Гомеостаз - це

Гомеоста́з (др.-греч. ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция. здатність відкритої системи зберігати сталість свого внутрішнього стану за допомогою скоординованих реакцій, спрямованих на підтримку динамічної рівноваги. Прагнення системи відтворювати себе, відновлювати втрачену рівновагу, долати опір зовнішнього середовища.

Гомеостаз популяції - здатність популяції підтримувати певну чисельність своїх особин тривалий час.

Американський фізіолог Уолтер Кеннон (Walter B. Cannon) в 1932 році у своїй книзі «The Wisdom of the Body» ( «Мудрість тіла») запропонував цей термін як назву для «координованих фізіологічних процесів. які підтримують більшість стійких станів організму ». Надалі цей термін поширився на здатність динамічно зберігати сталість свого внутрішнього стану будь-якої відкритої системи. Однак уявлення про постійність внутрішнього середовища було сформульовано ще в 1878 році французьким ученим Клодом Бернаром.

Загальні відомості

Термін «гомеостаз» найчастіше застосовується в біології. Багатоклітинних організмів для існування необхідно зберігати постійність внутрішнього середовища. Багато екологів переконані, що цей принцип можна застосувати також і до зовнішнього середовища. Якщо система не здатна відновити свій баланс, вона може в підсумку перестати функціонувати.

Комплексні системи - наприклад, організм людини - повинні володіти гомеостазом, щоб зберігати стабільність і існувати. Ці системи не тільки повинні прагнути вижити, їм також доводиться адаптуватися до змін середовища і розвиватися.

властивості гомеостазу

Гомеостатичні системи мають наступні властивості:

• Нестабільність системи: тестує, яким чином їй краще пристосуватися.
• Прагнення до рівноваги. вся внутрішня, структурна і функціональна організація систем сприяє збереженню балансу.
• Непередбачуваність. результуючий ефект від певного дії часто може відрізнятися від того, який очікувався.

Важливо відзначити, що, хоча організм знаходиться в рівновазі, його фізіологічний стан може бути динамічним. У багатьох організмах спостерігаються ендогенні зміни в формі циркадного. ультрадіанних і інфрадіанние ритмів. Так, навіть перебуваючи в гомеостазі, температура тіла, кров'яний тиск. частота серцевих скорочень і більшість метаболічних індикаторів не завжди знаходяться на постійному рівні, але змінюються протягом часу.

Механізми гомеостазу: зворотний зв'язок

Коли відбувається зміна в змінних, спостерігаються два основних типи зворотного зв'язку, на які реагує система:

1. Негативний зворотний зв'язок. що виражається в реакції, при якій система відповідає так, щоб змінити напрям зміни на протилежне. Так як зворотний зв'язок служить збереженню сталості системи, це дозволяє дотримуватися гомеостаз.
   • Наприклад, коли концентрація вуглекислого газу в організмі людини збільшується, легким приходить сигнал до збільшення їх активності і видихання більшої кількості вуглекислого газу.
   • Терморегуляція - ще один приклад негативного зворотного зв'язку. Когда температура тела повышается (или понижается) терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Даний сигнал, в свою чергу, викликає відповідь - зниження температури (або підвищення).
2. Положительная обратная связь. яка виражається в посиленні зміни змінної. Вона надає дестабілізуючий ефект, тому не призводить до гомеостазу. Позитивний зворотний зв'язок рідше зустрічається в природних системах, але також має своє застосування.
   • Наприклад, в нервах пороговий електричний потенціал викликає генерацію набагато більшого потенціалу дії. Згортання крові і події при народженні можна привести в Як інші приклади позитивного зворотного зв'язку.

Стійким системам необхідні комбінації з обох типів зворотного зв'язку. Тоді як негативний зворотний зв'язок дозволяє повернутися до гомеостатичного стану, позитивний зворотний зв'язок використовується для переходу до абсолютно новому (і, цілком можливо, менш бажаного) стану гомеостазу, - така ситуація називається «метастабільній». Такі катастрофічні зміни можуть відбуватися, наприклад, зі збільшенням поживних речовин в річках з прозорою водою, що призводить до гомеостатичного стану високої евтрофікації (заростання русла водоростями) і замутнена.

Екологічний гомеостаз

Екологічний гомеостаз спостерігається в клімаксовие спільнотах з максимально можливим біорізноманіттям при сприятливих умовах середовища.

У порушених екосистемах, або субклімаксових біологічних спільнотах - як, наприклад, острів Кракатау. після сильного виверження вулкана в 1883 - стан гомеостазу попередньої лісової клімаксовие екосистеми було знищено, як і все життя на цьому острові. Кракатау за роки після виверження пройшов ланцюг екологічних змін, в яких нові види рослин і тварин змінювали один одного, що призвело до біологічної варіативності і в результаті клімаксовие спільноті. Экологическая сукцессия на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Повна ланцюг сукцесій, яка призвела до клімаксу, називається прісеріей. У прикладі з Кракатау на цьому острові утворилося клімаксовие співтовариство з вісьмома тисячами різних видів, зареєстрованих в 1983. Через сто років з того часу, як виверження знищило на ньому життя. Дані підтверджують, що положення зберігається в гомеостазі протягом деякого часу, при цьому поява нових видів дуже швидко призводить до швидкого зникнення старих.

Випадок з Кракатау і іншими порушеними або недоторканими екосистемами показує, що первісна колонізація піонерними видами здійснюється через стратегії відтворення, засновані на позитивного зворотного зв'язку, при яких види розселяються, виробляючи на світ якомога більше потомства, але при цьому практично не вкладаючись в успіх кожного окремого . У таких видах спостерігається стрімкий розвиток і настільки ж стрімке крах (наприклад, через епідемію). Коли екосистема наближається до клімаксу, такі види замінюються складнішими клімаксовие видами, які через негативний зворотний зв'язок адаптуються до специфічних умов навколишнього середовища. Ці види ретельно контролюються потенційної ємністю екосистеми і слідують іншої стратегії - твору на світло меншого потомства, в репродуктивний успіх якого в умовах мікросередовища його специфічної екологічної ніші вкладається більше енергії.

Розвиток починається з піонер-спільноти і закінчується на клімаксовие співтоваристві. Це клімаксовие співтовариство утворюється, коли флора і фауна прийшла в баланс з місцевим середовищем.

Подібні екосистеми формують гетерархіі. в яких гомеостаз на одному рівні сприяє гомеостатичним процесам на іншому комплексному рівні. Наприклад, втрата листя у зрілого тропічного дерева дає місце для нової порослі та збагачує грунт. В рівній мірі тропічне дерево зменшує доступ світла на нижчі рівні і допомагає запобігти інвазію інших видів. Але і дерева падають на землю і розвиток лісу залежить від постійної зміни дерев, кругообігу поживних речовин, здійснюваного бактеріями. комахами. грибами. Схожим чином такі ліси сприяють екологічним процесам - таким, як регуляція мікроклімату або гідрологічних циклів екосистеми, а кілька різних екосистем можуть взаємодіяти для підтримки гомеостазу річкового дренажу в рамках біологічного регіону. Варіативність біорегіонов так само грає роль в гомеостатической стабільності біологічного регіону, або биома.

біологічний гомеостаз

Гомеостаз виступає в ролі фундаментальної характеристики живих організмів і розуміється як підтримка внутрішнього середовища в допустимих межах.

Внутрішнє середовище організму включає в себе організменние рідини - плазму крові, лімфу. міжклітинний речовина і цереброспінальну рідину. Збереження стабільності цих рідин життєво важливо для організмів, тоді як її відсутність призводить до пошкодження генетичного матеріалу.

Стосовно будь-якої параметра організми діляться на конформаційні і регуляторні. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформаційні організми дозволяють навколишньому середовищу визначати параметр. Наприклад, теплокровні тварини зберігають постійну температуру тіла, тоді як холоднокровні демонструють широкий діапазон температур.

Мова не йде про те, що конформаційні організми не володіють поведінковими пристроями, що дозволяють їм в деякій мірі регулювати взятий параметр. Рептилії. наприклад, часто сидять на нагрітих каменях вранці, щоб підвищити температуру тіла.

Перевага гомеостатической регуляції полягає в тому, що вона дозволяє організму функціонувати більш ефективно. Наприклад, холоднокровні тварини, як правило, стають млявими при низьких температурах, тоді як теплокровні майже так само активні, як і завжди. З іншого боку, регуляція вимагає енергії. Причина, чому деякі змії можуть їсти тільки раз в тиждень, полягає в тому, що вони витрачають набагато менше енергії для підтримки гомеостазу, ніж ссавці.

клітинний гомеостаз

Гомеостаз в організмі людини

Різні чинники впливають на здатність рідин організму підтримувати життя. У їх числі такі параметри, як температура, солоність. кислотність і концентрація поживних речовин - глюкози. різних іонів. кисню. и отходов — углекислого газа и мочи. Так як ці параметри впливають на хімічні реакції. которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз не можна вважати причиною процесів цих несвідомих адаптацій. Його слід сприймати як загальну характеристику багатьох нормальних процесів, що діють спільно, а не як їх першопричину. Більш того, існує безліч біологічних явищ. які не підходять під цю модель - наприклад, анаболізм.

інші сфери

Поняття «гомеостаз» використовується також і в інших сферах.

Актуарій може говорити про ризикове гомеостазі. при якому, наприклад, люди, у яких на машині встановлені незаклінівающіе гальма. 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. Це відбувається тому, що деякі утримують механізми - наприклад, страх - перестають діяти.

Соціологи і психологи можуть говорити про стресовому гомеостазі - прагненні популяції або індивіда залишатися на певному стресовому рівні, найчастіше штучно викликаючи стрес, якщо «природного» рівня стресу недостатньо.

• терморегуляція
  • Може початися тремтіння скелетних м'язів, якщо занадто низька температура тіла.
  • Інший вид термогенеза включає розщеплення жирів для виділення тепла.
  • Потовиділення охолоджує тіло за допомогою випаровування.
• Хімічна регуляція
  • Підшлункова залоза секретує інсулін і глюкагон для контролю рівня глюкози в крові.
  • Легкі отримують кисень, виділяють вуглекислий газ.
  • Нирки виділяють сечу і регулюють рівень води і ряду іонів в організмі.

Багато з цих органів контролюються гормонами гіпоталамо-гіпофізарної системи.

Дивитися що таке "Гомеостаз" в інших словниках:

гомеостаз - гомеостаз ... Орфографічний словник-довідник

ГОМЕОСТАЗ — гомеостазис (от греч. подобный, одинаковый и состояние), свойство организма поддерживать свои параметры и физиоло гич. функції в определ. диапазоне, основанное на устойчивости внутр. середовища організму по відношенню до впливи ... Філософська енциклопедія

ГОМЕОСТАЗ - (від грец. Homoios той же самий, схожий і грец. Stasis нерухомість, стояння), гомеостаз, здатність організму або системи організмів підтримувати стійке (динамічне) рівновага в умовах, що змінюються середовища. Гомеостаз в популяції ... ... Екологічний словник

ГОМЕОСТАЗ - гомеостаз (від гомео. І грец. Stasis нерухомість, стан), здатність біол. систем протистояти змінам і зберігати динамічний. відносить, сталість складу і властивостей. Термін «Г.» запропонував У. Кен нон в 1929 для характеристики станів ... Біологічний енциклопедичний словник

ГОМЕОСТАЗ - (від гомео. І грец. Stasis нерухомість стан), відносна динамічна сталість складу і властивостей внутрішнього середовища і стійкість основних фізіологічних функцій організму. Поняття гомеостаз застосовують і до биоценозам (збереження ... ... Великий Енциклопедичний словник

Гомеостаз - (від грец. Homoios подібний і stasis нерухомість) процес, за рахунок якого досягається відносна сталість внутрішнього середовища організму (сталість температури тіла, кров'яного тиску, концентрації цукру в крові). В якості окремого ... ... Психологічний словник