Гомеостаз примеры у человека: Страница не найдена

Содержание

Гомеостаз | Biomol RU

Человек, как закрытая система

Наверное, Вы не раз задумывались, что является причиной стабильности и счастливого роста одних, а неудач и падения других. Возможно, Вы пришли к выводу, что на то, что произошло или происходит, оказывают влияние внешние факторы, которые способны помочь или навредить.

Каждый из нас представляет собой стабильную систему психофизического и энергетического равновесия. Организм взрослого полностью сформирован и способен к самостоятельному существованию и поиску своего места в мире.

Человек как единое целое будет функционировать стабильно только тогда, когда сохраняется равновесие одновременно в теле и в мыслях.

Гомеостаз в закрытой системе

Такое общее внутреннее состояние стабильного равновесия называется гомеостазом. Не относится исключительно к человеку, но также ко всем закрытым системам, которые существуют самостоятельно и создают большую, более полную целостность, влияющую на окружающую среду. Закрытой системой является автомобиль, на котором мы ездим, дом, где мы проживаем, фирма, где мы работаем, государство, в котором мы живём и наша планета, в атмосфере которой мы пребываем всю жизнь. Эти системы имеют своё предназначение и задания для выполнения, так же, как человек должен выполнить какие-то задания в своей жизни, и его судьба зависит в значительной степени от внешних факторов.

Гомеостаз в организме человека

Сохранением гомеостаза организма давно занимаются старейшие медицины — китайская или аюрведа. Известны разные способы открытия причин нарушения здоровья и стабильности. Всегда принимается во внимание человек, как целостность, всё, что с ним происходит и то что может повлиять на сдвиг гомеостаза в худшую сторону.

Так же, как существует множество возможных закрытых систем, и каждая из них имеет иные потребности, признаки и возможности, так же много существует и личностей людей, отличающихся своими особенностями и потребностями.

Автомобиль, который будет заправлен несоответствующим топливом, а для его консервации будет использовано плохое масло и неподходящие запчасти, очень быстро сломается. То же самое касается сотрудника (несмотря на то что сотрудник это человек), который, во-первых, не выполняет работу согласно своим способностям, во-вторых, не получает соответствующего вознаграждения и, в-третьих, эксплуатируется сверх меры. Вместе с тем, когда говорим о живом сотруднике, возможна обратная ситуация, когда награждается слишком хорошо за небольшой объем выполненной работы. Тогда сторудник может стать сонливым и ленивым, и не очень охотно приступит к более трудным заданиям.

Гомеостаз и питание

Эти примеры легко отнести к человеку, который может кушать продукты неподходящие для этого человека, как с точки зрения их энергетической ценности, так и поддержания чистоты организма, вредные, или вообще есть слишком много или слишком мало. Существуют случаи, когда организм человека приспосабливается к определенному питанию, которое не является для этого человека вредным сразу же. Однако через некоторое время такое питание приводит к более быстрому износу системы и излишне отягощает отдельные части тела.

Как продукты могут влиять на гомеостаз?

У нас есть много возможностей формирования собственных привычек. Имея огромное предложение разнообразных продуктов возникает соблазн хотя бы попробовать. Как обычно и во всем, часть этих продуктов нам полезна, а другая же наоборот. То же в значительной степени касается и промышленных продуктов. Массово производимые, унифицированные и производимые по универсальным правилам, которые необязательно полезны всем одинаково, хотя может быть, что всем одинаково вредны. Каждый продукт питания, начиная от обычной питьевой воды, через немного более сложные натуральные продукты типа овощи или фрукты, и заканчивая сложными продуктами такими, как готовые колбасы, переработанные блюда и напитки, имеет определённый состав и содержание химических веществ, которые влияют на наше здоровье и гомеостаз и это влияние может быть различным.

Где золотая середина?

Как во всём єтом найти золотую середину, благодаря которой все наши внутренние органы и системы будут в гомеостазе и обеспечат нам здоровье и силу?

Всеобщее благополучие способствует легкости жизни и развитию. Но, как всегда, избыток вреден. Дополнительно, все усложняет быстрота принятия решений о выборе продуктов. Часто у нас нет шансов задуматься над тем, что мы должны есть, едим то, что попадет под руку, что дешевле, более вкусно и готовится быстро. Поступление топлива непрерывно, однако качество и полезность не всегда соответствующие.

В чём помогает Микроэлементный Анализ Волос?

Наша задача — определить на основании исследований, совместных наблюдений, консультаций и интерпретации, какой тип метаболизма у каждого пациента. Какие направления поддержки гомеостаза преобладают в организме и как обеспечить гомеостазу стабильную защиту от вредного воздействия внешних факторов. Мы под лупой рассматриваем кислотно-щелочное равновесие организма, гомеостаз катаболизм — анаболизм, а также гормональное и энергетическое равновесие. Мы проверяем, является ли этот организм симпатиком, который собирает доступную поблизости еду, или же парасимпатиком — охотником, который ищет определённую добычу.

Мы помогаем найти первоначальный инстинкт организму, который как закрытая система нуждается в определённом сотрудничестве с пищевой средой, для того чтобы работать наилучшим образом и при этом жить во здравии и с удовольствием как можно дольше.

Теплообмен человека

Почему человеку бывает холодно, а лягушке даже на Монблане не нужен пуховик? Согреет ли нас гусиная кожа, и за что производители одежды должны благодарить гомеостаз?

Кто из нас, взбираясь на гору с тяжеленным рюкзаком, не ворчал по поводу излишне теплой одежды? А потом, вечером, не пытался в ней же согреться у костра? Почему в одной и той же куртке может быть и холодно, и жарко, и как на ощущение климатического комфорта влияет температура окружающего воздуха или интенсивность физической активности? О том, почему греет одежда, мы рассказывали в статье «Кто согревает теплую одежду». В этой статье мы поговорим о том, почему человек вообще нуждается в одежде, и зачем она должна его греть.

Голландец Вим Хоф (Wim Hof) по прозвищу «Ледяной человек» (The Iceman) прославился своей слабой чувствительностью к холоду. Он установил несколько рекордов, связанных с продолжительностью пребывания человека в экстремально холодных условиях. Айсмен провел 72 минуты в емкости с холодной водой и льдом, взошел на французский Монблан босиком и совершил еще множество «хладнокровных» поступков, недоступных большинству простых людей.

В отличие от Вима Хофа, другое живое существо — обычная лягушка — на Монблан не забирается, но прочие низкотемпературные подвиги совершает постоянно, что, однако, не делает ее знаменитой. Можно, конечно, предположить, что Iceman, в отличие от лягушки, преуспел в вопросах PR, однако истина в другом. Лягушка, как и многие другие представители животного мира и рыб, является существом холоднокровным. Человек, наоборот, принадлежит к довольно большой теплокровной группе. Холодно- и теплокровные организмы приспосабливаются к среде и реагируют на изменение температурных условий по-разному.

Гомеостаз

В XIX веке французский медик Клод Бернар (Claude Bernard) вывел принципы, которые затем легли в основу теории гомеостаза. Согласно этой теории живой организм образует единую энергетическую систему с окружающей средой и стремится сохранить постоянство своей внутренней среды.

Эволюция предложила разные варианты обеспечения гармонии между организмом и окружающей средой. Например, уже знакомая нам лягушка хладнокровно решила, что температура ее тела будет практически такой же, как у воды и воздуха вокруг нее. В результате лягушка нормально живет при температуре ее собственного лягушачьего тела от 0 до 25 градусов по Цельсию. Животные подобные лягушке при сильном понижении температуры способны впадать в анабиоз — состояние, когда жизнедеятельность организма замедляется почти до полной остановки. Некоторые из таких животных, например сибирский углозуб, даже зимуют в глыбе льда, замерзая до весны вместе с водой, в которой они плавали.

Такой способ приспособления к условиям окружающей среды называется конформационным.

Сибирский углозуб может зимовать в глыбе льда, замерзая вместе с водой, в которой плавал

Человек, в отличие от лягушки, нормально функционирует только если температура его собственного тела постоянна и не изменяется вслед за температурой окружающей среды. Этот способ адаптации называется регуляторным и достигается с помощью развитой физиологической системы терморегуляции, управляющей теплообменом. Эта система следит за внутренней температурой организма человека, и если она отклоняется от нормальных 37 ºС в ту или другую сторону, то запускаются механизмы коррекции. Дрожание на холоде или потение в жару — внешние проявления работы таких механизмов.

У обоих вариантов гомеостаза есть свои преимущества и недостатки. Холоднокровные животные меняют «стиль жизни» в зависимости от внешних условий и могут переносить низкие температуры в течение длительного времени, снижая свою активность практически до нуля. Теплокровные, наоборот, тратят значительные силы на поддержание стабильной внутренней температуры тела, но это дает им возможность сохранять обычную активность при довольно широком диапазоне внешних температур.

Теплообмен

Что же такое теплообмен? К чему все эти мучения с потением или, наоборот, что приятного в мурашках на коже?

Теплообмен — это перенос тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Такой процесс всегда имеет одно направление и необратим. То есть перенос тепла от нагретого утюга к брюкам возможен, а вот брюки нагретому утюгу передать тепло не смогут. Процесс теплообмена по своему принципу похож на поведение жидкости в сообщающихся сосудах: жидкость будет перетекать из одного сосуда в другой до тех пор, пока уровень жидкостей в двух сообщающихся сосудах не станет одинаковым. Так и тепло передается от более нагретого тела к менее нагретому до тех пор, пока их температура не станет одинаковой.

Три вида теплообмена

Теплообмен принято делить на три вида: теплопроводность, лучистый теплообмен и конвекция.

1. Теплопроводность — это непосредственный перенос тепла от более нагретого к менее нагретому. Горячий кофе передает тепло чашке, а чашка — рукам. Это будет происходить до тех пор, пока температура напитка, чашки и рук не сравняется. И наоборот, если емкость с напитком холодна (например, фужер с коньяком), то тепло передается в обратном направлении — от рук к напитку. Именно благодаря теплопроводности хороший коньяк, нагреваясь, становится очень хорошим.

Холодные уши — вовсе не признак дурака. Так устроен любой человек

Человеческое тело отдает свое тепло не только коньяку, но и окружающей среде — воздуху или другим холодным предметам, с которыми человек соприкасается. Различные зоны человеческого тела делают это по-разному. Например, верхняя часть, особенно голова и шея, отдают много тепла, а ноги и участки тела с большим количеством подкожного жира — мало. Кстати, именно поэтому упитанные люди мерзнут меньше худых.

2. Лучистый теплообмен — это вариант теплообмена без непосредственного контакта тел. Так нас греет солнце или любой другой нагретый предмет, даже не прикасаясь к которому, мы можем сказать, что от него исходит жар.

Солнце греет нас на расстоянии благодаря лучистому теплообмену

3. Конвекция — вид теплообмена, осуществляемого движущимися потоками одного и того же вещества. Благодаря конвекции перемешивается вода в стоящем на огне чайнике. То же самое происходит с теплым воздухом под одеждой. Поднимаясь вдоль тела и выходя наружу, он уступает место воздуху с улицы, и мы начинаем мерзнуть.

Виды конвекции в чайнике и туристе

Роль механизмов регуляции теплообмена

Внутренняя температура тела человека поддерживается за счет теплопродукции — производства тепла в ходе обмена веществ и мышечной деятельности. Здоровый организм не замечает эту температуру, но даже небольшое — в половину градуса — ее изменение является поводом для того, чтобы забраться в постель, потребовать тишины, глинтвейна и оплаченного больничного листа.

Но не менее важна для человека и температура среды его обитания.

Голый человек способен продолжительно и эффективно функционировать лишь в довольно узком диапазоне температур окружающей среды — в районе 27 ºС. Если температура окружающей среды поднимается выше 27 градусов, возникает риск гипертермии (перегрева). В таких случаях система терморегуляции человека увеличивает теплоотдачу за счет испарения влаги, вырабатываемой потовыми железами. Кроме этого осуществляется перераспределение кровотока от внутренних органов к внешней поверхности тела.

И наоборот, когда температура окружающей среды заметно и продолжительно опускается ниже 27 градусов, организм включает механизмы терморегуляции, которые уменьшают потери тепла и увеличивают теплопродукцию.

К таким механизмам относятся:

Дрожание — быстрое непроизвольное сокращение мышц, в процессе которого выделяется тепло для согрева внутренних органов.
Отток крови от внешней, охлажденной поверхности тела. Такой отток не позволяет крови отдавать тепло, необходимое для работы внутренних органов. Этот эффект проявляется, в частности, как замерзание пальцев рук и ног.
Гусиная кожа — мурашки, которые вызываются напряжением микромыщц, отвечающих за положение волосков на коже. У человека это наследие предков является классическим атавизмом, но у наших прародителей эти мышцы поднимали шерсть, увеличивая высоту волосяного покрова. Это удерживало воздух у кожи, который как теплоизолятор уменьшал тепловые потери.

Однако возможности терморегуляции не безграничны, и при дальнейшем устойчивом понижении температуры среды возникает риск различных нарушений в функционировании организма, развиваются симптомы гипотермии (переохлаждения), появляется дискомфорт, чувство «замерзания». Поэтому когда температурные условия выходят за определенные границы, собственных возможностей организма становится недостаточно, и человеку требуется посторонняя помощь.

Одним из главных помощников человека в обеспечении температурного комфорта является одежда. Как именно она помогает, читайте в материале «Кто согревает теплую одежду».

Резюме:

Способность человека поддерживать стабильное состояние организма при изменениях окружающей среды называется гомеостазом.
Человек — существо теплокровное и нормально функционирует лишь при внутренней температуре 37 ºС и внешней 27 ºС.
При изменении этих температур в ту или иную сторону включаются механизмы естественной терморегуляции человеческого организма, усиливающие или, наоборот, ослабляющие теплообмен.
Возможности естественной терморегуляции ограниченны, и при значительном изменении температуры окружающей среды человек может столкнуться с проблемами переохлаждения или перегрева.
Одежда является одним из основных способов обеспечения температурного комфорта в условиях широкого диапазона температур окружающей среды.

Гомеостаз Примеры

Гомеостаз относится к способности организма или окружающей среды поддерживать состояние внутреннего баланса и физического благополучия, несмотря на изменения или внешние факторы. Успешный гомеостаз жизненно важен для выживания любого живого существа, и способность поддерживать гомеостаз даже в неблагоприятных условиях является одним из наиболее важных эволюционных преимуществ.

Диаграмма человеческого тела как примеры гомеостаза

Вот несколько примеров гомеостаза, начиная с человеческого тела, затем переходя к примерам у животных и растений.

Примеры гомеостаза в организме человека

Человеческое тело — удивительно сложный механизм, но многие его части и процессы существуют просто для поддержания гомеостаза. То есть машина существует для того, чтобы машина могла продолжать существовать.

Внутренняя температура тела человека является прекрасным примером гомеостаза. Когда кто-то здоров, его тело поддерживает температуру около 98,6 градусов по Фаренгейту (37 градусов по Цельсию). Будучи теплокровными существами, люди могут повышать или понижать температуру внутри себя, чтобы поддерживать ее на желаемом уровне. Лежите ли вы на летнем солнце или играете на зимнем снегу, температура вашего тела меняется всего на градус или два. Это пример поддержания гомеостаза. Когда вы дрожите на морозе или потеете летом, ваше тело пытается поддерживать гомеостаз.
Глюкоза является основной формой сахара и единственным типом, который организм может использовать напрямую. Организм должен поддерживать надлежащий уровень глюкозы, чтобы человек оставался здоровым. Когда уровень глюкозы становится слишком высоким, поджелудочная железа выделяет гормон, известный как инсулин. Если уровень глюкозы в крови падает слишком низко, печень снова преобразует гликоген в крови в глюкозу, повышая уровень.
Когда бактерии или вирусы, от которых вы можете заболеть, попадают в ваше тело, ваша лимфатическая система включается, чтобы помочь поддерживать гомеостаз. Он работает для борьбы с инфекцией до того, как она заразит вас, гарантируя, что вы останетесь здоровыми.
Поддержание нормального кровяного давления является примером гомеостаза. Сердце может ощущать изменения артериального давления, посылая сигналы в мозг, который затем отправляет соответствующие инструкции обратно в сердце. Если кровяное давление слишком высокое, сердцебиение должно замедлиться; если он слишком низкий, сердце должно ускориться.
Более половины массы тела человека составляет вода, и поддержание правильного водного баланса является примером гомеостаза. Клетки, в которых слишком много воды, раздуваются и даже могут взорваться. Клетки со слишком небольшим количеством воды могут в конечном итоге сжиматься. Ваше тело (и здоровое потребление жидкости) поддерживает надлежащий водный баланс, так что ни одна из этих ситуаций не возникает.
Уровень кальция в крови должен поддерживаться на должном уровне. Организм регулирует эти уровни на примере гомеостаза. Когда уровень снижается, паращитовидная железа выделяет гормоны. Если уровень кальция становится слишком высоким, щитовидная железа помогает, фиксируя кальций в костях и снижая уровень кальция в крови.
Нервная система помогает поддерживать гомеостаз дыхания. Поскольку дыхание в основном непроизвольное, нервная система обеспечивает получение организмом столь необходимого кислорода посредством вдыхания соответствующего количества кислорода.
Еда, питье и даже простое дыхание могут привести к попаданию в организм неперевариваемых и даже опасных веществ. Организм поддерживает гомеостаз, устраняя эти вещества через мочевыделительную и пищеварительную системы. Человек просто мочится и испражняется токсинами и другими неприятными вещами из крови, восстанавливая гомеостаз в организме человека.

Гомеостаз у животных

Вы можете найти примеры гомеостаза в животном мире, от рыб, пьющих воду, до животных, ищущих солончаков!

Знаете ли вы, что поведение многих ваших питомцев направлено на поддержание гомеостаза? Например, когда ваша собака высовывает язык и задыхается, она в основном потеет, снижая температуру своего тела. Ваша кошка любит спать под лучами солнца? То же самое, только ваша кошка пытается согреться. Все дело в поддержании этого гомеостаза.
Гомеостаз — это все у хладнокровных животных. Не имея возможности контролировать температуру своего тела, рептилии, земноводные и рыбы идут на все, чтобы найти подходящий климат. Африканская двоякодышащая рыба, например, ведет активный образ жизни. Когда наступает лето, двоякодышащие рыбы заворачиваются в комок грязи и слизи и спят, избавляясь от жары, а спустя месяцы выходят наружу, когда все остынет.
Температура тела — не единственный компонент гомеостаза. Есть также микробиом, бактерии и другие организмы, которые растут внутри животных и поддерживают их здоровье. Чтобы получить и сохранить эти микроорганизмы, молодые животные от коал до слонов будут есть фекалии своих родителей. К счастью, мы, люди, рождаемся с правильными жуками.
Солонцы — еще один пример животных, поддерживающих гомеостаз. Когда в их рационе не содержится определенных необходимых минералов, животные, такие как лоси и сурки, будут искать и лизать камни и другие предметы, содержащие эти минералы. Это продолжается уже миллионы лет. Достаточно взглянуть на государственный парк Big Bone Lick в Кентукки. У них были мамонты на солончаках!
Вы когда-нибудь задумывались, пьют ли рыбы воду? Они делают! Поддержание уровня воды в организме является жизненно важным гомеостатическим процессом. Пресноводные рыбы поглощают воду жабрами, а морские – ртом. Чтобы избежать передозировки соли, у морских рыб есть специальные клетки, которые выкачивают соль из тела.

Гомеостаз растений

На гомеостаз полагаются не только люди и животные. Растениям необходимо поддерживать тот же баланс, чтобы выжить и процветать.

Как и животные, растения также «дышат», хотя обмен происходит в обратном направлении. Растения поглощают углекислый газ и выделяют кислород. Знаете ли вы, что они также регулируют, сколько они принимают и выпускают? У листьев есть устьица, отверстия на нижней стороне, которые расширяются и сужаются, чтобы получить правильное сочетание. Это гомеостаз.
Листья — это машины для поддержания гомеостаза. В дополнение к описанному выше процессу фотосинтеза те же самые устьица поглощают и выделяют питательные вещества, в том числе соль и многие другие, в зависимости от того, требуется ли растению больше или меньше.
Устьица — тройная угроза. Они регулируют фотосинтез и питание растений, а также поддерживают оптимальный уровень воды в растении. Когда устьица широко открываются, они высушивают растение. Когда они закрываются, они помогают удерживать воду.
Растения также прилагают все усилия для поддержания надлежащей температуры. Будучи менее подвижными, чем среднестатистическое животное, растения должны проявлять творческий подход. Подсолнухи, например, получили свое название не просто так: они гелиотропы, следующие за солнцем по небу для максимального фотосинтеза. Растения также подвержены гравитропизму, используя гравитацию для управления своим ростом. Корни эволюционировали, чтобы идти навстречу гравитационному притяжению, в то время как побеги противостоят ему.
В организме растений есть полезные бактерии, как и у животных. Существует целая категория микроорганизмов под названием PGPR, или «ризобактерии, способствующие росту растений». Бактерии обитают в почве и любят болтаться в корнях. На самом деле им это так нравится, что они платят за аренду: PGPR отбивается от других микробов, вызывающих болезни, и помогает растениям использовать минералы и вырабатывать важные гормоны.

Гомеостаз и вы

Гомеостаз универсален. На самом деле, многие биологи описывают весь природный мир как поддерживающий гомеостаз, реагирующий на изменение климата и разнообразие видов, чтобы поддерживать планету Земля в наиболее пригодном для жизни состоянии.

На более личном уровне гомеостаз — это просто слово, обозначающее живые существа, приводящие в порядок свои тела, чтобы продолжать жить. Болезнь нарушает гомеостаз, а здоровье во многом определяется тем, насколько хорошо организм поддерживает гомеостатический баланс.

Если вы хотите продолжить свое путешествие по человеческому телу, вы можете углубиться в белки, его основные строительные блоки. В качестве альтернативы вы можете пойти дальше и почитать о макроэволюции, чтобы найти примеры массивных систем, поддерживающих свой собственный гомеостаз в масштабе всего вида.

Штатный писатель

5 Примеры гомеостаза в биологии

Гомеостаз — это тенденция клеток организма и, следовательно, организма в целом поддерживать стабильную и постоянную внутреннюю среду. Поддержание гомеостаза необходимо для того, чтобы клетки могли выполнять свои функции, существовать и размножаться.

В организме существуют различные методы поддержания гомеостаза, и многие системы работают вместе для его достижения. Некоторые примеры систем/целей, которые работают для поддержания гомеостаза, включают: регулирование температуры, поддержание здорового кровяного давления, поддержание уровня кальция, регулирование уровня воды, защиту от вирусов и бактерий.

Подробный обзор гомеостаза

Прежде чем углубляться в конкретные примеры гомеостаза, давайте на минутку дадим определение гомеостазу и лучше поймем, что это такое. Короче говоря, гомеостаз — это действия, которым подвергается тело, чтобы поддерживать стабильное состояние и сопротивляться изменениям. Гомеостаз использует петли отрицательной обратной связи, которые работают, чтобы противодействовать силам окружающей среды, которые изменяют свойства клеток.

Биологические системы, такие как ваша печень, ваше сердце, ваши мышцы и ваше тело в целом, постоянно подвергаются воздействию внешних сил, которые смещают составляющие их клетки из точек равновесия. Например, когда вы используете свои мышцы, они выделяют тепловую энергию, и температура вашего тела повышается. Поддержание гомеостаза зависит от способности вашего организма противодействовать этим изменениям. Петли отрицательной обратной связи используются организмом для поддержания гомеостаза. Петля отрицательной обратной связи противодействует силам изменений, воздействующим на тело, противодействуя стимулу, вызывающему эти изменения. Когда ваше тело нагревается, срабатывает петля отрицательной обратной связи, и пока температура выше стабильного целевого значения примерно 37,0 градусов Цельсия (или 98,6 градусов по Фаренгейту), петля отрицательной обратной связи будет продолжаться, и температура вашего тела будет снижаться.

Петля отрицательной обратной связи работает, реагируя на стимул. В примере с высокой температурой тела раздражителем является температура, превышающая определенный уровень, и эта температура определяется нервными клетками. Эти нервные клетки отправляют информацию в часть мозга, отвечающую за регулирование температуры. Центр управления в мозгу интерпретирует эту информацию и отвечает, отправляя сигналы эффекторам, таким системам, как потовые железы, которые предназначены для противодействия раздражителям и снижения температуры тела до нормального уровня.

В гомеостаз вовлечены как отрицательные, так и положительные петли обратной связи. В то время как большинство гомеостатических систем используют петли отрицательной обратной связи, некоторые системы вместо этого используют петли положительной обратной связи. Учтите тот факт, что, хотя температура вашего тела может превышать определенную температуру, она также может упасть ниже желаемой температуры. Когда вам слишком холодно, ваше тело реагирует несколькими способами, чтобы согреться, один из которых включает дрожь (которая выделяет тепловую энергию). Это означает, что гомеостатические системы могут состоять из двух разных частей: петли отрицательной обратной связи и петли положительной обратной связи.

Цикл отрицательной обратной связи действует для противодействия стимулу, уменьшая что-то, когда оно превышает заданное значение, в то время как контур положительной обратной связи действует, увеличивая уровень чего-либо, пока он не достигнет желаемого значения. Фундаментальное различие между петлями отрицательной обратной связи и петлями положительной обратной связи заключается в том, что петли положительной обратной связи усиливают некоторый подаваемый им сигнал. По этой причине циклы положительной обратной связи часто используются для завершения процесса, а не для поддержания статус-кво.

Сравнение и противопоставление положительной и отрицательной обратной связи в действии

Давайте рассмотрим, как положительные и отрицательные петли обратной связи реагируют на стимул, чтобы сделать различие между двумя разными петлями более ясным.

Фото: Ханс через Pixabay, CC0

Как уже упоминалось, в вашем теле есть датчики, которые определяют, опускается ли тело ниже определенной точки или увеличивается выше определенной точки. Часть мозга, регулирующая температуру, находится в гипоталамусе. Ваш гипоталамус будет реагировать на резкие изменения температуры тела. Если это особенно жаркий день или если вы особенно усердно тренировались, ваше тело реагирует, запуская различные механизмы, предназначенные для снижения температуры. Во-первых, тело начинает вырабатывать пот, который помогает снизить температуру по мере испарения пота. Тяжелое дыхание также может увеличить скорость потери тепла. Кровеносные сосуды также движутся к поверхности кожи, что облегчает распространение тепла в окружающую среду.

Напротив, если человеку слишком холодно, гипоталамус запускает другой набор реакций. Если это ветреный день и вы одеты слишком легко, ваш мозг реагирует, активируя многочисленные процессы, предназначенные для того, чтобы согреться. Приток крови к коже уменьшается, так что вы можете лучше поддерживать тепло, и ваше тело покрывается мурашками, которые помогают удерживать слой теплого воздуха возле кожи. Дрожь также помогает вырабатывать тепло тела.

Следует отметить, что температурный порог, который может запускать петлю положительной или отрицательной обратной связи, может сдвигаться, это не постоянное значение. Температура тела может меняться в течение дня: она снижается рано утром и повышается ближе к вечеру. Определенные изменения в химическом составе тела, такие как реакция на лихорадку, также могут изменить порог, при котором запускаются циклы обратной связи по снижению тепла.

Изменение температуры тела в течение дня. Фото: Неизвестно — источник изображения, общественное достояние, https://commons. wikimedia.org/w/index.php?curid=227449

Хотя реакции, возникающие, когда вам слишком холодно, являются одним из примеров петли положительной обратной связи. , еще один пример положительной обратной связи включает процесс родов. Помните, что циклы положительной обратной связи часто используются для того, чтобы довести процесс до конца, и здесь дело обстоит именно так. Петля положительной обратной связи способствует рождению ребенка, и нейроны в мозге получают сигнал, который побуждает его выделять окситоцин. Мозг получает сигнал, когда голова младенца давит на шейку матки, которая является нижней частью матки. Эффект окситоцина заключается в усилении сокращений матки, что приводит к еще большему давлению на шейку матки, что вызывает выделение большего количества окситоцина и далее. Эта петля положительной обратной связи будет продолжаться до тех пор, пока процесс не завершится и не родится ребенок.

Нарушения в петлях обратной связи и гомеостазе

Поддержание гомеостаза зависит от функционирования петель отрицательной обратной связи, а это означает, что если эти петли прерываются, обычно нарушается и гомеостаз. Вмешательство механизмов обратной связи часто вызывает такие заболевания, как диабет, возникающий в результате нарушения цикла обратной связи, ответственного за выработку инсулина. Поскольку гормон инсулин не вырабатывается в достаточном количестве, организму трудно контролировать уровень сахара в крови. Обычно уровень сахара в крови контролируется инсулином и глюкагоном.

Инсулин – это то, что снижает концентрацию глюкозы в крови, а сами уровни глюкозы повышаются после приема пищи. Когда уровень глюкозы в крови повышается, бета-клетки поджелудочной железы запускают секрецию инсулина, и этот инсулин вызывает реакцию других клеток в организме, таких как мышечные и жировые клетки. Эти другие клетки поглощают глюкозу и используют ее в качестве топлива. Инсулин имеет еще одно действие в организме, он заставляет глюкозу превращаться в запасную молекулу гликогена, находящуюся в печени. Действуя вместе, эти процессы вытягивают сахар из крови и уровень сахара в крови до нормального уровня, а по мере снижения уровня сахара в крови секреция инсулина также прекращается и возвращается к нормальному уровню.

В то время как инсулин снижает концентрацию глюкозы в крови, глюкагон оказывает противоположное действие, повышая концентрацию. Уровень глюкозы в крови падает, если вы долгое время ничего не ели, и если это происходит в другом месте, клетки поджелудочной железы выделяют глюкагон. Этот глюкагон реагирует с печенью, и обнаруженный там гликоген расщепляется до глюкозы и высвобождается в кровоток организма, что приводит к повышению уровня сахара в крови.

Пять примеров гомеостаза

Температура тела: Процесс, который регулирует температуру тела, был рассмотрен выше.

Артериальное давление: Система, которая поддерживает нормальное кровяное давление, является примером гомеостаза. Поддержание здорового артериального давления является одним из примеров гомеостатического процесса, при котором организм реагирует на изменения артериального давления, посылая сигналы в мозг. Мозг интерпретирует сигналы и посылает инструкции сердцу либо ускориться, если артериальное давление слишком низкое, либо замедлиться, если артериальное давление слишком высокое.

Пример системы, поддерживающей уровень кальция. Фото: Anatomy & Physiology, веб-сайт Connexions. https://openstax.org/books/anatomy-and-physiology/pages/1-introduction, 19 июня 2013 г. – Колледж OpenStax, CC BY 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php ?curid=30017603

Уровни кальция: Уровни кальция в организме должны быть в пределах диапазона допустимых параметров, и организм регулирует этот процесс посредством высвобождения гормонов в другом примере гомеостаза. Гормоны щитовидной железы отвечают за регулирование уровня кальция, фиксируя кальций в костях, если уровень кальция становится слишком высоким, что приводит к снижению уровня кальция в крови.

Уровень воды в организме: Еще одним примером гомеостаза является регулирование уровня воды в организме. Хотя более половины веса тела приходится на воду, в клетках тела должен быть водный баланс. Клетки, в которых слишком много воды, могут раздуваться и даже разрываться, в то время как клетки с недостатком воды сжимаются.