Jakie są zewnętrzne wpływy homeostazy? Homeostaza – co to jest? Koncepcja homeostazy

Organizm zwierząt wyższych wykształcił adaptacje, które przeciwdziałają wielu wpływom środowiska zewnętrznego, zapewniając stosunkowo stałe warunki istnienia komórek. To ma istotne znaczenie dla życia całego organizmu. Ilustrujemy to przykładami. Komórki ciała zwierząt stałocieplnych, czyli zwierząt o stałej temperaturze ciała, normalnie funkcjonują jedynie w wąskich granicach temperatur (u człowieka w granicach 36-38°). Przesunięcie temperatury poza te granice prowadzi do zakłócenia aktywności komórek. Jednocześnie organizm zwierząt stałocieplnych może normalnie istnieć na znacznie wyższym poziomie szerokie wahania temperatura otoczenia. Na przykład, Niedźwiedź polarny może żyć w temperaturach od -70° do +20-30°. Wynika to z faktu, że w całym organizmie następuje wymiana ciepła środowisko, czyli wytwarzanie ciepła (intensywność procesów chemicznych zachodzących wraz z wydzielaniem ciepła) i przenoszenie ciepła. Zatem w niskich temperaturach otoczenia wzrasta wytwarzanie ciepła, a przenikanie ciepła maleje. Dlatego też, gdy temperatura zewnętrzna ulega wahaniom (w pewnych granicach), temperatura ciała pozostaje stała.

Funkcje komórek organizmu są prawidłowe tylko wtedy, gdy ciśnienie osmotyczne jest w miarę stałe, co wynika ze stałej zawartości elektrolitów i wody w komórkach. Zmiany ciśnienia osmotycznego – jego spadek lub wzrost – prowadzą do nagłych zaburzeń w funkcjonowaniu i strukturze komórek. Organizm jako całość może przez jakiś czas istnieć nawet przy nadmiarze i niedoborze wody oraz przy dużych i małych ilościach soli w pożywieniu. Wyjaśnia to obecność w ciele urządzeń, które pomagają w utrzymaniu
stałość ilości wody i elektrolitów w organizmie. W przypadku spożycia nadmiernej ilości wody, znaczne jej ilości są szybko wydalane z organizmu przez narządy wydalnicze (nerki, gruczoły potowe, skóra), a w przypadku braku wody, zostaje ona zatrzymana w organizmie. Podobnie narządy wydalnicze regulują zawartość elektrolitów w organizmie: szybko usuwają ich nadmiar lub zatrzymują w płynach ustrojowych, gdy spożycie soli jest niewystarczające.

Stężenie poszczególnych elektrolitów we krwi i płynie tkankowym z jednej strony oraz w protoplazmie komórek z drugiej jest różne. Krew i płyn tkankowy zawierają więcej jonów sodu, a protoplazma komórek zawiera więcej jonów potasu. Różnicę w stężeniu jonów wewnątrz i na zewnątrz komórki uzyskuje się dzięki specjalnemu mechanizmowi, który zatrzymuje jony potasu wewnątrz komórki i nie pozwala na gromadzenie się jonów sodu w komórce. Mechanizm ten, którego natura nie jest jeszcze jasna, nazywany jest pompą sodowo-potasową i jest związany z procesem metabolicznym komórki.

Komórki ciała są bardzo wrażliwe na zmiany stężenia jonów wodorowych. Zmiana stężenia tych jonów w tym czy innym kierunku gwałtownie zakłóca żywotną aktywność komórek. Środowisko wewnętrzne organizmu charakteryzuje się stałym stężeniem jonów wodorowych, zależnym od obecności tzw. układów buforowych we krwi i płynie tkankowym (s. 48) oraz od aktywności narządów wydalniczych. Kiedy we krwi wzrasta zawartość kwasów lub zasad, są one szybko eliminowane z organizmu, utrzymując w ten sposób stałość stężenia jonów wodorowych w środowisku wewnętrznym.

Komórki, zwłaszcza komórki nerwowe, są bardzo wrażliwe na zmiany poziomu cukru we krwi, który służy jako ważny składnik odżywczy. Dlatego bardzo ważne ponieważ proces życiowy ma stały poziom cukru we krwi. Osiąga się to poprzez to, że gdy wzrasta poziom cukru we krwi w wątrobie i mięśniach, syntetyzuje się z niego odkładający się w komórkach polisacharyd – glikogen, a gdy poziom cukru we krwi spada, glikogen rozkłada się w wątrobie i mięśniach a cukier winogronowy jest uwalniany do krwi.

Stałość skład chemiczny oraz właściwości fizyczne i chemiczne środowiska wewnętrznego ważna cecha organizmy zwierząt wyższych. Aby oznaczyć tę stałość, W. Cannon zaproponował termin, który stał się powszechny – homeostaza. Wyrazem homeostazy jest obecność szeregu stałych biologicznych, czyli stabilnych wskaźników ilościowych charakteryzujących normalny stan organizmu. Takimi stałymi wskaźnikami są: temperatura ciała, ciśnienie osmotyczne krwi i płynu tkankowego, zawartość jonów sodu, potasu, wapnia, chloru i fosforu, a także białek i cukru, stężenie jonów wodorowych i szereg innych.

Zwracając uwagę na stałość składu, właściwości fizykochemicznych i biologicznych środowiska wewnętrznego, należy podkreślić, że nie jest ona absolutna, lecz względna i dynamiczna. Stałość tę osiąga się poprzez stale wykonywaną pracę wielu narządów i tkanek, w wyniku czego zmiany składu i właściwości fizykochemicznych środowiska wewnętrznego, jakie zachodzą pod wpływem zmian środowiska zewnętrznego oraz w wyniku aktywność życiowa organizmu zostaje wyrównana.

Rola różnych narządów i ich układów w utrzymaniu homeostazy jest różna. W ten sposób układ trawienny zapewnia wejście do krwi składniki odżywcze w formie, w jakiej mogą być wykorzystane przez komórki organizmu. Układ krwionośny zapewnia ciągły ruch krwi i transport różnych substancji w organizmie, w wyniku czego do komórek dostarczane są składniki odżywcze, tlen i różne związki chemiczne powstające w samym organizmie, a produkty rozkładu, w tym dwutlenek węgla, uwalniane przez komórki przedostają się do narządów, które usuwają je z organizmu. Narządy oddechowe zapewniają dopływ tlenu do krwi i usuwanie dwutlenku węgla z organizmu. Wątroba i szereg innych narządów przeprowadza znaczną liczbę przemian chemicznych - syntezę i rozkład wielu związków chemicznych ważnych w życiu komórek. Narządy wydalnicze - nerki, płuca, gruczoły potowe, skóra - usuwają produkty przemiany materii z organizmu materia organiczna i utrzymują stałą zawartość wody i elektrolitów we krwi, a co za tym idzie, w płynie tkankowym i komórkach organizmu.

W utrzymaniu homeostazy Istotną rolę należy do układu nerwowego. Wrażliwie reagując na różne zmiany w środowisku zewnętrznym lub wewnętrznym, reguluje pracę narządów i układów w taki sposób, aby zapobiec i wyrównać przesunięcia i zaburzenia, które zachodzą lub mogą wystąpić w organizmie.

Dzięki rozwojowi urządzeń zapewniających względną stałość środowiska wewnętrznego organizmu, jego komórki są mniej podatne na zmienne wpływy środowiska zewnętrznego. Według kl. Bernarda „stałość środowiska wewnętrznego jest warunkiem wolnego i niezależnego życia”.

Homeostaza ma pewne granice. Gdy organizm przebywa, zwłaszcza przez długi czas, w warunkach znacząco odbiegających od tych, do których jest przystosowany, homeostaza zostaje zakłócona i mogą nastąpić zmiany niezgodne z jego organizmem. normalne życie. Zatem przy znacznej zmianie temperatury zewnętrznej w kierunku rosnącym lub malejącym, temperatura ciała może wzrosnąć lub spaść i może nastąpić przegrzanie lub ochłodzenie organizmu, co prowadzi do śmierci. Podobnie przy znacznym ograniczeniu przyjmowania wody i soli do organizmu lub całkowitym pozbawieniu tych substancji, po pewnym czasie względna stałość składu i właściwości fizykochemicznych środowiska wewnętrznego zostaje zakłócona i ustanie życie.

Wysoki poziom homeostazy występuje tylko w niektórych stadiach gatunku i rozwój indywidualny. Zwierzęta niższe nie mają dostatecznie rozwiniętych przystosowań do łagodzenia lub eliminowania skutków zmian w środowisku zewnętrznym. Na przykład względna stałość temperatury ciała (homeotermia) utrzymuje się tylko u zwierząt stałocieplnych. U tzw. zwierząt zmiennocieplnych temperatura ciała jest zbliżona do temperatury środowiska zewnętrznego i jest zmienna (poikilotermia). Nowo narodzone zwierzę nie ma takiej stałości temperatury ciała, składu i właściwości środowiska wewnętrznego jak organizm dorosły.

Nawet niewielkie zaburzenia homeostazy prowadzą do patologii, dlatego też określenie względnie stałych wskaźników fizjologicznych, takich jak temperatura ciała, ciśnienie krwi, skład, właściwości fizykochemiczne i biologiczne krwi itp., ma ogromne znaczenie diagnostyczne.

Organizmy wielokomórkowe, aby istnieć, muszą utrzymywać stałe środowisko wewnętrzne. Wielu ekologów jest przekonanych, że zasada ta dotyczy także środowiska zewnętrznego. Jeśli system nie będzie w stanie przywrócić równowagi, może w końcu przestać działać.

Złożone systemy – takie jak organizm ludzki – muszą posiadać homeostazę, aby pozostać stabilnymi i istnieć. Systemy te nie tylko muszą dążyć do przetrwania, ale także muszą dostosowywać się do zmian środowiskowych i ewoluować.

Właściwości homeostazy

Układy homeostatyczne mają następujące właściwości:

Niestabilność system: testowanie najlepszego sposobu dostosowania.
Dążenie do równowagi: Cała wewnętrzna, strukturalna i funkcjonalna organizacja systemów przyczynia się do utrzymania równowagi.
Nieprzewidywalność: Wynikowy efekt określonego działania często może różnić się od oczekiwanego.

Regulacja ilości mikroelementów i wody w organizmie – osmoregulacja. Przeprowadzane w nerkach.
Usuwanie produktów przemiany materii - wydalanie. Dokonują tego narządy zewnątrzwydzielnicze – nerki, płuca, gruczoły potowe i przewód pokarmowy.
Regulacja temperatury ciała. Obniżenie temperatury poprzez pocenie się, różne reakcje termoregulacyjne.
Regulacja poziomu glukozy we krwi. Zajmowane głównie przez wątrobę, insulinę i glukagon wydzielane przez trzustkę.
Regulacja poziomu podstawowej przemiany materii w zależności od diety.

Należy pamiętać, że chociaż organizm znajduje się w równowadze, jego stan fizjologiczny może być dynamiczny. Wiele organizmów wykazuje zmiany endogenne w postaci rytmów dobowych, ultradobowych i infradialnych. Zatem nawet w homeostazie temperatura ciała, ciśnienie krwi, tętno i większość wskaźników metabolicznych nie zawsze utrzymują się na stałym poziomie, ale zmieniają się w czasie.

Mechanizmy homeostazy: sprzężenie zwrotne

Kiedy następuje zmiana zmiennych, system reaguje na dwa główne typy informacji zwrotnych:

Negatywne sprzężenie zwrotne, wyrażające się jako reakcja, w której system reaguje w sposób odwracający kierunek zmian. Ponieważ sprzężenie zwrotne służy utrzymaniu stałości układu, pozwala na utrzymanie homeostazy.
- Na przykład, gdy wzrasta stężenie dwutlenku węgla w organizmie człowieka, do płuc dociera sygnał, aby zwiększyły swoją aktywność i wydychały więcej dwutlenku węgla.
- Termoregulacja jest kolejnym przykładem negatywnego sprzężenia zwrotnego. Kiedy temperatura ciała wzrasta (lub spada), termoreceptory w skórze i podwzgórzu rejestrują tę zmianę, wyzwalając sygnał z mózgu. Sygnał ten z kolei powoduje reakcję - spadek (lub wzrost) temperatury.
Pozytywne sprzężenie zwrotne, które wyraża się w rosnących zmianach zmiennej. Działa destabilizująco i dlatego nie prowadzi do homeostazy. Pozytywne sprzężenie zwrotne jest mniej powszechne w systemach naturalnych, ale ma również swoje zastosowania.
- Na przykład w nerwach progowy potencjał elektryczny powoduje generowanie znacznie większego potencjału czynnościowego. Krzepnięcie krwi i zdarzenia porodowe to kolejne przykłady pozytywnego sprzężenia zwrotnego.

Stabilne systemy wymagają kombinacji obu typów sprzężenia zwrotnego. Podczas gdy negatywne sprzężenie zwrotne umożliwia powrót do stanu homeostatycznego, pozytywne sprzężenie zwrotne służy do przejścia do zupełnie nowego (i być może mniej pożądanego) stanu homeostazy, czyli sytuacji zwanej „metastabilnością”. Takie katastrofalne zmiany mogą wystąpić na przykład wraz ze wzrostem zawartości składników odżywczych w rzekach czysta woda, co prowadzi do homeostatycznego stanu wysokiej eutrofizacji (zarastanie koryta przez glony) i zmętnienia.

Homeostaza ekologiczna

W zakłóconych ekosystemach lub zbiorowiskach biologicznych w stanie subklimaksu – takich jak wyspa Krakatoa, po dużej erupcji wulkanu – stan homeostazy poprzedniego leśnego ekosystemu kulminacyjnego został zniszczony, podobnie jak całe życie na tej wyspie. Krakatau w latach następujących po erupcji przeszedł łańcuch zmian ekologicznych, w wyniku których nowe gatunki roślin i zwierząt następowały po sobie, co doprowadziło do różnorodności biologicznej i wynikającej z niej społeczności kulminacyjnej. Sukcesja ekologiczna na Krakatoa przebiegała w kilku etapach. Kompletny łańcuch sukcesja prowadząca do punktu kulminacyjnego nazywa się preseria. Na przykładzie Krakatoa na tej wyspie utworzyła się kulminacyjna społeczność licząca osiem tysięcy osób. różne rodzaje, zarejestrowany w, sto lat po tym, jak erupcja zniszczyła na nim życie. Dane potwierdzają, że sytuacja przez pewien czas pozostaje w homeostazie, a pojawienie się nowych gatunków bardzo szybko prowadzi do szybkiego zaniku starych.

Przypadek Krakatau i innych zakłóconych lub nienaruszonych ekosystemów pokazuje, że początkowa kolonizacja przez gatunki pionierskie następuje w drodze strategii reprodukcyjnych z pozytywnym sprzężeniem zwrotnym, w ramach których gatunki rozprzestrzeniają się, wytwarzając jak najwięcej potomstwa, ale przy niewielkich inwestycjach w sukces każdego osobnika. U takich gatunków następuje szybki rozwój i równie szybki upadek (na przykład w wyniku epidemii). Gdy ekosystem zbliża się do punktu kulminacyjnego, gatunki takie są zastępowane przez bardziej złożone gatunki kulminacyjne, które poprzez negatywne sprzężenie zwrotne dostosowują się do specyficznych warunków swojego środowiska. Gatunki te są dokładnie kontrolowane przez potencjalną pojemność ekosystemu i stosują inną strategię - produkują mniej potomstwa, którego sukces reprodukcyjny jest inwestowany w większą ilość energii w mikrośrodowisku swojej specyficznej niszy ekologicznej.

Rozwój zaczyna się od społeczności pionierskiej i kończy się na społeczności kulminacyjnej. Ta kulminacyjna społeczność tworzy się, gdy flora i fauna osiągają równowagę z lokalnym środowiskiem.

Takie ekosystemy tworzą heteroarchie, w których homeostaza na jednym poziomie przyczynia się do procesów homeostatycznych na innym złożonym poziomie. Na przykład utrata liści dojrzałego drzewa tropikalnego zapewnia przestrzeń dla nowego wzrostu i wzbogaca glebę. Podobnie drzewo tropikalne ogranicza dostęp światła do niższych poziomów i pomaga zapobiegać inwazji innych gatunków. Ale drzewa również spadają na ziemię, a rozwój lasu zależy od ciągłych zmian drzew i cyklu składników odżywczych przeprowadzanych przez bakterie, owady i grzyby. Podobnie lasy takie przyczyniają się do procesów ekologicznych, takich jak regulacja mikroklimatu lub cykli hydrologicznych ekosystemu, a kilka różnych ekosystemów może oddziaływać na siebie, aby utrzymać homeostazę drenażu rzek w regionie biologicznym. Zmienność bioregionalna odgrywa również rolę w homeostatycznej stabilności regionu biologicznego, czyli biomu.

Homeostaza biologiczna

Homeostaza jest podstawową cechą organizmów żywych i rozumiana jest jako utrzymywanie środowiska wewnętrznego w dopuszczalnych granicach.

Środowisko wewnętrzne organizmu obejmuje płyny ustrojowe - osocze krwi, limfę, substancję międzykomórkową i płyn mózgowo-rdzeniowy. Utrzymanie stabilności tych płynów jest dla organizmów istotne, natomiast ich brak prowadzi do uszkodzeń materiału genetycznego.

3) tkanki charakteryzujące się głównie lub wyłącznie regeneracją wewnątrzkomórkową (komórki mięśnia sercowego i zwojowego ośrodkowego układu nerwowego)

W procesie ewolucji powstały 2 rodzaje regeneracji: fizjologiczna i naprawcza.

Homeostaza w organizmie człowieka

Różne czynniki wpływają na zdolność płynów ustrojowych do podtrzymywania życia. Należą do nich takie parametry, jak temperatura, zasolenie, kwasowość i stężenie składników odżywczych – glukozy, różnych jonów, tlenu i odpadów – dwutlenku węgla i moczu. Ponieważ parametry te wpływają na reakcje chemiczne utrzymujące organizm przy życiu, istnieją wbudowane mechanizmy fizjologiczne utrzymujące je na wymaganym poziomie.

Homeostazy nie można uważać za przyczynę tych nieświadomych procesów adaptacyjnych. Należy to przyjąć jako ogólna charakterystyka wiele normalnych procesów działających wspólnie, a nie jako ich pierwotna przyczyna. Co więcej, istnieje wiele zjawisk biologicznych, które nie pasują do tego modelu - na przykład anabolizm.

Inne obszary

Pojęcie „homeostazy” jest stosowane także w innych obszarach.

Napisz recenzję o artykule "Homeostaza"

Fragment charakteryzujący homeostazę

O wpół do piątej Napoleon pojechał konno do wioski Szewardin.
Zaczynało się rozjaśniać, niebo się przejaśniło, na wschodzie pojawiła się tylko jedna chmura. W słabym porannym świetle płonęły opuszczone ogniska.
Gęsty, samotny strzał armatni rozległ się z prawej strony, przemknął obok i zamarł pośród ogólnej ciszy. Minęło kilka minut. Rozległ się drugi, trzeci strzał, powietrze zaczęło wibrować; czwarty i piąty brzmiały blisko i uroczyście gdzieś na prawo.
Jeszcze nie rozległy się pierwsze strzały, gdy słychać było kolejne, raz za razem łączące się i przerywające.
Napoleon podjechał ze swoją świtą do reduty Szewardyńskiego i zsiadł z konia. Gra się rozpoczęła.

Wracając od księcia Andrieja do Gorek, Pierre, rozkazał jeźdźcowi przygotować konie i obudzić go wcześnie rano, natychmiast zasnął za przegrodą, w kącie, który dał mu Borys.
Kiedy następnego ranka Pierre całkowicie się obudził, w chacie nie było nikogo. W małych okienkach zabrzęczały szyby. Bereiter stał i odpychał go.
„Wasza Ekscelencjo, Wasza Ekscelencjo, Wasza Ekscelencja...” bereitor powiedział uparcie, nie patrząc na Pierre'a i najwyraźniej straciwszy nadzieję, że go zbudzi, zamachał go za ramię.
- Co? Rozpoczął się? Czy już czas? - odezwał się Pierre, budząc się.
„Jeśli proszę usłyszeć strzały” – powiedział bereitor, emerytowany żołnierz – „wszyscy panowie już wyszli, sami najznakomitsi już dawno odeszli”.
Pierre szybko się ubrał i wybiegł na ganek. Na zewnątrz było jasno, świeżo, wilgotno i wesoło. Słońce, które właśnie wyszło zza zasłaniającej je chmury, rozpryskało na wpół załamane promienie przez dachy przeciwległej ulicy, na pokryty rosą kurz ulicy, na ściany domów, na okna przez płot i na konie Pierre'a stojące przy chatce. Na podwórzu wyraźniej słychać było huk dział. Ulicą truchtał adiutant z Kozakiem.
- Już czas, hrabio, już czas! - krzyknął adiutant.
Rozkazując poprowadzić konia, Pierre poszedł ulicą do kopca, z którego wczoraj patrzył na pole bitwy. Na tym kopcu zgromadził się tłum wojskowych i słychać było francuską rozmowę sztabu, i szara głowa Kutuzow w białej czapce z czerwoną przepaską i szarym tyłem głowy opadającym na ramiona. Kutuzow patrzył przez rurę dalej, wzdłuż głównej drogi.
Wchodząc na schody wejściowe na kopiec, Pierre spojrzał przed siebie i zamarł z podziwu dla piękna tego spektaklu. Była to ta sama panorama, którą podziwiał wczoraj z tego kopca; ale teraz cały ten obszar był pokryty żołnierzami i dymem wystrzałów, a ukośne promienie jasnego słońca, wschodzące z tyłu, na lewo od Pierre'a, rzuciły na niego w czystym porannym powietrzu przenikliwe światło o złotym i różowym kolorze odcień i ciemne, długie cienie. Odległe lasy dopełniające panoramę, jakby wyrzeźbione z jakiegoś cennego żółto-zielonego kamienia, były widoczne z zakrzywioną linią szczytów na horyzoncie, a pomiędzy nimi, za Wałowewem, przecinała wielka droga smoleńska, cała pokryta wojskiem. Złote pola i zagajniki połyskiwały bliżej. Wszędzie było widać żołnierzy – z przodu, z prawej i lewej strony. Wszystko było żywe, majestatyczne i nieoczekiwane; ale tym, co najbardziej uderzyło Pierre'a, był widok samego pola bitwy, Borodino i wąwozu nad Kolocheyą po obu jego stronach.
Nad Kołochą, w Borodino i po obu jego stronach, szczególnie po lewej stronie, gdzie na bagnistych brzegach Voina wpada do Kołoczy, była ta mgła, która topnieje, rozmazuje się i prześwieca, gdy wychodzi jasne słońce, i magicznie koloruje i obrysowuje wszystko przez to widać. Do tej mgły dołączył dym wystrzałów i poprzez tę mgłę i dym wszędzie rozbłysły błyskawice porannego światła - to na wodzie, to na rosie, to na bagnetach żołnierzy stłoczonych wzdłuż brzegów i w Borodino. Przez tę mgłę widać było biały kościół, gdzieniegdzie dachy chat Borodina, gdzieniegdzie solidne masy żołnierzy, gdzieniegdzie zielone skrzynki i armaty. I wszystko się poruszyło, albo wydawało się, że się porusza, bo mgła i dym rozciągały się po całej przestrzeni. Zarówno w tym rejonie nizin pod Borodino, pokrytym mgłą, jak i poza nim, powyżej i szczególnie w lewo wzdłuż całej linii, przez lasy, przez pola, na nizinach, na szczytach wzniesień, armaty, czasem samotne, ciągle pojawiały się same, z niczego, czasem stłoczone, czasem rzadkie, czasem częste kłęby dymu, które nabrzmiewały, narastały, wirowały, zlewały się, były widoczne w całej tej przestrzeni.
Te dymy wystrzałów i, co dziwne, dźwięki, które wydawały główne piękno okulary.
Ptyś! - nagle pojawił się okrągły, gęsty dym, bawiący się kolorami fioletu, szarości i mlecznej bieli, i bum! – dźwięk tego dymu rozległ się sekundę później.
„Puf puf” – uniosły się dwa dymy, pchające się i łączące; i „bum bum” – dźwięki potwierdziły to, co widziało oko.
Pierre spojrzał wstecz na pierwszy dym, który zostawił jako okrągłą, gęstą kulę, a już na jej miejscu rozciągały się kłęby dymu rozciągające się na bok i puf... (z przerwą) puf puf - jeszcze trzy, jeszcze cztery narodziły się i dla każdego, przy tych samych aranżacjach, bum... bum bum bum - odpowiedziały piękne, mocne, prawdziwe dźwięki. Zdawało się, że te dymy unoszą się, że stoją, a obok nich biegną lasy, pola i lśniące bagnety. Po lewej stronie, poprzez pola i krzaki, te wielkie dymy unosiły się ciągle ze swym uroczystym echem, a jeszcze bliżej, w dolinach i lasach, buchały dymy z małych armat, nie mając czasu się rozpalić, i w ten sam sposób dały swoje małe echa. Tah ta ta tah - pistolety trzaskały, choć często, ale niepoprawnie i słabo w porównaniu ze strzałami z pistoletu.
Pierre chciał być tam, gdzie były te dymy, te błyszczące bagnety i armaty, ten ruch, te dźwięki. Spojrzał wstecz na Kutuzowa i jego świtę, aby porównać swoje wrażenia z innymi. Wszyscy byli dokładnie tacy jak on i, jak mu się wydawało, z tymi samymi uczuciami nie mogli się doczekać pola bitwy. Wszystkie twarze jaśniały teraz tym ukrytym ciepłem (chaleur latente) uczucia, które Pierre zauważył wczoraj i które całkowicie zrozumiał po rozmowie z księciem Andriejem.
„Idź, kochanie, idź, Chrystus jest z tobą” – powiedział Kutuzow, nie odrywając wzroku od pola bitwy, do stojącego obok niego generała.
Po usłyszeniu rozkazu generał minął Pierre'a w stronę wyjścia z kopca.
- Do przejścia! – powiedział chłodno i surowo generał w odpowiedzi na pytanie jednego z pracowników, dokąd idzie. „I ja, i ja” – pomyślał Pierre i poszedł za generałem we wskazanym kierunku.
Generał wsiadł na konia, którego podał mu Kozak. Pierre podszedł do jeźdźca, który trzymał konie. Zapytawszy, który jest cichszy, Pierre wspiął się na konia, chwycił za grzywę, przycisnął pięty wyciągniętych nóg do brzucha konia i czując, że spadają mu okulary i że nie może zdjąć rąk z grzywy, wodze, pogalopował za generałem, wzbudzając uśmiechy sztabu, patrzącego z kopca na niego.

Generał, za którym galopował Pierre, zszedł z góry, skręcił ostro w lewo, a Pierre, tracąc go z oczu, pogalopował w szeregi idących przed nim żołnierzy piechoty. Próbował się z nich wydostać, to w prawo, to w lewo; ale wszędzie byli żołnierze o równie zajętych twarzach, zajęci jakąś niewidzialną, ale oczywiście ważną sprawą. Wszyscy tym samym niezadowolonym, pytającym spojrzeniem patrzyli na tego grubego mężczyznę w białym kapeluszu, który z niewiadomego powodu deptał ich swoim koniem.
- Dlaczego on jedzie środkiem batalionu! – krzyknął do niego jeden. Inny pchnął konia kolbą, a Pierre, trzymając się łuku i ledwo trzymając pędzącego konia, wyskoczył przed żołnierza, gdzie było więcej miejsca.
Przed nim był most, a na moście stali inni żołnierze i strzelali. Pierre podjechał do nich. Nie wiedząc o tym, Pierre pojechał do mostu na Kołoczy, który znajdował się pomiędzy Gorkami a Borodino i który Francuzi zaatakowali w pierwszej akcji bitwy (po zajęciu Borodina). Pierre zobaczył, że przed nim był most i że po obu stronach mostu i na łące, w tych rzędach leżącego siana, które zauważył wczoraj, żołnierze coś robili w dymie; ale pomimo nieustannej strzelaniny, która miała miejsce w tym miejscu, nie sądził, że to jest pole bitwy. Nie słyszał odgłosów krzyczących ze wszystkich stron kul, przelatujących nad nim pocisków, nie widział wroga, który był po drugiej stronie rzeki i przez długi czas nie widział zabitych i rannych, choć wielu upadło niedaleko niego. Z uśmiechem nie schodzącym z twarzy, rozejrzał się wokół.
- Dlaczego ten facet jedzie przed linią? – ktoś znowu na niego krzyknął.
„Skręć w lewo, skręć w prawo” – krzyczeli do niego. Pierre skręcił w prawo i nieoczekiwanie zamieszkał z adiutantem generała Raevsky'ego, którego znał. Ten adiutant spojrzał ze złością na Pierre'a, najwyraźniej zamierzając na niego też nakrzyczeć, ale rozpoznając go, skinął mu głową.
- Jak tu jesteś? – powiedział i pogalopował dalej.
Pierre, czując się nie na miejscu i bezczynnie, bojąc się ponownie komuś wtrącić, pogalopował za adiutantem.
- To jest tutaj, co? Czy mogę iść z tobą? - on zapytał.
„Teraz, teraz” - odpowiedział adiutant i galopując do stojącego na łące grubego pułkownika, podał mu coś, po czym zwrócił się do Pierre'a.
- Po co tu przyszedłeś, hrabio? - powiedział mu z uśmiechem. -Jesteście ciekawi?
„Tak, tak” - powiedział Pierre. Ale adiutant, zawracając konia, jechał dalej.
„Dzięki Bogu” – powiedział adiutant – „ale na lewym skrzydle Bagrationa panuje straszny upał”.
- Naprawdę? – zapytał Pierre. - Gdzie to jest?
- Tak, chodź ze mną na kopiec, od nas widać. „Ale nasza bateria jest nadal znośna” – powiedział adiutant. - No, idziesz?
„Tak, jestem z tobą” - powiedział Pierre, rozglądając się wokół i oczami szukając strażnika. Tutaj dopiero po raz pierwszy Pierre zobaczył rannych, wędrujących pieszo i niesionych na noszach. Na tej samej łące z pachnącymi rzędami siana, przez którą wczoraj jechał, po drugiej stronie rzędów, z niezgrabnie odwróconą głową, leżał bez ruchu jeden żołnierz z upadłym czako. - Dlaczego nie podniesiono tej kwestii? - zaczął Pierre; ale widząc surową twarz adiutanta spoglądającego w tę samą stronę, zamilkł.
Pierre nie znalazł swojego strażnika i wraz ze swoim adiutantem zjechał wąwozem do kopca Raevsky'ego. Koń Pierre'a pozostawał w tyle za adiutantem i potrząsał nim równomiernie.
– Najwyraźniej nie jesteś przyzwyczajony do jazdy konnej, hrabio? – zapytał adiutant.
„Nie, nic, ale dużo skacze” – powiedział zdezorientowany Pierre.
„Ech!... tak, jest ranna”, powiedział adiutant, „z przodu, powyżej kolana”. To musi być kula. Gratulacje, hrabio – powiedział – „le bapteme de feu [chrzest ogniem].
Przejechawszy przez dym przez szósty korpus, za artylerią, która pchana do przodu, strzelała, ogłuszając strzałami, dotarli do małego lasku. W lesie było chłodno, cicho i pachniało jesienią. Pierre i adiutant zsiedli z koni i pieszo weszli na górę.
- Czy generał jest tutaj? – zapytał adiutant, zbliżając się do kopca.
„Byliśmy tam, chodźmy tutaj” – odpowiedzieli mu, wskazując na prawo.
Adiutant spojrzał na Pierre'a, jakby nie wiedział, co z nim teraz zrobić.
„Nie martw się” – powiedział Pierre. – Pójdę na kopiec, dobrze?
- Tak, idź, stamtąd wszystko widać i nie jest tak niebezpiecznie. A ja cię odbiorę.
Pierre poszedł do baterii, a adiutant poszedł dalej. Więcej się nie zobaczyli, a znacznie później Pierre dowiedział się, że tego dnia adiutantowi oderwano ramię.
Kopiec, na który wszedł Pierre, był tym słynnym (znanym później wśród Rosjan pod nazwą baterii kopca, czyli baterii Raevsky'ego, a wśród Francuzów pod nazwą la grande redoute, la fatale redoute, la redoute du center [wielka reduta reduta fatalna, reduta centralna] miejsce, wokół którego ustawiły się dziesiątki tysięcy ludzi i które Francuzi uważali za najważniejszy punkt pozycji.
Reduta ta składała się z kopca, na którym z trzech stron wykopano rowy. W miejscu wykopanym rowami stało dziesięć dział strzelających, wystających w otwory szybów.
Po obu stronach kopca stały armaty, które również strzelały bez przerwy. Nieco za działami stały oddziały piechoty. Wchodząc na ten kopiec, Pierre nie sądził, że to miejsce, przekopane niewielkimi rowami, na którym stało i strzelało kilka armat, było najbardziej ważne miejsce w bitwie.
Wręcz przeciwnie, Pierre'owi wydawało się, że to miejsce (właśnie dlatego, że na nim był) było jednym z najbardziej nieistotnych miejsc bitwy.
Wchodząc na kopiec, Pierre usiadł na końcu rowu otaczającego baterię i z nieświadomie radosnym uśmiechem patrzył na to, co działo się wokół niego. Od czasu do czasu Pierre nadal wstawał z tym samym uśmiechem i starając się nie przeszkadzać żołnierzom ładującym i toczącym broń, ciągle biegnącym obok niego z torbami i ładunkami, obchodził baterię. Działa tej baterii strzelały bez przerwy, jedno po drugim, ogłuszając dźwiękiem i zasnuwając całą okolicę dymem prochowym.
W przeciwieństwie do przerażenia, które odczuwano między osłaniającymi żołnierzami piechoty, tutaj na baterii, gdzie znajdowała się niewielka liczba ludzi zajęty, otoczony białymi brzegami, oddzielony od innych rowem - tutaj czuło się to samo i wspólne dla wszystkich, jak odrodzenie rodziny.
Pojawienie się niemilitarnej postaci Pierre'a w białym kapeluszu początkowo uderzyło tych ludzi nieprzyjemnie. Przechodząc obok niego żołnierze spoglądali w bok na jego postać ze zdziwieniem, a nawet strachem. Starszy oficer artylerii, wysoki, z długie nogi ospowaty mężczyzna, jakby chcąc przyjrzeć się działaniu skrajnej broni, podszedł do Pierre'a i spojrzał na niego z zaciekawieniem.
Młody oficer o okrągłej twarzy, jeszcze doskonałe dziecko, najwyraźniej właśnie zwolniony z korpusu, bardzo pilnie pozbywający się dwóch powierzonych mu pistoletów, zwrócił się do Pierre'a surowo.
„Proszę pana, proszę o zejście z drogi” – powiedział mu – „tutaj nie wolno”.
Żołnierze pokręcili głowami z dezaprobatą, patrząc na Pierre'a. Kiedy jednak wszyscy utwierdzili się w przekonaniu, że ten człowiek w białym kapeluszu nie tylko nie zrobił nic złego, ale albo siedział spokojnie na zboczu wału, albo z nieśmiałym uśmiechem, grzecznie omijając żołnierzy, szedł wzdłuż baterii pod ostrzałem równie spokojnie jak bulwar, potem stopniowo uczucie wrogiego zdziwienia wobec niego zaczęło zmieniać się w czułe i żartobliwe współczucie, podobny do tego, które żołnierze mają za swoje zwierzęta: psy, koguty, kozy i w ogóle zwierzęta żyjące pod dowództwem wojskowym. Żołnierze ci natychmiast mentalnie przyjęli Pierre'a do swojej rodziny, przywłaszczyli sobie ich i nadali mu przydomek. Przezywali go „naszym mistrzem” i czule śmiali się z niego między sobą.
Jedna kula armatnia eksplodowała w ziemię dwa kroki od Pierre'a. On, oczyszczając suknię z ziemi posypanej kulą armatnią, rozglądał się wokół z uśmiechem.
- A dlaczego się nie boisz, mistrzu, naprawdę! - czerwony na twarzy, szeroki żołnierz zwrócił się do Pierre'a, obnażając swoje mocne, białe zęby.
-Boisz się? – zapytał Pierre.
- Jak więc? - odpowiedział żołnierz. - Przecież nie będzie miała litości. Będzie klapsać i wyjdą jej wnętrzności. „Nie możesz powstrzymać się od strachu” – powiedział ze śmiechem.
Kilku żołnierzy o wesołych i czułych twarzach zatrzymało się obok Pierre'a. To było tak, jakby nie spodziewali się, że będzie mówił jak wszyscy inni, a to odkrycie ich zachwyciło.
- Nasza działalność jest żołnierska. Ale mistrzu, to jest niesamowite. To tyle, mistrzu!
- W miejscach! - krzyknął młody oficer do żołnierzy zgromadzonych wokół Pierre'a. Ten młody oficer najwyraźniej pełnił swoje stanowisko po raz pierwszy lub drugi i dlatego traktował zarówno żołnierzy, jak i dowódcę ze szczególną jasnością i formalnością.

Encyklopedyczny YouTube

1 / 5
Termin „homeostaza” jest najczęściej używany w biologii. Organizmy wielokomórkowe, aby istnieć, muszą utrzymywać stałe środowisko wewnętrzne. Wielu ekologów jest przekonanych, że zasada ta dotyczy także środowiska zewnętrznego. Jeśli system nie będzie w stanie przywrócić równowagi, może w końcu przestać działać.
Złożone systemy – takie jak organizm ludzki – muszą posiadać homeostazę, aby pozostać stabilnymi i istnieć. Systemy te nie tylko muszą dążyć do przetrwania, ale także muszą dostosowywać się do zmian środowiskowych i ewoluować.

Właściwości homeostazy

Układy homeostatyczne mają następujące właściwości:
- Niestabilność system: testowanie najlepszego sposobu dostosowania.
- Dążenie do równowagi: Cała wewnętrzna, strukturalna i funkcjonalna organizacja systemów przyczynia się do utrzymania równowagi.
- Nieprzewidywalność: Wynikowy efekt określonego działania często może różnić się od oczekiwanego.
- Regulacja ilości mikroelementów i wody w organizmie – osmoregulacja. Przeprowadzane w nerkach.
- Usuwanie produktów przemiany materii - wydalanie. Dokonują tego narządy zewnątrzwydzielnicze – nerki, płuca, gruczoły potowe i przewód pokarmowy.
- Regulacja temperatury ciała. Obniżenie temperatury poprzez pocenie się, różne reakcje termoregulacyjne.
- Regulacja poziomu glukozy we krwi. Zajmowane głównie przez wątrobę, insulinę i glukagon wydzielane przez trzustkę.
- Regulacja poziomu podstawowej przemiany materii w zależności od diety.
Należy pamiętać, że chociaż organizm znajduje się w równowadze, jego stan fizjologiczny może być dynamiczny. Wiele organizmów wykazuje zmiany endogenne w postaci rytmów dobowych, ultradobowych i infradialnych. Zatem nawet w homeostazie temperatura ciała, ciśnienie krwi, tętno i większość wskaźników metabolicznych nie zawsze utrzymują się na stałym poziomie, ale zmieniają się w czasie.

Mechanizmy homeostazy: sprzężenie zwrotne

Kiedy następuje zmiana zmiennych, system reaguje na dwa główne typy informacji zwrotnych:
1. Negatywne sprzężenie zwrotne, wyrażające się reakcją, w której system reaguje w taki sposób, aby odwrócić kierunek zmian. Ponieważ sprzężenie zwrotne służy utrzymaniu stałości układu, pozwala na utrzymanie homeostazy.
  - Na przykład, gdy wzrasta stężenie dwutlenku węgla w organizmie człowieka, do płuc dociera sygnał, aby zwiększyły swoją aktywność i wydychały więcej dwutlenku węgla.
  - Termoregulacja jest kolejnym przykładem negatywnego sprzężenia zwrotnego. Kiedy temperatura ciała wzrasta (lub spada), termoreceptory w skórze i podwzgórzu rejestrują tę zmianę, wyzwalając sygnał z mózgu. Sygnał ten z kolei powoduje reakcję - spadek (lub wzrost) temperatury.
2. Pozytywne sprzężenie zwrotne, które wyraża się w zwiększaniu zmiany zmiennej. Działa destabilizująco i dlatego nie prowadzi do homeostazy. Pozytywne sprzężenie zwrotne jest mniej powszechne w systemach naturalnych, ale ma również swoje zastosowania.
  - Na przykład w nerwach progowy potencjał elektryczny powoduje generowanie znacznie większego potencjału czynnościowego. Krzepnięcie krwi i zdarzenia porodowe to kolejne przykłady pozytywnego sprzężenia zwrotnego.
Stabilne systemy wymagają kombinacji obu typów sprzężenia zwrotnego. Podczas gdy negatywne sprzężenie zwrotne umożliwia powrót do stanu homeostatycznego, pozytywne sprzężenie zwrotne służy do przejścia do zupełnie nowego (i być może mniej pożądanego) stanu homeostazy, czyli sytuacji zwanej „metastabilnością”. Takie katastrofalne zmiany mogą wystąpić na przykład wraz ze wzrostem zawartości składników pokarmowych w rzekach o czystej wodzie, co prowadzi do homeostatycznego stanu wysokiej eutrofizacji (przerost glonów w korycie rzeki) i zmętnienia.

Homeostaza ekologiczna

W zakłóconych ekosystemach lub zbiorowiskach biologicznych w stanie subklimaksu – takich jak wyspa Krakatoa, po dużej erupcji wulkanu – stan homeostazy poprzedniego leśnego ekosystemu kulminacyjnego został zniszczony, podobnie jak całe życie na tej wyspie. Krakatau w latach następujących po erupcji przeszedł łańcuch zmian ekologicznych, w wyniku których nowe gatunki roślin i zwierząt następowały po sobie, co doprowadziło do różnorodności biologicznej i wynikającej z niej społeczności kulminacyjnej. Sukcesja ekologiczna na Krakatoa przebiegała w kilku etapach. Pełny łańcuch sukcesji prowadzący do kulminacji nazywa się preseria. W przykładzie Krakatoa na wyspie rozwinęła się zbiorowisko kulminacyjne obejmujące osiem tysięcy różnych gatunków odnotowanych w roku , sto lat po tym, jak erupcja zniszczyła na niej życie. Dane potwierdzają, że sytuacja przez pewien czas pozostaje w homeostazie, a pojawienie się nowych gatunków bardzo szybko prowadzi do szybkiego zaniku starych.
Przypadek Krakatau i innych zakłóconych lub nienaruszonych ekosystemów pokazuje, że początkowa kolonizacja przez gatunki pionierskie następuje w drodze strategii reprodukcyjnych z pozytywnym sprzężeniem zwrotnym, w ramach których gatunki rozprzestrzeniają się, wytwarzając jak najwięcej potomstwa, ale przy niewielkich inwestycjach w sukces każdego osobnika. U takich gatunków następuje szybki rozwój i równie szybki upadek (na przykład w wyniku epidemii). Gdy ekosystem zbliża się do punktu kulminacyjnego, gatunki takie są zastępowane przez bardziej złożone gatunki kulminacyjne, które poprzez negatywne sprzężenie zwrotne dostosowują się do specyficznych warunków swojego środowiska. Gatunki te są dokładnie kontrolowane przez potencjalną pojemność ekosystemu i stosują inną strategię - produkują mniej potomstwa, którego sukces reprodukcyjny jest inwestowany w większą ilość energii w mikrośrodowisku swojej specyficznej niszy ekologicznej.
Rozwój zaczyna się od społeczności pionierskiej i kończy się na społeczności kulminacyjnej. Ta kulminacyjna społeczność tworzy się, gdy flora i fauna osiągają równowagę z lokalnym środowiskiem.
Takie ekosystemy tworzą heteroarchie, w których homeostaza na jednym poziomie przyczynia się do procesów homeostatycznych na innym złożonym poziomie. Na przykład utrata liści dojrzałego drzewa tropikalnego zapewnia przestrzeń dla nowego wzrostu i wzbogaca glebę. Podobnie drzewo tropikalne ogranicza dostęp światła do niższych poziomów i pomaga zapobiegać inwazji innych gatunków. Ale drzewa również spadają na ziemię, a rozwój lasu zależy od ciągłych zmian drzew i cyklu składników odżywczych przeprowadzanych przez bakterie, owady i grzyby. Podobnie lasy takie przyczyniają się do procesów ekologicznych, takich jak regulacja mikroklimatu lub cykli hydrologicznych ekosystemu, a kilka różnych ekosystemów może oddziaływać na siebie, aby utrzymać homeostazę drenażu rzek w regionie biologicznym. Zmienność bioregionalna odgrywa również rolę w homeostatycznej stabilności regionu biologicznego, czyli biomu.

Homeostaza biologiczna

Homeostaza jest podstawową cechą organizmów żywych i rozumiana jest jako utrzymywanie środowiska wewnętrznego w dopuszczalnych granicach.
Środowisko wewnętrzne organizmu obejmuje płyny ustrojowe - osocze krwi, limfę, substancję międzykomórkową i płyn mózgowo-rdzeniowy. Utrzymanie stabilności tych płynów jest dla organizmów istotne, natomiast ich brak prowadzi do uszkodzeń materiału genetycznego.
Ze względu na dowolny parametr organizmy dzielą się na konformacyjne i regulacyjne. Organizmy regulacyjne utrzymują ten parametr na stałym poziomie, niezależnie od tego, co dzieje się w środowisku. Organizmy konformacyjne pozwalają środowisku określić parametr. Na przykład zwierzęta stałocieplne utrzymują stałą temperaturę ciała, podczas gdy zwierzęta zimnokrwiste wykazują szeroki zakres temperatur.
Nie oznacza to, że organizmy konformacyjne nie mają adaptacji behawioralnych, które pozwalają im w pewnym stopniu regulować dany parametr. Na przykład gady często siedzą rano na rozgrzanych skałach, aby podnieść temperaturę ciała.
Zaletą regulacji homeostazy jest to, że pozwala organizmowi na wydajniejsze funkcjonowanie. Na przykład zwierzęta zmiennocieplne w niskich temperaturach popadają w letarg, podczas gdy zwierzęta stałocieplne są prawie tak samo aktywne jak zawsze. Z drugiej strony regulacja wymaga energii. Powodem, dla którego niektóre węże mogą jeść tylko raz w tygodniu, jest to, że zużywają znacznie mniej energii na utrzymanie homeostazy niż ssaki.

Homeostaza komórkowa

Regulacja aktywności chemicznej komórki odbywa się poprzez szereg procesów, m.in specjalne znaczenie ma zmianę w strukturze samej cytoplazmy, a także w strukturze i aktywności enzymów. Autoregulacja zależy od

Homeostaza to dowolny samoregulujący proces, dzięki któremu systemy biologiczne dążą do utrzymania wewnętrznej stabilności poprzez dostosowanie się do optymalnych warunków przetrwania. Jeśli homeostaza przebiegnie pomyślnie, życie będzie kontynuowane; w przeciwnym razie nastąpi katastrofa lub śmierć. Osiągnięta stabilność jest w rzeczywistości dynamiczną równowagą, w której zachodzą ciągłe zmiany, ale panują stosunkowo jednorodne warunki.

Cechy i rola homeostazy

Każdy układ będący w równowadze dynamicznej pragnie osiągnąć stan stabilny, równowagę przeciwstawiającą się zmianom zewnętrznym. Gdy taki układ zostanie zakłócony, wbudowane urządzenia regulujące reagują na odchylenia, ustalając nową równowagę. Ten proces jest jedną z kontroli sprzężenia zwrotnego. Przykładami regulacji homeostatycznej są wszelkie procesy integracji i koordynacji funkcji, w których pośredniczą obwody elektryczne oraz układ nerwowy lub hormonalny.

Innym przykładem regulacji homeostatycznej w układzie mechanicznym jest działanie regulatora temperatury pokojowej lub termostatu. Sercem termostatu jest bimetaliczny pasek, który reaguje na zmiany temperatury zamykaniem lub przerywaniem obwodu elektrycznego. Gdy pomieszczenie ostygnie, obwód się kończy, włącza się ogrzewanie, a temperatura wzrasta. Przy danym poziomie obwód zostaje przerwany, piec zatrzymuje się i temperatura spada.

Jednak systemy biologiczne, które są bardziej złożone, mają regulatory, które trudno porównać z urządzeniami mechanicznymi.

Jak wspomniano wcześniej, termin homeostaza odnosi się do utrzymania środowiska wewnętrznego organizmu w wąskich i ściśle kontrolowanych granicach. Główne funkcje ważne dla utrzymania homeostazy to równowaga wodno-elektrolitowa, regulacja kwasowości, termoregulacja i kontrola metaboliczna.

Kontrola temperatury ciała człowieka jest uważana za doskonały przykład homeostazy w układzie biologicznym. Normalna temperatura ciała człowieka wynosi około 37°C, ale różne czynniki mogą wpływać na ten wskaźnik, w tym na hormony, tempo metabolizmu i choroby, które prowadzą do nadmiernie wysokich lub niskich temperatur. Regulacja temperatury ciała jest kontrolowana przez obszar mózgu zwany podwzgórzem.

Informacje zwrotne na temat temperatury ciała przekazywane są wraz z krwią do mózgu i prowadzą do kompensacyjnych dostosowań w zakresie częstości oddechów, poziomu cukru we krwi i tempa metabolizmu. Utrata ciepła u ludzi jest spowodowana zmniejszoną aktywnością, poceniem się i mechanizmami wymiany ciepła, które umożliwiają przepływ większej ilości krwi w pobliżu powierzchni skóry.

Ograniczenie strat ciepła osiąga się poprzez izolację, zmniejszenie krążenia na skórze i zmiany kulturowe, takie jak korzystanie z odzieży, schronienia i zewnętrznych źródeł ciepła. Zakres pomiędzy wysokim i niskim poziomem temperatury ciała stanowi homeostatyczny plateau – „normalny” zakres, który podtrzymuje życie. W miarę zbliżania się do którejkolwiek skrajności, działania korygujące (poprzez ujemne sprzężenie zwrotne) przywracają system do normalnego zakresu.

Pojęcie homeostazy odnosi się także do warunków środowiskowych. Po raz pierwszy zaproponowana przez amerykańskiego ekologa Roberta MacArthura w 1955 roku koncepcja, że homeostaza jest wynikiem połączenia różnorodności biologicznej i dużej liczby interakcji ekologicznych zachodzących między gatunkami.

Założenie to uznano za koncepcję, która może pomóc wyjaśnić trwałość systemu ekologicznego, czyli jego trwałość jako określonego typu ekosystemu w czasie. Od tego czasu koncepcja uległa pewnym zmianom i obejmowała nieożywiony składnik ekosystemu. Termin ten był używany przez wielu ekologów do opisania wzajemności zachodzącej między żywymi i nieożywionymi składnikami ekosystemu w celu utrzymania status quo.

Hipoteza Gai to model Ziemi zaproponowany przez angielskiego naukowca Jamesa Lovelocka, który postrzega różne żywe i nieożywione składniki jako składniki większego systemu lub pojedynczego organizmu, co sugeruje, że zbiorowe wysiłki poszczególnych organizmów przyczyniają się do homeostazy na poziomie planetarnym.

Homeostaza komórkowa

Zależy od środowiska organizmu, aby utrzymać witalność i prawidłowo funkcjonować. Homeostaza utrzymuje pod kontrolą środowisko organizmu i utrzymuje korzystne warunki dla procesów komórkowych. Bez odpowiednich warunków w organizmie pewne procesy (np. osmoza) i białka (np. enzymy) nie będą przebiegać prawidłowo.

Dlaczego homeostaza jest ważna dla komórek?Żywe komórki zależą od ruchu substancji chemicznych wokół nich. Substancje chemiczne takie jak tlen, dwutlenek węgla i rozpuszczona żywność, muszą być transportowane do i z komórek. Dokonuje się to poprzez procesy dyfuzji i osmozy, które zależą od równowagi wodno-solnej w organizmie, utrzymywanej poprzez homeostazę.

Komórki zależą od enzymów, które przyspieszają wiele reakcje chemiczne, wspierając aktywność życiową i funkcjonalność komórek. Enzymy te działają najlepiej w określonych temperaturach, dlatego homeostaza jest niezbędna dla komórek, ponieważ utrzymują stałą temperaturę ciała.

Przykłady i mechanizmy homeostazy

Oto kilka podstawowych przykładów homeostazy w organizmie człowieka, a także mechanizmów ją wspierających:

Temperatura ciała

Najczęstszym przykładem homeostazy u człowieka jest regulacja temperatury ciała. Normalna temperatura ciała, jak pisaliśmy powyżej, wynosi 37° C. Temperatury powyżej lub poniżej normy mogą powodować poważne komplikacje.

Niewydolność mięśni występuje w temperaturze 28° C. W temperaturze 33° C następuje utrata przytomności. W temperaturze 42°C centralny układ nerwowy zaczyna się rozkładać. Śmierć następuje w temperaturze 44°C. Organizm kontroluje temperaturę wytwarzając lub uwalniając nadmiar ciepła.

Stężenie glukozy

Stężenie glukozy odnosi się do ilości glukozy (cukru we krwi) obecnej w krwiobiegu. Organizm wykorzystuje glukozę jako źródło energii, jednak jej nadmiar lub niedobór może powodować poważne komplikacje. Niektóre hormony regulują stężenie glukozy we krwi. Insulina zmniejsza stężenie glukozy, natomiast zwiększa kortyzol, glukagon i katecholaminy.

Poziom wapnia

Kości i zęby zawierają około 99% wapnia występującego w organizmie, a pozostały 1% krąży we krwi. Za dużo lub za mało wapnia we krwi Negatywne konsekwencje. Jeśli poziom wapnia we krwi zbytnio spadnie, przytarczyce aktywują swoje receptory wykrywające wapń i uwalniają hormon przytarczyc.

PTH sygnalizuje kościom uwalnianie wapnia w celu zwiększenia jego stężenia w krwiobiegu. Jeśli poziom wapnia zbytnio wzrośnie, tarczyca uwalnia kalcytoninę i wiąże nadmiar wapnia w kościach, zmniejszając w ten sposób ilość wapnia we krwi.

Objętość cieczy

Organizm musi utrzymywać stałe środowisko wewnętrzne, co oznacza, że musi regulować utratę lub wymianę płynów. Hormony pomagają regulować tę równowagę, powodując wydalanie lub zatrzymywanie płynów. Jeśli organizm nie ma wystarczającej ilości płynów, hormon antydiuretyczny sygnalizuje nerkom, aby oszczędzały płyn i zmniejszał wydalanie moczu. Jeśli organizm zawiera zbyt dużo płynów, hamuje wydzielanie aldosteronu i sygnalizuje jego wydalanie więcej mocz.

Ciało jako otwarty system samoregulujący.
Organizm żywy to układ otwarty, który ma połączenie ze środowiskiem poprzez układ nerwowy, trawienny, oddechowy, wydalniczy itp.
W procesie metabolizmu wraz z wymianą pożywienia, wody i gazów do organizmu dostają się różne związki chemiczne, które ulegają w organizmie zmianom, wnikają w strukturę organizmu, ale nie pozostają tam na stałe. Zasymilowane substancje rozkładają się, uwalniając energię, a produkty rozkładu są usuwane do środowiska zewnętrznego. Zniszczona cząsteczka zostaje zastąpiona nową itp.
Ciało jest otwartym, dynamicznym systemem. W stale zmieniającym się środowisku organizm przez pewien czas utrzymuje stabilny stan.
Pojęcie homeostazy. Ogólne wzorce homeostazy w układach żywych.
Homeostaza – właściwość organizmu żywego polegająca na utrzymywaniu względnej stałości dynamicznej jego środowiska wewnętrznego. Homeostaza wyraża się we względnej stałości składu chemicznego, ciśnieniu osmotycznym i stabilności podstawowych funkcji fizjologicznych. Homeostaza jest specyficzna i zdeterminowana genotypem.
Zachowanie integralności indywidualnych właściwości organizmu jest jednym z najbardziej ogólnych praw biologicznych. Prawo to zapewniają w pionowym szeregu pokoleń mechanizmy reprodukcyjne, a przez całe życie jednostki mechanizmy homeostazy.
Zjawisko homeostazy jest ewolucyjnie rozwiniętą, dziedzicznie utrwaloną właściwością adaptacyjną organizmu do normalnych warunków środowiskowych. Jednakże warunki te mogą pozostawać poza normalnym zakresem przez krótki lub długi okres czasu. W takich przypadkach zjawiska adaptacyjne charakteryzują się nie tylko przywróceniem zwykłych właściwości środowiska wewnętrznego, ale także krótkotrwałymi zmianami funkcji (na przykład wzrostem rytmu czynności serca i wzrostem częstotliwości ruchy oddechowe przy wzmożonej pracy mięśni). Reakcje homeostazy mogą mieć na celu:
Wszystkie te procesy determinują adaptację.
Dlatego pojęcie homeostazy oznacza nie tylko pewną stałość różnych stałych fizjologicznych organizmu, ale obejmuje także procesy adaptacji i koordynacji procesów fizjologicznych, które zapewniają jedność organizmu nie tylko normalnie, ale także w zmieniających się warunkach jego istnienia .
Główne składniki homeostazy zostały zidentyfikowane przez C. Bernarda i można je podzielić na trzy grupy:
Wydzielanie wewnętrzne.
Stężenie jonów wodorowych (pH).
Reaktywność immunobiologiczna. Zasada regulacji biologicznej zapewnia stan wewnętrzny organizmu (jego zawartość), a także związek między etapami ontogenezy i filogenezy. Zasada ta okazała się powszechna. Podczas jego badań powstała cybernetyka - nauka o celowej i optymalnej kontroli złożone procesy
w przyrodzie żywej, w społeczeństwie ludzkim, w przemyśle (Berg I.A., 1962). Organizm żywy to złożony, kontrolowany system, w którym oddziałuje na siebie wiele zmiennych środowiska zewnętrznego i wewnętrznego. Wspólną cechą wszystkich systemów jest obecność wejście zmienne, na które w zależności od właściwości i praw zachowania systemu ulegają transformacji weekend
zmienne (ryc. 10).
Ryż. 10 - Ogólny schemat homeostazy układów żywych
Zmienne wyjściowe zależą od danych wejściowych i praw zachowania systemu. Nazywa się wpływem sygnału wyjściowego na część sterującą układu , informacja zwrotna co ma ogromne znaczenie w samoregulacji (reakcja homeostatyczna). Wyróżnić negatywnyI pozytywny
informacja zwrotna. Negatywny
sprzężenie zwrotne zmniejsza wpływ sygnału wejściowego na wartość wyjściową zgodnie z zasadą: „im więcej (na wyjściu), tym mniej (na wejściu)”. Pomaga przywrócić homeostazę organizmu. Na pozytywny
Jednak wszystkie rodzaje samoregulacji działają na tej samej zasadzie: samoodchylenie od stanu początkowego, co stanowi zachętę do włączenia mechanizmów korekcyjnych. Zatem normalne pH krwi wynosi 7,32 – 7,45. Zmiana pH o 0,1 prowadzi do dysfunkcji serca. Zasadę tę opisał Anokhin P.K. w 1935 roku i nazwana zasadą sprzężenia zwrotnego, która służy do przeprowadzania reakcji adaptacyjnych.
Ogólna zasada odpowiedzi homeostatycznej(Anokhin: „Teoria systemów funkcjonalnych”):
odchylenie od poziomu początkowego → sygnał → aktywacja mechanizmów regulacyjnych opartych na zasadzie sprzężenia zwrotnego → korekta zmiany (normalizacja).
Tak kiedy Praca fizyczna wzrasta stężenie CO 2 we krwi → pH przesuwa się w stronę kwaśną → sygnał dociera do ośrodka oddechowego rdzenia przedłużonego → nerwy odśrodkowe przewodzą impuls do mięśni międzyżebrowych i oddychanie pogłębia się → CO 2 spada we krwi, pH wzrasta przywrócony.
Mechanizmy regulacji homeostazy na poziomie genetyki molekularnej, komórki, organizmu, populacji-gatunku i biosfery.
Regulacyjne mechanizmy homeostatyczne działają na poziomie genów, komórek i systemów (organizmów, gatunków populacyjnych i biosfery).
Mechanizmy genowe homeostaza. Wszelkie zjawiska homeostazy w organizmie są uwarunkowane genetycznie. Już na poziomie produktów genów pierwotnych istnieje bezpośrednie powiązanie – „jeden gen strukturalny – jeden łańcuch polipeptydowy”. Co więcej, istnieje kolinearna zgodność pomiędzy sekwencją nukleotydową DNA i sekwencją aminokwasową łańcucha polipeptydowego. Dziedziczny program indywidualnego rozwoju organizmu przewiduje kształtowanie cech gatunkowych nie w stałych, ale w zmieniających się warunkach środowiskowych, w granicach dziedzicznie określonej normy reakcji. Podwójna spirala DNA jest niezbędna w procesach jego replikacji i naprawy. Obydwa są bezpośrednio związane z zapewnieniem stabilności funkcjonowania materiału genetycznego.
Z genetycznego punktu widzenia można rozróżnić elementarne i ogólnoustrojowe przejawy homeostazy. Przykładami elementarnych przejawów homeostazy są: kontrola genów trzynastu czynników krzepnięcia krwi, kontrola genów zgodności tkankowej tkanek i narządów, umożliwiająca przeszczep.
Przeszczepiany obszar nazywa się przeszczep. Organizmem, z którego pobierana jest tkanka do przeszczepu, jest dawca , i kto jest przeszczepiany - odbiorca . Powodzenie przeszczepu zależy od reakcji immunologicznych organizmu. Wyróżnia się autotransplantację, transplantację syngeniczną, allotransplantację i ksenotransplantację.
Autotransplantacja – przeszczep tkanki z tego samego organizmu. W tym przypadku białka (antygeny) przeszczepu nie różnią się od białek biorcy. Nie ma reakcji immunologicznej.
Przeszczep syngeniczny przeprowadzono u identycznych bliźniąt o tym samym genotypie.
Allotransplantacja – przeszczepianie tkanki od jednego osobnika do drugiego, należącego do tego samego gatunku. Dawca i biorca różnią się antygenami, dlatego u zwierząt wyższych dochodzi do długotrwałego wszczepienia tkanek i narządów.
Ksenotransplantacja – dawca i biorca należą do różnych typów organizmów. Ten rodzaj przeszczepu jest skuteczny u niektórych bezkręgowców, ale u zwierząt wyższych takie przeszczepy nie zakorzeniają się.
Podczas przeszczepiania zjawisko to ma ogromne znaczenie tolerancja immunologiczna (zgodność tkankowa). Tłumienie układu odpornościowego w przypadku przeszczepu tkanki (immunosupresja) osiąga się poprzez: tłumienie aktywności układu odpornościowego, napromieniowanie, podanie surowicy przeciwlimfatycznej, hormonów nadnerczy, środków chemicznych - leków przeciwdepresyjnych (imuran). Głównym zadaniem jest tłumienie nie tylko odporności, ale także odporności na przeszczep.
Odporność na przeszczep zależy od struktury genetycznej dawcy i biorcy. Geny odpowiedzialne za syntezę antygenów wywołujących reakcję na przeszczepioną tkankę nazywane są genami niezgodności tkankowej.
U ludzi głównym genetycznym układem zgodności tkankowej jest układ HLA (ludzki antygen leukocytowy). Antygeny są w pełni reprezentowane na powierzchni leukocytów i są wykrywane za pomocą antysurowic. Struktura układu u ludzi i zwierząt jest taka sama. Przyjęto ujednoliconą terminologię do opisu loci i alleli genetycznych układu HLA. Antygeny są oznaczone: HLA-A 1; HLA-A2 itp. Nowe antygeny, które nie zostały ostatecznie zidentyfikowane, są oznaczone W (Praca). Antygeny układu HLA dzielą się na 2 grupy: SD i LD (ryc. 11).
Antygeny grupy SD oznaczane są metodami serologicznymi i determinowane przez geny 3 podloci układu HLA: HLA-A; HLA-B; HLA-C.
Ryż. 11 - HLA jest głównym systemem genetycznym odpowiadającym za zgodność tkankową człowieka
LD - antygeny kontrolowane są przez podlocus HLA-D szóstego chromosomu i oznaczane są metodą mieszanych kultur leukocytów.
Każdy z genów kontrolujących ludzkie antygeny HLA ma duża liczba allele. Zatem podlocus HLA-A kontroluje 19 antygenów; HLA-B – 20; HLA-C – 5 „działających” antygenów; HLA-D – 6. Zatem u człowieka odkryto już około 50 antygenów.
Polimorfizm antygenowy układu HLA jest wynikiem pochodzenia jednych od innych i ścisłego powiązania genetycznego pomiędzy nimi. Do przeszczepienia konieczna jest identyfikacja dawcy i biorcy na podstawie antygenów HLA. Przeszczepienie nerki identycznej w 4 antygenach układu zapewnia przeżycie na poziomie 70%; 3 – 60%; 2 – 45%; 1 – 25% każdy.
Istnieją specjalne ośrodki, które przeprowadzają selekcję dawcy i biorcy do przeszczepu, na przykład w Holandii - „Eurotransplant”. Typowanie na podstawie antygenów układu HLA przeprowadza się także w Republice Białorusi.
Mechanizmy komórkowe homeostaza mają na celu przywrócenie komórek tkanek i narządów w przypadku naruszenia ich integralności. Nazywa się zestaw procesów mających na celu przywrócenie zniszczonych struktur biologicznych regeneracja. Proces ten jest charakterystyczny dla wszystkich poziomów: odnowy białek, składników organelli komórkowych, całych organelli i samych komórek. Przywrócenie funkcji narządów po urazie lub zerwaniu nerwu oraz gojenie ran są ważne dla medycyny z punktu widzenia opanowania tych procesów.
Tkanki, ze względu na ich zdolność regeneracyjną, dzielą się na 3 grupy:
W procesie ewolucji powstały 2 rodzaje regeneracji fizjologiczne i naprawcze .
Regeneracja fizjologiczna - Ten naturalny proces przywracanie elementów ciała przez całe życie. Na przykład odbudowa erytrocytów i leukocytów, wymiana nabłonka skóry, włosów, wymiana zębów mlecznych na stałe. Na procesy te wpływają czynniki zewnętrzne i wewnętrzne.
Regeneracja naprawcza – polega na odbudowie narządów i tkanek utraconych w wyniku uszkodzenia lub urazu. Proces ten następuje po urazach mechanicznych, oparzeniach, urazach chemicznych lub popromieniowych, a także w wyniku chorób i operacji chirurgicznych.
Regeneracja naprawcza dzieli się na typowy (homomorfoza) i nietypowy (heteromorfoza). W pierwszym przypadku usunięty lub zniszczony narząd regeneruje się, w drugim w miejscu usuniętego narządu rozwija się inny.
Regeneracja nietypowa częściej u bezkręgowców.
Hormony stymulują regenerację przysadka mózgowa negatywny Tarczyca . Istnieje kilka metod regeneracji:
– odbudowa w wyniku wewnątrzkomórkowej restrukturyzacji tkanki i narządu. Ze względu na wzrost liczby komórek i ich wielkości masa narządu zbliża się do pierwotnej.
Masa pozostałej części narządu wzrasta w wyniku wzrostu liczby komórek i ich rozmiarów i zbliża się do wartości pierwotnej. W ten sposób regenerują się u ssaków wątroba, płuca, nerki, nadnercza, trzustka, ślina i tarczyca. Wewnątrzkomórkowy rozrost kompensacyjny .
ultrastruktury komórkowe. W tym przypadku w miejscu uszkodzenia powstaje blizna, a przywrócenie pierwotnej masy następuje w wyniku wzrostu objętości komórek, a nie ich liczby w oparciu o proliferację (rozrost) struktur wewnątrzkomórkowych (tkanki nerwowej). Mechanizmy systemowe zapewniają interakcja systemów regulacyjnych: nerwowy, endokrynologiczny i odpornościowy Regulacja nerwowa prowadzone i koordynowane przez centralę, metabolizm substancji biologicznie czynnych. Obecnie znanych jest ponad 50 neurohormonów. W ten sposób podwzgórze wytwarza wazopresynę, oksytocynę, liberyny i statyny, które regulują pracę przysadki mózgowej. Przykładami ogólnoustrojowych objawów homeostazy jest utrzymywanie stałej temperatury i ciśnienia krwi.
Z punktu widzenia homeostazy i adaptacji układ nerwowy jest głównym organizatorem wszystkich procesów organizmu. Podstawą adaptacji jest równoważenie organizmów z warunkami środowiskowymi, zdaniem N.P. Pawłow, procesy odruchowe kłamią. Między na różnych poziomach regulacja homeostatyczna, w systemie regulacyjnym istnieje prywatne hierarchiczne podporządkowanie procesy wewnętrzne ciało (ryc. 12).

kora mózgowa i części mózgu

samoregulacja oparta na zasadzie sprzężenia zwrotnego

obwodowe procesy neuroregulacyjne, odruchy lokalne

Poziomy homeostazy komórkowej i tkankowej

Ryż. 12. - Hierarchiczne podporządkowanie w systemie regulacji procesów wewnętrznych organizmu.
Najbardziej pierwotny poziom składa się z systemów homeostatycznych na poziomie komórkowym i tkankowym. Nad nimi znajdują się obwodowe procesy regulacyjne nerwów, takie jak odruchy lokalne. Dalej w tej hierarchii znajdują się systemy samoregulacji pewnych funkcji fizjologicznych z różnymi kanałami „sprzężenia zwrotnego”. Szczyt tej piramidy jest zajęty przez korę mózgową i mózg.
W złożonym organizmie wielokomórkowym zarówno połączenia bezpośrednie, jak i sprzężenia zwrotnego realizowane są nie tylko przez mechanizmy nerwowe, ale także hormonalne (endokrynne). Każdy z gruczołów wchodzących w skład układu hormonalnego oddziałuje na inne narządy tego układu i z kolei pozostaje pod wpływem tych ostatnich.
Mechanizmy endokrynologiczne homeostaza według B.M. Zavadsky'ego, jest to mechanizm interakcji plus-minus, tj. równoważenie czynności funkcjonalnej gruczołu ze stężeniem hormonu. Przy wysokim stężeniu hormonu (powyżej normy) aktywność gruczołu jest osłabiona i odwrotnie. Efekt ten odbywa się poprzez działanie hormonu na gruczoł, który go wytwarza. W wielu gruczołach regulacja odbywa się za pośrednictwem podwzgórza i przedniego płata przysadki mózgowej, zwłaszcza podczas reakcji na stres.
Gruczoły dokrewne można podzielić na dwie grupy ze względu na ich stosunek do przedniego płata przysadki mózgowej. Ten ostatni uważa się za centralny, a pozostałe gruczoły dokrewne za peryferyjne. Podział ten opiera się na fakcie, że przedni płat przysadki mózgowej wytwarza tzw. hormony tropowe, które aktywują niektóre obwodowe gruczoły dokrewne. Z kolei hormony obwodowych gruczołów dokrewnych działają na przedni płat przysadki mózgowej, hamując wydzielanie hormonów tropowych.
Reakcje zapewniające homeostazę nie mogą ograniczać się do jednego gruczołu dokrewnego, ale w większym lub większym stopniu angażują wszystkie gruczoły. Powstała reakcja ma charakter łańcuchowy i rozprzestrzenia się na inne efektory. Fizjologiczne znaczenie hormonów polega na regulacji innych funkcji organizmu, dlatego należy w miarę możliwości wyrazić charakter łańcuchowy.
Ciągłe zaburzenia w środowisku organizmu przyczyniają się do utrzymania jego homeostazy przez długie życie. Jeśli stworzysz warunki życia, w których nic nie powoduje znaczących zmian w środowisku wewnętrznym, wówczas organizm w kontakcie z otoczeniem będzie całkowicie bezbronny i wkrótce umrze.
Połączenie nerwowych i hormonalnych mechanizmów regulacyjnych w podwzgórzu pozwala na złożone reakcje homeostatyczne związane z regulacją funkcji trzewnych organizmu. Układ nerwowy i hormonalny stanowią mechanizm jednoczący homeostazę.
Przykładem ogólnej reakcji mechanizmów nerwowych i humoralnych jest stan stresu, który rozwija się w niesprzyjających warunkach życia i grozi zaburzeniem homeostazy. Pod wpływem stresu obserwuje się zmianę stanu większości układów: mięśniowego, oddechowego, sercowo-naczyniowego, trawiennego, narządów zmysłów, ciśnienia krwi, składu krwi. Wszystkie te zmiany są przejawem indywidualnych reakcji homeostatycznych, mających na celu zwiększenie odporności organizmu na niekorzystne czynniki. Szybka mobilizacja sił organizmu działa jako reakcja ochronna na stres.
W przypadku „stresu somatycznego” problem zwiększenia ogólnej odporności organizmu rozwiązuje się zgodnie ze schematem pokazanym na rycinie 13.
Ryż. 13 - Schemat zwiększania ogólnego oporu ciała podczas

Właściwości homeostazy

Mechanizmy homeostazy: sprzężenie zwrotne

Homeostaza ekologiczna

Homeostaza biologiczna

Homeostaza w organizmie człowieka

Inne obszary

Napisz recenzję o artykule "Homeostaza"

Fragment charakteryzujący homeostazę

Encyklopedyczny YouTube

Właściwości homeostazy

Mechanizmy homeostazy: sprzężenie zwrotne

Homeostaza ekologiczna

Homeostaza biologiczna

Homeostaza komórkowa

Cechy i rola homeostazy

Homeostaza komórkowa

Przykłady i mechanizmy homeostazy

Temperatura ciała

Stężenie glukozy

Poziom wapnia

Objętość cieczy

Możesz być zainteresowany