Что такое гомеостаз в биологии простыми словами

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.

Содержание

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:

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

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

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.

Источник

Гомеостаз: понятие, предназначение, примеры

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.

Источник

Что такое гомеостаз

Здравствуйте, уважаемые читатели блога KtoNaNovenkogo.ru.

Состояние здоровья любого живого организма напрямую зависит от того, как хорошо у него функционирует система гомеостаза.

Сегодня мы посмотрим, что такое гомеостаз, какие его виды различают, какие функции он выполняет и каковы механизмы работы гомеостатической системы.

Гомеостаз — это.

Термин «гомеостаз» (греч. homoios – тот же и stasis – состояние) появился в 1929 году с подачи американского физиолога У.Кеннона (W.Cannon).

Под этим понятием понимается способность организма адаптироваться к условиям окружающего мира и сохранять динамическое равновесие между внутренней и внешней средой.

Такое равновесие достигается путём скоординированных реакций, происходящих в различных системах (нервной, иммунной и эндокринной). Эти системы контролируют состояние внутренней среды, а при её изменении корректируют работу внутренних органов (пищеварения, дыхания, выделения, и др.).

Большинство живых существ, включая человека, испытывает воздействие разнообразных факторов окружающей среды. Чтобы обеспечить нормальное протекание биологических процессов внутренняя среда любого организма должна сохраняться в определённых рамках.

Допустимые отклонения сугубо индивидуальны и зависят от множества факторов, таких как возраст, пол, ареал обитания и др.

Поддержание стабильности параметров в определённых границах с помощью механизмов саморегуляции и есть главная функция гомеостаза.

Виды гомеостаза

В биологии выделяют три вида гомеостаза:

Человеку для комфортного существования необходимо, чтобы все три вида работали слаженно. Если какой-нибудь вид выпадает либо конфликтует с другими видами, наступают неприятные последствия для здоровья.

Поэтому скоординированная работа всех процессов гомеостаза – залог хорошего самочувствия даже в неблагоприятных условиях. У животных благодаря гомеостазу поддерживается определённая численность популяции.

Генетический гомеостаз направлен на сохранение единого генотипа (это что?) в пределах одной популяции. Он поддерживает однообразную генетическую систему, несущую в себе наследственную информацию.

При скрещивании особей этот механизм обеспечивает единообразие организмов одной видовой категории. Контроль генетического постоянства осуществляет иммунная система, препятствующая проникновению в клетки инородных тел и структур.

Физиологический гомеостаз несёт ответственность за поддержание в требуемом состоянии ключевых параметров, среди которых температура тела, химический состав крови и тканевой жидкости, артериальное давление, концентрация ионов и электролитов.

В физиологическом гомеостазе участвуют нервная, иммунная и эндокринная системы. Сбой в работе любой из них ведёт к ухудшению самочувствия и быстрому ослаблению защитных функций организма, повышая вероятность заболеваний.

Структурный гомеостаз (его ещё называют клеточным или регенерационным) основывается на физиологической регенерации и способствует восстановлению повреждённых клеток и/или тканей организма.

Структурный гомеостаз характеризуется тем, что гомеостаз нижних структур является основой морфологического постоянства вышестоящих структур. Главная задача такого механизма – обеспечить скорейшее выздоровление после травм или болезней.

При радикальном расстройстве функций физиологического и/или структурного гомеостаза их восстановление в ряде случаев может быть достигнуто путём трансплантации отдельных органов или тканей.

Функции гомеостаза

К основным функциям гомеостаза относятся:

Во многих случаях работа гомеостатических функций зависит от генетического материала, передаваемого по наследству, а также от возраста.

В частности, в младенчестве и в старости функции гомеостаза ещё не работают в полную силу ввиду замедленной реакции многих систем регуляции на этом жизненном этапе.

Для лучшего понимания функций гомеостаза у человека приведём несколько примеров:

Утрата хотя бы одной функции ведёт, как правило, к возникновению дискомфорта или различных заболеваний.

Например, результатом неспособности организма поддерживать нужный уровень сахара в крови является сахарный диабет.

Свойства и механизмы гомеостаза

Гомеостаз характеризуется сложной взаимосвязью множества процессов и реакций.

Среди его свойств выделяют:

Механизм гомеостаза построен по принципу обратной связи. Она может быть отрицательной или положительной.

Отрицательная обратная связь основана на том, что рецепторы организма реагируют на произошедшие изменения и дают команду направить их в обратную сторону, то есть, восстановить равновесие. В частности, обратная связь обеспечивает терморегуляцию, защищая тело от перегревания или переохлаждения.

Положительная обратная связь, наоборот, усиливает действие изменения, выводя организм из равновесия. Такой процесс происходит редко и переводит организм в иное, не всегда желательное состояние.

Тем не менее он также необходим в определённых условиях (например, для ускорения свертываемости крови при ранении).

Пути улучшения функционирования механизмов гомеостатической системы

Современная медицина считает, что практически любое заболевание не обходится без нарушения нормальной работы гомеостатической системы.

Ослабление иммунитета, критическое изменение кислотно-щелочного баланса, избыток или недостаток сахара в крови, деградация жизненно важных органов (печени, почек, поджелудочной железы и т.д.) – всё это, так или иначе, связано с проблемами гомеостаза.

Для эффективной работы функций гомеостаза необходим постоянный контроль за состоянием своего организма, регулярно проводить диагностику и обследования для выявления слабых мест.

Кроме того, есть немало простых и общедоступных способов поддерживать здоровье на должном уровне: избегать нервных потрясений, не допускать перееданий и бессмысленных голоданий, одеваться по погоде и т.д.

Следование этим прописным истинам поможет гомеостатическим процессам правильно и своевременно реагировать на изменения внешней среды.

При наличии массы соблазнов в современном мире придерживаться «праведного» образа жизни весьма непросто. Зато награда будет бесценной – долгая полноценная жизнь.

Удачи вам! До скорых встреч на страницах блога KtoNaNovenkogo.ru

Эта статья относится к рубрикам:

Комментарии и отзывы (2)

Многие нарушения в организме длительное время протекают бессимптомно, потому мы и не живём по уму, кажется, что здоровья хоть отбавляй, и только с возрастом проявляются видимые негативные последствия, которые исправить уже невозможно.

Учитывая современный уровень комфорта, у многих людей снижается способность к адаптации. Потому нынешнее поколение так сильно подвержено заболеваниям как физиологического, так и психологического характера.

Источник

ГОМЕОСТАЗ

Полезное

Смотреть что такое «ГОМЕОСТАЗ» в других словарях:

гомеостаз — гомеостаз … Орфографический словарь-справочник

ГОМЕОСТАЗ — 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

ГОМЕОСТАЗ — (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

ГОМЕОСТАЗ — (от гомео. и греч. stasis неподвижность состояние), относительное динамическое постоянство состава и свойств внутренней среды и устойчивость основных физиологических функций организма. Понятие гомеостаз применяют и к биоценозам (сохранение… … Большой Энциклопедический словарь

Гомеостаз — (от греч. homoios подобный и stasis неподвижность) процесс, за счет которого достигается относительное постоянство внутренней среды организма (постоянство температуры тела, кровяного давления, концентрации сахара в крови). В качестве отдельного… … Психологический словарь

ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ(ИС) [ Словарь иностранных слов русского языка

гомеостаз — Состояние динамически подвижного равновесия экосистемы [http://www.dunwoodypress.com/148/PDF/Biotech Eng Rus.pdf] гомеостаз гомеостазис Устойчивое состояние равновесия открытой системы в ее взаимодействии со средой. Это понятие пришло в экономику … Справочник технического переводчика

ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ, в биологии процесс поддержания постоянных условий внутри клетки или организма независимо от внутренних или внешних изменений … Научно-технический энциклопедический словарь

ГОМЕОСТАЗ — ГОМЕОСТАЗ, гомеостазис (греч. homois подобный, одинаковый и stasis неподвижный, состояние) свойство биологических систем сохранять относительную динамическую устойчивость параметров состава и функций. Основой данной способности выступает умение… … Новейший философский словарь

Источник