируют высвобождением инсулина, у людей с диабетом 1 типа инсулин полностью отсутствует. При этом заболевании необходимы ежедневные инъекции инсулина.

Также страдают те, кто теряет поджелудочную железу. После удаления поджелудочной железы (например, из-за рака) всегда присутствует диабет 1 типа.

Диабет 2 типа встречается гораздо чаще, чем диабет 1. Он составляет большинство случаев диабета.Обычно это происходит в зрелом возрасте, но у молодых людей все чаще диагностируют это заболевание. При диабете 2 типа поджелудочная железа по-прежнему вырабатывает инсулин, но ткани не реагируют эффективно на нормальный уровень инсулина, состояние, называемое резистентностью к инсулину. Через много лет поджелудочная железа будет снижать уровень секретируемого ею инсулина, но это не главная проблема, когда начинается заболевание. Многие люди с диабетом 2 типа не знают, что у них он есть, хотя это серьезное заболевание. Диабет 2 типа становится все более распространенным из-за увеличения ожирения и отказа от физических упражнений, которые способствуют развитию инсулинорезистентности.

Механизмы упреждения

Хотя это не очень распространено в организме, существуют механизмы, которые активируются до того, как действительно произойдет изменение переменной. Эти механизмы пытаются предотвратить изменения до того, как они произойдут, вместо того, чтобы реагировать на изменение после того, как оно произошло. Одним из примеров этого является гормон, который попадает в кровоток в ответ на присутствие глюкозы в тонком кишечнике. Этот гормон вызывает высвобождение инсулина до того, как глюкоза всасывается в кровоток, пытаясь ограничить повышение уровня глюкозы в крови.

Интеграция систем | Анатомия и физиология I

Каждая система органов выполняет определенные функции для организма, и каждая система органов обычно изучается независимо. Однако системы органов также работают вместе, чтобы помочь телу поддерживать гомеостаз.

Например, сердечно-сосудистая, мочевыделительная и лимфатическая системы помогают организму контролировать водный баланс. Сердечно-сосудистая и лимфатическая системы транспортируют жидкости по всему телу и помогают определять уровни растворенных веществ и воды, а также регулировать давление.Если уровень воды становится слишком высоким, мочевыделительная система производит более разбавленную мочу (мочу с более высоким содержанием воды), чтобы помочь устранить избыток воды. Если уровень воды становится слишком низким, образуется более концентрированная моча, чтобы сохранить воду. Пищеварительная система также играет роль с переменным водопоглощением. Вода может быть потеряна через покровные и дыхательные системы, но эта потеря не связана напрямую с поддержанием жидкости в организме и обычно связана с другими гомеостатическими механизмами.

Точно так же сердечно-сосудистая, покровная, дыхательная и мышечная системы работают вместе, чтобы помочь телу поддерживать стабильную внутреннюю температуру. Если температура тела повышается, кровеносные сосуды кожи расширяются, позволяя большему количеству крови течь к поверхности кожи. Это позволяет теплу рассеиваться через кожу в окружающий воздух. Кожа также может выделять пот, если тело становится слишком горячим; когда пот испаряется, это помогает охладить тело. Ускоренное дыхание также может помочь телу избавиться от избыточного тепла.В совокупности эти реакции на повышение температуры тела объясняют, почему вы потеете, тяжело дышите и краснетесь на лице, когда вы тренируетесь. (Тяжелое дыхание во время упражнений также является одним из способов, которым организм получает больше кислорода к вашим мышцам и избавляется от лишнего углекислого газа, вырабатываемого мышцами.)

И наоборот, если ваше тело слишком холодное, кровеносные сосуды кожи сокращаются, и кровоток к конечностям (рукам и ногам) замедляется. Мышцы быстро сокращаются и расслабляются, в результате чего выделяется тепло, чтобы согреться.Волосы на коже поднимаются вверх, задерживая около кожи больше воздуха, который является хорошим изолятором. Эти реакции на снижение температуры тела объясняют, почему вы дрожите, получаете «мурашки по коже» и холодные, бледные конечности, когда вам холодно.

Щелкните эту ссылку и переместите ползунок, чтобы увидеть моделирование гомеостатического контроля температуры.

Как вы узнали, гомеостаз глюкозы в крови регулируется двумя гормонами поджелудочной железы. Эта глюкоза обеспечивает топливо для производства АТФ всеми клетками организма.Но эндокринная система — не единственная задействованная система.

Многие клетки организма реагируют на инсулин и глюкагон, но печень пищеварительной системы играет важную роль в обеспечении доступности топлива между приемами пищи. Под влиянием инсулина анаболический процесс гликогенеза (-генез означает «происхождение» или «рождение») в печени превращает поступающую в клетки печени избыточную глюкозу для полимеризации в гликоген для хранения. Под влиянием глюкагона обратная катаболическая реакция гликогенолиза (-лиз означает «распад») преобразует гликоген обратно в глюкозу для выпуска в кровоток.Клетки печени также могут осуществлять глюконеогенез (-neo означает «новый»), который создает глюкозу из неуглеводных источников, в основном из определенных аминокислот.

Нервная система также играет роль в поддержании уровня глюкозы в крови. Когда желудок пуст и уровень глюкозы в крови низкий, рецепторы пищеварительной системы и мозг отвечают, заставляя вас чувствовать голод — ваш желудок может «урчать», и вы можете чувствовать боль или дискомфорт в средней части тела. Эти ощущения побуждают вас есть, что дает новые источники питательных веществ для повышения уровня глюкозы в крови.Внешнесекреторная часть поджелудочной железы также является частью пищеварительной системы. Он производит ферменты, которые помогают переваривать съеденные питательные вещества, чтобы они могли абсорбироваться тонкой кишкой в ​​кровь. Система кровообращения важна для транспортировки глюкозы и гормонов поджелудочной железы из крови ко всем клеткам организма.

Уровни кальция в крови

Как вы уже знаете, правильный уровень кальция важен для нормального функционирования нескольких систем. Ионы кальция используются для свертывания крови, сокращения мышц, активации ферментов и клеточной связи.Паращитовидная железа эндокринной системы является основным рецептором и центром контроля уровня кальция в крови. Когда паращитовидные железы обнаруживают низкий уровень кальция в крови, они взаимодействуют с несколькими системами органов и изменяют свою функцию, чтобы восстановить нормальный уровень кальция в крови. Скелет, мочевыделительная и пищеварительная системы действуют как эффекторы для достижения этой цели посредством отрицательной обратной связи.

Высвобождение паратироидного гормона из эндокринной системы заставляет остеокласты скелетной системы разрушать (резорбировать) кость и выделять кальций в кровь.Точно так же этот гормон заставляет почки мочевыделительной системы реабсорбировать кальций и возвращать его в кровь вместо того, чтобы выводить кальций с мочой. За счет изменения функции почек по выработке активного витамина D тонкий кишечник пищеварительной системы увеличивает всасывание кальция.

Когда уровень кальция в крови повышен, паращитовидная железа тоже это чувствует. Но в этом случае, вместо увеличения секреции паратироидного гормона, он снижает секрецию гормона.Это снижает реабсорбцию костей, увеличивает уровень кальция в моче и снижает всасывание кальция в кишечнике.

Уровни глюкозы в крови

Эндокринные функции поджелудочной железы и печени координируют усилия по поддержанию нормального уровня глюкозы в крови. Когда клетки поджелудочной железы обнаруживают низкий уровень глюкозы в крови, поджелудочная железа синтезирует и секретирует гормон глюкагон. Глюкагон заставляет печень преобразовывать полимеризованный сахарный гликоген в глюкозу посредством процесса, известного как гликогенолиз.Затем глюкоза проходит через кровь, позволяя всем клеткам организма использовать ее.

Если клетки поджелудочной железы обнаруживают высокий уровень глюкозы в крови, поджелудочная железа синтезирует и выделяет гормон инсулин. Инсулин вызывает полимеризацию глюкозы в гликоген, который затем откладывается в печени в процессе, известном как гликогенез.

Нервная и пищеварительная системы также играют роль в поддержании уровня глюкозы в крови. Когда желудок пуст и уровень глюкозы в крови низкий, пищеварительная система и мозг реагируют, заставляя вас чувствовать голод — ваш желудок может «урчать», и вы можете чувствовать боль или дискомфорт в средней части тела.Эти ощущения побуждают вас есть, что повышает уровень глюкозы в крови.

Количество ячеек

Все системы органов требуют баланса деления клеток и апоптоза во время развития, роста и восстановления для поддержания структуры и функции ткани. Эндокринная и иммунная системы являются важными регуляторами популяций клеток. Эндокринная система доставляет стероиды и гормоны роста, которые посылают сигналы выживания в определенные ткани, чтобы предотвратить апоптоз. Кроме того, эндокринная система вырабатывает некоторые гормоны, которые в некоторых физиологических условиях вызывают апоптоз.

Клетки иммунной системы проверяют кровь на наличие клеток, которые делятся в неподходящее время. Иммунные клетки вырабатывают антитела, чтобы пометить эти неконтролируемые клетки для разрушения. Нарушение этих процессов может привести к образованию опухолей.

Вопросы для самопроверки

Пройдите тест ниже, чтобы проверить свое понимание гомеостаза:

Какие системы органов человека обеспечивают гомеостаз? | Education

Человеческое тело работает над поддержанием баланса между различными внутренними частями, чтобы все процессы, за которые они отвечают, происходили последовательно.Это состояние внутреннего равновесия называется гомеостазом и возникает в результате координации усилий систем органов тела. Хотя органы по всему телу играют роль в поддержании гомеостаза, эндокринная система и нервная система особенно важны в поддержании и регулировании его.

Эндокринная система

С возрастом организм претерпевает долгосрочные физиологические изменения. Эндокринная система направляет эти изменения, регулируя такие функции, как метаболизм и скорость роста.Щитовидная железа, которая увеличивает скорость метаболизма, поджелудочная железа, которая может как повышать, так и понижать уровень сахара в крови, и гонады, влияющие на половые характеристики, — все это железы эндокринной системы. Они регулируют процессы, выделяя гормоны в кровоток и отправляя их в другие органы.

Нервная система

Если эндокринная система лучше всего подходит для воздействия на развитие с течением времени, нервная система лучше всего подходит для быстрого реагирования на угрозы стабильности организма.Нервная система общается не через гормоны, а через быстро движущиеся электрохимические сигналы. Головной и спинной мозг, центральные компоненты нервной системы, оценивают внешнюю информацию, используя ее в качестве основы для своих инструкций. Сообщения, передаваемые от нервов к органам и мышцам, которых они касаются, могут увеличивать частоту сердечных сокращений и частоту дыхания, повышать кровяное давление и стимулировать пищеварение, обеспечивая организм веществами, необходимыми для работы.

Гипоталамус

Все эти быстрые изменения контролируются вегетативной нервной системой или ВНС, подразделением нервной системы, которое управляет бессознательной мышечной активностью, такой как дыхание, пищеварение и частота сердечных сокращений.Нервы в ВНС получают указания от части мозга, называемой гипоталамусом. Гипоталамус также передает инструкции из мозга структуре, называемой гипофизом, которая влияет на деятельность эндокринных желез, контролируя такие факторы, как температура тела, голод и жажда. Это делает гипоталамус мостом между эндокринной и нервной системами и ключом к гомеостазу.

Другие системы организма

Эндокринная и нервная системы работают связанными не только друг с другом, но и с другими системами организма.Например, под руководством нервной системы дыхательная система контролирует обмен углекислого газа на кислород через легкие, влияя на концентрацию этих двух газов в крови. Между тем, эндокринная система заставляет печень расщеплять алкоголь из пищеварительной системы, а почки — выводить мочу из выделительной системы. Эти органы, среди многих других, выполняют свои функции; с помощью сигналов эндокринной и нервной систем они помогают поддерживать гомеостаз.

Ссылки

Ресурсы

Биография писателя

Шейла Джонсон профессионально пишет с 2008 года. Среди ее публикаций — работа в журнале «Marvel Spotlight» и в «Критическом обзоре графических романов» Salem Press. Джонсон имеет степень бакалавра гуманитарных наук по английскому языку и степень бакалавра наук по биологии Иллинойского университета в Чикаго.

Гомеостаз — обзор | Темы ScienceDirect

3 Гомеостаз

Гомеостаз относится к общему принципу, который обеспечивает стабильность естественных и искусственных систем, где стабильность понимается в ее более классическом смысле устойчивости к внешним возмущениям.Гомеостаз — фундаментальное понятие в нейропсихологии, психофизиологии и нейробиологии (тезис Кэннона). В поведенческих науках, однако, признается концепция гомеостаза, но она редко играет заметную роль в реальном анализе. Заслуживающим внимания исключением является монография МакФарланда (1971). Тем не менее, математико-статистическая теория гомеостаза, в частности теория оптимального управления системами с обратной связью (например, Goodwin and Sin 1984), показывает, что гомеостаз оказывает важное влияние на поведение системы и, следовательно, должен приниматься во внимание при статистическом моделировании и анализе систем.Моленаар (1987) применяет теорию оптимального управления к оптимизации психотерапевтического процесса.

Кратко проиллюстрированы некоторые эффекты гомеостаза при моделировании прикладных систем. Гомеостаз будет определяться как контроль с отрицательной обратной связью (McFarland, 1971). С помощью простого компьютерного моделирования показано, что наличие гомеостаза оказывает глубокое влияние на измеряемые взаимосвязи между поведением связанных систем. Хотя системы сильно связаны, очевидная взаимосвязь между их поведением приближается к нулю как прямая функция силы гомеостаза.Это имеет важное значение для прикладного анализа поведенческих систем. Рассмотрим, например, давнюю исследовательскую традицию изучения биологической основы (физиологической системы) личности (системы поведения). Предполагается, что обе системы связаны, но обе также следует рассматривать как гомеостатические. Таким образом, можно ожидать, что гомеостатическая природа связанных физиологических и поведенческих систем, исследуемых в рамках этой исследовательской традиции, приведет к предвзятым показателям их связи (т.е., взаимные корреляции близки к нулю), тогда как реальная сила этой связи может быть значительной.

Иллюстративное имитационное исследование основано на простом примере линейной модели пространства состояний в уравнении. (2). Рассматривается только один набор из двух связанных систем, поэтому индекс i можно опустить в определяющих уравнениях. Для дальнейшего упрощения предполагается, что состояние s ( t ) наблюдается напрямую, поэтому матрица H принимается за единичную матрицу, а шум измерения v ( t ) отсутствует. .Обозначая процесс одномерного состояния системы 1 (например, поведенческой системы) s 1 ( t ) и процесс одномерного состояния системы 2 (например, физиологическая система) s 2 ( t ), получаем:

(3a) s1t + 1 = f11s1t + f12s2t + w1t + 1s2t + 1 = f21s1t + f22s2t + w2t + 1

В уравнении. (3a) f 12 s 2 ( t ) обозначает влияние физиологической системы на процесс поведенческого состояния s 1 ( t +1), где f 12 — сила этой муфты; f 21 s 1 ( t ) обозначает обратное влияние поведенческой системы на процесс физиологического состояния s 2 ( t +1).

Система Ур. (3а) не включает гомеостаз. Напротив, следующий аналог уравнения ( (3a) включает гомеостаз:

(3b) s1t + 1 = f11s1t + f12s2t + c1s1t + w1t + 1s2t + 1 = f21s1t + f22s2t + c2s2t + w2t + 1

В уравнении. (3b) c 1 [ s 1 ( t )] и c 2 [ s 2 ( t )] обозначают оптимальные функции обратной связи, которые зависят от количество дополнительных параметров, которые не отображаются явно.Моленаар (1987, и ссылки в нем) представляет полное описание вычисления этих оптимальных функций обратной связи.

Чтобы оценить влияние гомеостаза на явную корреляцию между s 1 ( t ) и s 2 ( t ), временные ряды генерируются в соответствии с уравнениями. (3а) и (3б). Это требует, чтобы числовые значения были присвоены системным параметрам в обоих уравнениях. (3а) и (3б). Например: f 11 = 0.6, f 12 = 0,4, f 21 = 0,4 и f 22 = 0,7. Кроме того, c 1 [ s 1 ( t )] принимается равным нулю (только физиологическая система 2 в (3b) включает гомеостаз). Затем обнаруживается, что очевидная мгновенная взаимная корреляция между с 1 ( t ) и с 2 ( t ), как определено для реализации T = 100 временных точек, равна 0 .85 для уравнения. (3a) и 0,15 для уравнения. (3б). Это ясно показывает, что взаимная корреляция для уравнения. (3b), то есть когда гомеостаз присутствует в физиологической системе 2, существенно смещен в сторону нуля и не отражает силу связи между двумя системами без наличия гомеостаза.

Тот же результат (существенная недооценка действительной силы связи посредством явной взаимной корреляции между связанными системами в случае наличия гомеостаза) обнаруживается при всех других возможных сценариях (отрицательная связь между системами без гомеостаза, гомеостаз присутствует в обеих системах и т. Д.)). Этот общий результат также может быть доказан с помощью математико-статистических методов. Сделан вывод, что гомеостаз оказывает существенное смещающее влияние на очевидные меры системного взаимодействия, даже в простых линейных системах, таких как рассмотренные выше.

Как связаны системы вашего тела — Revere Health

Каждая отдельная система организма работает вместе с другими системами организма. Система кровообращения — хороший пример того, как системы организма взаимодействуют друг с другом. Ваше сердце перекачивает кровь через сложную сеть кровеносных сосудов.Например, когда ваша кровь циркулирует по пищеварительной системе, она собирает питательные вещества, усвоенные вашим организмом во время последнего приема пищи. Ваша кровь также несет кислород, вдыхаемый легкими. Ваша кровеносная система доставляет кислород и питательные вещества к другим клеткам вашего тела, а затем собирает любые отходы, создаваемые этими клетками, включая углекислый газ, и доставляет эти отходы в почки и легкие для утилизации. Между тем, кровеносная система переносит гормоны эндокринной системы и лейкоциты иммунной системы, которые борются с инфекцией.

Каждая из ваших систем организма полагается на работу других. Ваша дыхательная система полагается на вашу систему кровообращения, чтобы доставить собираемый кислород, в то время как мышцы вашего сердца не могут функционировать без кислорода, который они получают из ваших легких. Кости черепа и позвоночника защищают головной и спинной мозг, но мозг регулирует положение костей, управляя мышцами. Система кровообращения обеспечивает ваш мозг постоянным притоком богатой кислородом крови, в то время как ваш мозг регулирует частоту сердечных сокращений и артериальное давление.

Связаны даже, казалось бы, не связанные друг с другом системы организма. Ваша скелетная система полагается на мочевую систему, чтобы удалить отходы, произведенные костными клетками; в свою очередь, кости вашего скелета создают структуру, которая защищает ваш мочевой пузырь и другие органы мочевыделительной системы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *