Доклад на тему гомеостаз

Обновлено: 15.05.2024

Организм можно определить как физико-химическую систему, существующую в окружающей среде в стационарном состоянии. Именно эта способность живых систем сохранять стационарное состояние в условиях непрерывно меняющейся среды и обусловливает их выживание. Для обеспечения стационарного состояния у всех организмов – от морфологически самых простых до наиболее сложных – выработались разнообразные анатомические, физиологические и поведенческие приспособления, служащие одной цели – сохранению постоянства внутренней среды.

Содержание работы

Введение
Физиологический гомеостаз
2.1 Гомеотаз крови
2.2 Микросреда внутренних органов
2.3 Тепловой гомеостаз
2.4 Вегетативный гомеостаз
2.5 Иммунный гомеостаз
Заключение
Список литературы

Файлы: 1 файл

реферат гомеостаз.doc

2.1 Гомеотаз крови

2.2 Микросреда внутренних органов

2.3 Тепловой гомеостаз

2.4 Вегетативный гомеостаз

2.5 Иммунный гомеостаз

Для того чтобы обеспечить более или менее стабильную активность организма, необходима регуляция на всех уровнях организации живого — от молекулярного до биосферного. Это требует использования различных биохимических, физиологических и поведенческих механизмов, наиболее соответствующих уровню сложности и образу жизни данного вида.

2 Физиологический гомеостаз

Одно из свойств всего живого — способность сохранять постоянство внутренней среды. Это свойство получило название гомеостаза. Более полное определение гомеостаза (от греч. Homoios – подобный, одинаковый и status – неподвижность) — это способность живых систем противостоять изменениям и сохранять постоянство состава и свойств биологических систем. Гомеостаз в организмах поддерживается саморегуляцией.

Физиологический гомеостаз связан с формированием и поддержанием в клетке специфических физико-химических условий. Постоянство внутренней среды многоклеточных организмов поддерживается системами дыхания, кровообращения, пищеварения, выделения и регулируется нервной и эндокринной системами.

Под функциональным (физиологическим) гомеостазом понимают оптимальную физиологическую активность различных органов, систем и всего организма в конкретных условиях среды. В свою очередь он включает: обменный, дыхательный, пищеварительный, выделительный, регуляторный (обеспечивающий оптимальный уровень нейрогуморальной регуляции в данных условиях) и психологический гомеостаз.

Физиологический гомеостаз достигается с помощью физиологических регуляторных систем: желез внутренней и внешней секреции, симпатической нервной системы, центральной нервной системы и особенно коры головного мозга, а также с помощью поведения, в котором велика роль как наследственных форм, так и приобретенного индивидуального опыта.

У человека и высших животных гомеостатические механизмы достигли совершенства.

Границы гомеостаза человека могут меняться в зависимости от индивидуальных (наследственных) особенностей организма, возраста, пола, условий жизни и работы.

Практически все характеристики внутренней среды (константы) организма непрерывно колеблются относительно средних уровней, оптимальных для протекания устойчивого обмена веществ. Эти уровни отражают потребность клеток в необходимом количестве исходных продуктов обмена. Допустимый диапазон колебаний для разных констант различен. Незначительные отклонения одних констант могут приводить к существенным нарушениям обменных процессов — это так называемые жесткие константы. К ним относятся, например, осмотическое давление, величина водородного показателя (рН), содержание глюкозы, О₂, СО₂ в крови.

Другие константы могут варьировать в довольно широком диапазоне без существенных нарушений физиологических функций — это так называемые пластичные константы. К их числу относят количество и соотношение форменных элементов крови, объем циркулирующей крови, скорость оседания эритроцитов.

2.1 Гомеостаз крови

Постоянство состава крови обеспечивает поддержание всех остальных функций оганизма. Кровь имеет устойчивую кислотность (рН 7,35—7,47), относительно постоянное осмотическое давление и соотношение содержащихся в плазме электролитов, колеблющиеся в определенных пределах содержание сахара, числа различных клеток крови.

Даже значительные патологические процессы с накоплением кислот в тканевой жидкости не изменяют значительно рН крови. Такая же ситуация с осмотическим давлением крови: оно подвергается постоянным колебаниям, т.к. в кровь непрерывно поступают продукты промежуточного обмена веществ, влияющие на осмотическое давление, тем не менее, колебания эти не выходят за границы нормы. Значительные изменения осмотического давления могут быть только при выраженных патологических состояниях.

2.2 Микросреда внутренних органов

Каждый отдельный орган имеет свою собственную внутреннюю среду (микросреду), которая соответствует его строению и функциям. Нормальное состояние каждого отдельного органа зависит от состояния именно этой микросреды, ее отдельных свойств и от проницаемости микросреды в направлениях из крови в микросреду органа и обратно. Особенно важное значение имеет постоянство микросреды для работы центральной нервной системы. Даже незначительные сдвиги, возникающие, например, в цереброспинальной жидкости, могут вызвать тяжелое состояние больного.

2.3 Тепловой гомеостаз

Тепловой гомеостаз или терморегуляция — это физиологическая функция, которая поддерживает в организме человека и высших животных постоянную температуру тела (с небольшими колебаниями) с помощью регуляции теплопродукции и теплоотдачи.

Основной частью физической терморегуляции является сосудистая терморегуляция, представляющая собой расширение или сужение кровеносных сосудов кожи, в результате чего к коже поступает больший или меньший объем крови и с ним отдается тепло из внутренних органов, то есть часть тепла, образованного в результате обмена веществ. Максимальное расширение кровеносных сосудов кожи из состояния максимального их сужения увеличивает теплоотдачу в шесть раз. Не все участки кожного покрова равноценно участвуют в терморегуляции. Большая теплоотдача возможна от кистей рук — 60% всей теплопродукции, тогда как площадь кистей составляет не более 6% от общей площади кожного покрова.

Другая физическая терморегуляция — потоотделение. Потоотделение представляет собой просачивание воды через поверхность кожи, где она испаряется. Процесс этот называется также неощутимой перспирацией. За счет него поглощается примерно пятая часть теплопродукции основного обмена. Неощутимая перспирация не регулируется и не очень зависит от температуры окружающей среды. При угрозе перегревания симпатическая нервная система просто активизирует работу потовых желез в коже. При интенсивном функционировании потовых желез выделяется до 1,5 л пота в час и больше.

При понижении температуры окружающей среды и угрозе переохлаждения, прежде всего, прекращается потоотделение и происходит сужение кровеносных сосудов кожи. Если температура кожи продолжает падать и угроза переохлаждения не устраняется, то включается так называемая химическая терморегуляция — повышение теплопродукции организма за счет специальных форм сократительной активности скелетных мышц и повышения физиологичекой деятельности других органов. При дальнейшем охлаждении возникает холодовая мышечная дрожь.

Управление всеми реакциями, которые позволяют поддерживать постоянную температуру тела в различных условиях, осуществляется специальными нервными центрами, расположенными в головном мозге. Основным центром терморегуляции является отдел головного мозга, который называется гипоталамусом.

У теплокровных животных терморегуляция осуществляется изменением интенсивности окислительно-восстановительных процессов, продуцирующих тепло, а также приспособлениями для охлаждения. Например, у большинства млекопитающих охлаждение достигается в результате потоотделения и испарения пота с поверхности кожи. Волосяной покров у млекопитающих и перья у птиц, подкожные отложения жира также обеспечивают терморегуляцию. Холоднокровные животные в известной мере могут регулировать температурные условия внутренней среды испарением воды. Приспособление к колебаниям температуры у многих животных проявляется в форме миграций, связанных с переселением в более благоприятные условия.

2.4 Вегетативный гомеостаз

Вегетативная нервная система (ВНС) — это отдел нервной системы, ответственный за работу внутренних органов, желез, кровеносных и лимфатических сосудов. ВНС адаптирует функции внутренних органов к изменениям внешней среды, обеспечивая вегетативный гомеостаз. ВНС имеет влияние не только на физическую, но и на психическую деятельность человека. Вегетативная нервная система контролирует деятельность сердечно-сосудистой системы, органов дыхания, пищеварения, выделения, половой системы, обмен веществ и рост организма. Контролю ВНС не подчиняется только деятельность скелетных мышц.

ВНС разделяется на симпатическую (СНС) и парасимпатическую (ПНС), влияние которых на органы и системы иногда прямо противоположны. Равновесие между СНС и ПНС и определяет состояние вегетативного гомеостаза.

Если в состоянии стресса преобладает воздействие на организм СНС, то в обычном режиме деятельность СНС уравновешивается деятельностью парасимпатической нервной системой. ПНС на разные органы оказывает разное воздействие. На ССС она оказывает тормозящее действие: уменьшает частоту и силу сокращений сердца, расслабляет мышцы стенок артерий, снижает артериальное давление. Угнетает ПНС и деятельность органов дыхания: бронхи суживаются, частота дыхательных движений и вентиляция легких снижаются. Напротив, на органы пищеварения она оказывает стимулирующее влияние: усиливает двигательную активность кишечника, выделение слюны и пищеварительных соков (организму нужны запасы питательных веществ). Стенки мочевого пузыря сокращаются, зрачки суживаются (свет меньше раздражает сетчатку глаза, что создает состояние покоя).

Вегетативный гомеостаз позволяет организму человека функционировать как в условиях стресса, концентрируя и щедро растрачивая энергию, так и в обычных условиях, обеспечивая жизнедеятельность человека и сберегая энергию про запас.

2.5 Иммунный гомеостаз

Главными органами иммунной системы являются костный мозг и вилочковая железа (тимус). Кроме того, в формировании иммунитета участвуют селезенка, лимфатические узлы, скопления лимфатической ткани в кишечнике, миндалины носоглоточного кольца. Большое количество иммунных клеток, лимфоцитов и макрофагов, находится в крови и лимфатической жидкости.

В красном костном мозге образуются стволовые клетки. Из них в дальнейшем образуются все клетки крови и иммунные клетки. Стволовые клетки попадают в тимус, где под влиянием гормонов они превращаются в Т-лимфоциты и затем с током крови попадают в лимфатические узлы, селезенку и кишечник. Выделяясь в кровь, гормоны вилочковой железы способствуют развитию Т-лимфоцитов и вне тимуса.

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.

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.

Для нормального функционирования организма важно поддержание нормальной температуры тела, необходимого объема кислорода в легких, устойчивых показателей крови и артериального давления. За обеспечение постоянства внутренней среды человека отвечает процесс гомеостаза. В статье рассмотрим виды, механизм работы, примеры и способы восстановления.

Что такое гомеостаз, виды, предназначение

Гомеостаз – это саморегуляция, которая происходит благодаря слаженности внутренних процессов и реакций, направленных на поддержание равновесия и постоянства внутреннего состояния.

Различают несколько разновидностей:

Генетический, отвечает за наследственную стабильность и адаптацию к изменяющейся окружающей среде.

Иммунологический, обеспечивает биологическую индивидуальность, защиту от вторгающихся чужеродных агентов.

Структурный. Это гомеостаз клетки, ткани, органа, системы органов.

Системный, который затрагивает лимфу, кровь, тканевую жидкость.

Гомеостаз выполняет в организме несколько важных функций:

поддержание баланса жидкой субстанции;

регулирование содержания различных соединений в крови, органах дыхания, зрения, пищеварения, мочевыведения и других;

поддержание обмена веществ;

Протекание гомеостатических процессов зависит от наследственного фактора и возрастных особенностей.

У младенцев и лиц пожилого возраста функции не работают в полном объеме по причине несформированности или замедления реакций.

Какой механизм лежит в основе гомеостаза

Процесс саморегуляции основан на принципе обратной связи, которая бывает положительная и отрицательная.

Действие отрицательной направлено на реакции рецепторов на происходящие изменения и подаче команды восстановить равновесие. Пример – терморегуляция, когда организм самостоятельно защищается от перегрева или переохлаждения.

Действие положительной направлено на усиление действия изменения и вывод организма из состояния равновесия. Случается редко, в данном случае организм может перейти в не всегда желательное состояние. Но в некоторых случаях является необходимым, например, в ускорении свертываемой функции крови при нарушении целостности кожных покровов.

Регулирование всех систем и работы органов, компенсирование изменений во внешней среде происходит за счет рецепторов, которые отправляют информацию в мозг в случае отклонения параметров от нормы. Затем организм принимает меры по приведению состояния в норму.

Примеры гомеостаза у человека

Чтобы лучше понять, что такое гомеостаз, рассмотрим примеры гомеостаза:

высокая температура вызывает активное выделение пота во избежание перегрева организма;

регулирование баланса жидкости в организме посредством гормонов, отвечающих за выделение и задерживание жидкой субстанции;

во время интенсивных физических нагрузок дыхание и пульс становятся чаще;

поддержание уровня глюкозы в крови с помощью некоторых гормонов: инсулин понижает, а кортизол увеличивает;

поддержание уровня кальция в крови в норме, так как избыток и недостаток несут для организма негативные последствия.

Сбой в цепочке реакций приводит к дискомфорту и различным патологиям. Например, если организм не в состоянии обеспечивать уровень сахара в крови на необходимом уровне, то развивается сахарный диабет.

Свойства гомеостаза

Главное свойство гомеостаза – сложная взаимосвязь в разнообразии процессов и химических реакций.

нестабильность, потому что всегда идет поиск оптимального способа адаптации к меняющимся условиям;

устремление к достижению равновесия, то есть сохранению баланса внутренней и внешней среды;

отсутствие предсказуемости, так как организм может по-разному отреагировать на резкие изменения в окружающей действительности.

Системы органов, участвующих в гомеостазе

Понятие объединяет несколько важных систем – дыхательную, сердечно-сосудистую, почечную, кислотно-щелочной баланс, электролитный обмен.

Сердечно-сосудистая система отвечает за подачу и распределение крови с кислородом по органам. Также система способна перенастраиваться в зависимости от ежеминутного изменения потребностей.

Система дыхания предназначена для газообмена в соответствии с нуждами организма в условиях постоянно изменяющихся обменных процессов. Органы отвечают за стабильность содержания кислорода и углекислого газа, и за изменение показателя при необходимости. Обе системы работают в тесной взаимосвязи друг с другом.

Почечная система отвечает за сохранность постоянства химико-физических условий, а именно регулирует водно-электролитный и щелочно-кислотный балансы, удаляет из организма продукты переработки жиров и белков.

Благодаря водно-электролитному обмену водой заполняются клетки, сосуды, растворяются соли. Электролиты поддерживают прохождение реакций.

Кислотно-щелочное равновесие призвано сохранять постоянство кислотности жидкостей в организме, обеспечивать биохимические реакции.

Как восстановить гомеостаз

Указывать на потерю устойчивости организма может появление усталости, не проходящей даже после утреннего пробуждения. Пока не проявились более серьезные нарушения, важно вернуть организм в сбалансированное состояние. Для этого необходимо:

организовать здоровое питание, с преобладанием полезных блюд в рационе – зелени, овощей и фруктов, витаминов, ограничить фастфуд, плохо перевариваемые продукты;

применять фитотерапию для очищения и восстановления организма;

пройти диагностику в поликлинике, сдать базовые анализы, по которым можно сделать выводы о состоянии здоровья и назначить дополнительные исследования.

Все представленные на сайте материалы предназначены исключительно для образовательных целей и не предназначены для медицинских консультаций, диагностики или лечения. Администрация сайта, редакторы и авторы статей не несут ответственности за любые последствия и убытки, которые могут возникнуть при использовании материалов сайта.

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.

Содержание

Общие сведения

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:

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:

Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа. — 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).

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.

Экологический гомеостаз

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

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

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.

Примеры

Может начаться дрожание скелетных мышц, если слишком низкая температура тела.
Иной вид термогенеза включает расщеплениежиров для выделения тепла. охлаждает тело посредством испарения.

Почки выделяют мочу и регулируют уровень воды и ряда ионов в организме.

Многие из этих органов контролируются гормонами гипоталамо-гипофизарной системы.

Что такое

Любая система в живом или неживом мире, способная к саморегуляции, может считаться гомеостатической. Это свойство стабильности в динамическом равновесии дает возможность существовать в условиях непрерывных изменений.

Что такое гомеостаз

Гомеостаз – это греческий термин, обозначающий состояние неподвижности. В научном мире – способность системы сохранять постоянство внутренней организации, независимо от внешних влияний. Поддержание гомеостаза возможно за счет постоянных ответных реакций на действие внешних факторов, что помогает сохранять динамическое равновесие.

Гомеостаз – равновесие и баланс системы

В биологии под гомеостазом понимают равновесие внутренней среды многоклеточных организмов. Его сохранение является залогом функционирования систем и органов, что позволяет жизни существовать, адаптироваться и развиваться в изменчивом мире.

Интересный факт: в психологии есть понятие стрессового гомеостаза, которым объясняется стремление популяций или отдельных индивидов постоянно находиться в определенном напряжении. Если его уровень понижается, то они искусственно создают для себя стресс.

Особенности и роль

Нервная система человека

Все живые системы стремятся к состоянию устойчивого баланса. Но в условиях постоянного противостояния внешним факторам равновесие нарушается. Чтобы вернуться в него, приходится использовать механизмы регуляции, в частности, построенные на обратной связи, как действует эндокринная система и электрические цепи в нервных окончаниях.

В техногенном мире примером координирующих действий, подобных гомеостазу, является система регуляции температуры, оснащенная термостатом. Их применяют для поддержания климата в помещении, в холодильном оборудовании, духовых шкафах и другой технике.

Биметаллическая полоса в термостате реагирует на понижение градуса завершением электроцепи, что приводит к включению устройства. Когда температура поднимается выше заданного значения, цепь разрывается, и нагревательный прибор выключается.

Регуляция на уровне биологических систем более сложная и требует строгого поддержания внутренней среды организма в жестких рамках, обеспечивающих жизнедеятельность. Особенно важным является контроль состава и количества электролита в жидкости, обмена веществ, температуры и кислотно-щелочного баланса.

Интересный факт: гомеостаз действует как инерция – сохраняются не только важные свойства и функции, но и не приносящие пользы.

Механизмы гомеостаза

Во время бега дыхание учащается, поскольку организм стремится восполнить нехватку кислорода

Саморегуляция по типу гомеостаза происходит двумя путями:

Посредством отрицательной обратной связи. В ответ на влияние извне система демонстрирует обратную ответную реакцию, чтобы вернуться в равновесное положение. Например, при перенасыщении крови углекислым газом или недостатке в ней кислорода усиливается интенсивность дыхания, что способствует скорейшему восстановлению стандартных параметров содержания газов.
Положительная обратная связь встречается реже и изучена неполно. Она предполагает усиление изменяющего действия, что приводит к увеличению отклонения от равновесия и продолжается до определенного момента. В частности, так организм реагирует на факторы, вызывающие нервное возбуждение.

Свойства

Живые системы, пребывающие в состоянии гомеостаза, подвергаются многочисленным вторжениям различных факторов, нарушающих его. Такие влияния предполагают постоянное реагирование и обуславливают основные свойства гомеостаза:

стремление сохранить равновесие;
нестабильность;
непредсказуемость.

Организм испытывает ощущение нестабильности, поскольку вынужден реагировать на изменение условий и приспосабливаться к ним. Одновременно он пытается сохранить внутренний баланс структуры и функций. Непредсказуемость выражается в неожиданных результатах действий, предпринятых в ответ на раздражающие факторы. Эффект может оказаться как положительным, так и отрицательным, что проявляется во временном дискомфорте или даже серьезных перестройках в деятельности организма.

Интересный факт: рисковый гомеостаз проявляется у застрахованных людей тем, что они перестают бояться несчастного случая и расслабляются, тогда как остальные в своих действиях проявляют осторожность.

Экологический гомеостаз

Биосфера состоит из экосистем, включающих в себя живые существа и неживую материю, взаимодействие которых осуществляется строго определенным образом и сохраняется на уровне динамического равновесия. Постоянство поддерживается цепочками питания, а основные факторы влияния на сообщество живых организмов – свет, температура, вода и другие физические составляющие природной среды.

Регуляция происходит на основе нормы реакции, заложенной на генном уровне. Сопротивляемость системы – свойство, помогающее сохранить экологический гомеостаз, а адаптация позволяет приспособиться к изменившимся условиям и создать новый вариант баланса.

Когда среди популяции животных повышается смертность, ее численность снижается – это пример гомеостаза

Для популяции важно равновесное состояние численности особей и плотности на определенной территории. На эти параметры влияют внешние факторы, а некоторые виды сами их регулируют снижением плодовитости или уничтожением слабых особей. Под влиянием борьбы за питательные вещества включаются механизмы выживания – миграция, конкуренция, хищничество, естественный отбор в виде болезней и другие природные способы сохранить популяцию.

У каждого вида исторически сложились свои варианты ответной реакции на влияние. Низшие формы жизни поддерживают динамическое равновесие адаптируясь, их называют толерантными. А более развитые способны сопротивляться изменениям.

Интересный факт: ученые установили, что ролевая структура в социальных системах животного мира пребывает в состоянии гомеостаза. Например, в популяции муравьев 20 % особей не занимаются полезной работой. Если рассадить отдельно тружеников и лентяев, то каждая группа перестроится, в ней снова будут занятые и отдыхающие в том же соотношении.

Биологический

Гомеостаз помогает живым существам поддерживать внутреннюю среду в допустимых границах. Эта фундаментальная характеристика обеспечивает стабильность генетического материала и параметров жизненно важных жидкостей организма – крови, лимфы, межклеточного и спинномозгового вещества.

По отношению к показателям физического и функционального состояния организмы разделяют на:

Первые на физиологическом уровне сами способны регулировать параметр независимо от внешних условий. Пример – теплокровные животные с постоянной температурой тела. Такая гомеостатическая регуляция позволяет им эффективно действовать даже в неблагоприятной среде. Но она требует больших энергетических затрат, поэтому теплокровным необходимо регулярно питаться, чтобы пополнять свой ресурс.

Схема клеточного гомеостаза

В живых клетках стабильность поддерживается с помощью изменения структуры цитоплазмы и активности ферментов. Они реагируют на любые колебания физических и химических показателей – температуры, кислотности среды, наличия субстрата и элементов – катализаторов реакций или компонентов для синтеза.

Структурный гомеостаз представляет собой совокупность механизмов, направленных на восстановление целостности организма. Он достигается регенерацией клеток и тканей при их естественном отмирании или повреждении.

Структурные компоненты организма на клеточном уровне постоянно обновляются и восстанавливаются, чтобы сохранить стабильное выполнение всех функций. Процесс называется регенерацией и происходит у млекопитающих разными способами в зависимости от ткани и органа:

регенерация на уровне клеток (слизистые оболочки различных органов, костная ткань, кровообразование);
восстановление внутриклеточных составляющих (сердечная мышца – миокард, ганглии в центральной нервной системе);
совмещение обоих вариантов (железы гормональной системы, печень, легкие, почки, некоторые мышцы, вегетативная нервная система).

Гомеостаз в организме человека

Гомеостаз – залог человеческого здоровья

Жизнь человека поддерживается путем контроля над постоянством состава и свойств жидкостей организма. К важным параметрам относят:

концентрацию глюкозы, кислорода, питательных элементов;
содержание продуктов обмена веществ – мочевины, углекислого газа;
температуру;
состав и количество солей, кислотность.

В организме эволюционно сложились механизмы для регуляции этих показателей. Включаются они независимо от воли человека, как бессознательная адаптация, помогающая сохранить гомеостаз. Хотя известны также биологические процессы и явления, опровергающие эту модель, например, анаболизм.

Интересный факт: существует мнение, что гомеостаз в мозге поддерживается с помощью сна. В это время межклеточное пространство расширяется, что дает возможность ускорить выведение накопившихся токсических продуктов обмена веществ из тканей в кровоток.

Функции

Скорость и эффективность адаптационных процессов для поддержания равновесия у каждого человека зависят от генетического материала – наследственной предрасположенности. Гомеостаз выполняет несколько основных функций:

Их иллюстрируют следующие примеры. Акклиматизация организма при переезде в горную местность или другой часовой пояс требует адаптивных реакций, которые сопровождаются недомоганием или происходят бессимптомно. Спортивные тренировки приводят к возрастанию интенсивности дыхания и пульса, что помогает сохранить энергетический баланс. А жаркий климат приводит к репродукции в виде отделения пота.

При здоровом функционировании организма все механизмы саморегуляции исправно работают. Гомеостатические реакции замедленны только в младенчестве и пожилом возрасте.

Примеры и механизмы гомеостаза

С помощью автоматических механизмов происходит гомеостатическая регуляция многих показателей, важных для жизнедеятельности.

Температура тела

Тело человека стремится поддерживать постоянную температуру

Значительное отклонение температуры тела от стандартного диапазона грозит серьезными нарушениями. Поэтому ее регуляция жизненно важна. Нормальное значение для гомеостатического плато составляет 36,6°С, но может подниматься или падать под влиянием гормонов, скорости метаболических процессов, болезненных состояний, перегрева или переохлаждения и некоторых других факторов.

Функцию контроля выполняет гипоталамус в головном мозге. Информация об отклонениях к нему поступает через импульсы нервной системы. Обратно через гипофиз и спинной мозг отправляется сигнал о необходимости ответной реакции. Она выражается в изменении уровня обмена веществ, сахара в крови, интенсивности дыхания.

При охлаждении организм мобилизует свои ресурсы для выработки энергии, а кровь уходит с поверхности тела, уменьшая теплоотдачу, что проявляется побледнением кожи. Кроме того, сознание человека подскажет ему, что надо одеться теплее, включить нагревательный прибор или зайти в помещение. Когда температуру нужно понизить, усиливается теплообмен через кожу, выделяется пот, уменьшается активность всех процессов.

Концентрация глюкозы

Поскольку глюкоза – главный источник энергии, ее количество в кровотоке подвергается постоянному контролю. Регуляцию осуществляют печень и поджелудочная железа посредством выделения гормонов инсулина и глюкагона соответственно. Первый понижает ее уровень, второй – способствует повышению. Также в расщеплении сахара участвуют кортизол и катехоламины.

Уровни кальция

Кальций – один из важнейших компонентов, необходимых организму

Кальций в организме содержится в крови (1 %), костях и зубах (вместе 99 %). Также он нужен для нормального функционирования мышечной ткани. Гомеостатической регуляции подлежит содержание этого элемента в кровотоке. Когда оно снижается, паращитовидные железы выделяют паратиреоидный гормон, который сигнализирует костям о потребности в выделении дополнительного количества кальция. Если возникает избыток, щитовидная железа продуцирует кальцитонин, который служит маркером необходимости закрепления лишнего кальция в костной ткани.

Объем жидкости

Интересное видео про гомеостаз

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

Читайте также: