Пример гомеостаза у человека: Гомеостаз: Что такое, описание, примеры, фото и видео

20 лучших примеров гомеостаза / биология | Thpanorama

Некоторые из примеры гомеостаза поддержание внутренней температуры тела у человека или термостат, в технике.

Гомеостаз относится к способности организма или окружающей среды сохранять стабильность, несмотря на изменения. Это важная характеристика живых существ, поскольку поддержание стабильной внутренней среды требует постоянных корректировок, так как условия меняются внутри и снаружи клетки..

Гомеостаз можно рассматривать как динамическое равновесие, а не как постоянное и неизменное состояние. Целью гомеостаза является поддержание равновесия вокруг величины, называемой контрольной точкой..

Обычно нормальные колебания развиваются с этой точки отсчета, но системы организма обычно пытаются вернуться к этой точке. 

Изменение во внутренней или внешней среде называется стимулом и обнаруживается приемником. Реакция системы заключается в настройке параметра отклонения в контрольной точке..

Например, если тело становится слишком горячим, выполняются регулировки, чтобы охладить его. Если уровень глюкозы в крови увеличивается после приема пищи, производится корректировка для снижения уровня глюкозы в крови для получения питательного вещества в тканях, которые в нем нуждаются, или для его хранения для дальнейшего использования..

Гомеостатический дисбаланс может привести к болезненному состоянию, которое может быть вызвано двумя причинами: недостаток (клетки не получают всего, что им нужно) или токсичность (клетки отравляются). Когда гомеостаз прерывается, организм может исправить или усугубить проблему с помощью внутренних и внешних воздействий..

Примеры гомеостаза в организме человека

1- Внутренняя температура тела

Внутренняя температура тела человека является отличным примером гомеостаза. Когда человек здоров, температура его тела остается на уровне 37º. Тело может контролировать температуру, выделяя или выделяя тепло. .

2- Поддержание уровня глюкозы

Глюкоза — это тип сахара, который содержится в крови, но организм должен поддерживать достаточный уровень глюкозы, чтобы человек оставался здоровым..

Когда уровень глюкозы поднимается слишком высоко, поджелудочная железа выделяет гормон, известный как инсулин. Если эти уровни падают слишком низко, печень снова превращает гликоген в крови в глюкозу, повышая уровень.

3- Функции лимфатической системы

Когда бактерии или вирусы, которые могут вызвать у вас заболевание, попадают в ваш организм, лимфатическая система контратакует, чтобы поддерживать гомеостаз, бороться с инфекцией и следить за тем, чтобы вы оставались здоровыми..

4- Регулирование кровяного давления

Поддержание здорового кровяного давления является примером гомеостаза. Сердце может определять изменения артериального давления, которое посылает сигналы в мозг, который затем посылает сигналы, которые говорят сердцу, как реагировать.

Если артериальное давление слишком высокое, сердце должно замедляться; тогда как если оно слишком низкое, сердце должно будет ускориться.

5- Баланс кислот и оснований

Человеческое тело содержит химические вещества, известные как кислоты и основания, и для их оптимального функционирования необходим адекватный баланс. Легкие и почки — две системы органов, которые регулируют кислоты и основания в организме..

6- Уровень воды

Более половины общего веса тела человека составляет вода, и поддержание правильного водного баланса является примером гомеостаза. Клетки, которые содержат слишком много воды, набухают и могут даже взорваться.

Клетки с очень небольшим количеством воды могут в конечном итоге сжиматься. Ваше тело поддерживает достаточный баланс воды, чтобы ни одна из этих ситуаций не возникала.

7- Контроль кальция

Регулирование уровня кальция организмом человека является примером гомеостаза. Когда уровни снижаются, паращитовидная железа выпускает гормоны. Если уровень кальция становится очень высоким, щитовидная железа помогает фиксировать кальций в костях и снижает уровень кальция в крови.

8- Физические упражнения

Упражнения заставляют организм поддерживать гомеостаз, посылая лактат в мышцы, чтобы дать им энергию.

Со временем это также сигнализирует мозгу о том, что пришло время прекратить упражнения, чтобы мышцы могли получать необходимый им кислород..

9- Нервная система и дыхание

Нервная система помогает поддерживать гомеостаз в дыхании. Поскольку дыхание непроизвольно, нервная система обеспечивает дыхание организма необходимым кислородом..

10- Мочевая система

Когда токсины попадают в вашу кровь, они нарушают гомеостаз вашего тела. Человеческое тело, однако, отвечает, избавляясь от этих токсинов с помощью мочевыделительной системы..

Человек просто мочится токсинами и другими неприятными веществами из крови, восстанавливая гомеостаз в организме человека.

Технологические гомеостатические механизмы и др. 

11- Термостат

Термостаты, которые работают путем включения и выключения обогревателей или кондиционеров в ответ на выходной сигнал датчика температуры.

12- Регулятор скорости

Авто рулевое управление автомобиля, которое регулирует акселератор автомобиля в ответ на изменения скорости.

13- Автопилот

Автопилот, который управляет рулевым управлением самолета или корабля в ответ на отклонение от маршрута или предварительно установленный курс компаса.

14- Контроль в промышленности

Системы управления процессом на химическом заводе или нефтеперерабатывающем заводе, которые поддерживают уровни жидкостей, давления, температуры, химического состава и т. Д. управление нагревателями, насосами и клапанами.

15- Регулятор паровой машины

Центробежный регулятор парового двигателя, который уменьшает дроссельную заслонку в ответ на увеличение частоты вращения двигателя или открывает клапан, если скорость падает ниже заданной скорости.

16- Деловой гомеостаз

Это относится к способности компании поддерживать свое равновесное состояние, противодействуя внутренней и внешней турбулентности, поглощая контекстуальное разнообразие.

Гомеостаз у животных и окружающей среды

Для теплокровных животных, таких как млекопитающие и птицы, гомеостаз представляет собой сочетание внутренних процессов, в которые вовлечены гормоны, эндокринная система и обмен веществ..

С другой стороны, для хладнокровных животных, таких как змеи, которые не имеют таких внутренних систем, они должны полагаться на свою внешнюю среду для поддержания гомеостаза.

17- Гормоны

В некоторых популяциях мелких млекопитающих, таких как мыши и кролики, когда их число по какой-то причине увеличивается, перенаселенность создает усиливающийся стресс, который повреждает щитовидную железу (которая производит важные гормоны), и большая часть населения просто умирает от эндокринного повреждения или гормон.

18- Терморегуляция

В окружающей среде, когда атмосферный уровень углекислого газа увеличивается, растения могут расти лучше и, таким образом, удалять больше углекислого газа из атмосферы..

Кроме того, осы и шершни встречаются в большинстве сред тропических лесов, пустынь, субтропического и умеренного климата. Они способны выживать в самых разных условиях, потому что они способны к терморегуляции себя и своих гнезд.

19- Переработка воды в джунглях

Тропические леса через систему гомеостаза сохраняют способность рециркулировать воду. Например, бассейн Амазонки окружен на севере саваннами и равнинами Венесуэлы, а на юге — саваннами Бразилии.

Если бы влага из Атлантического океана текла прямо назад, экосистема Амазонки была бы лишь малой частью ее нынешнего размера..

Фактически, гигантские деревья джунглей Амазонки быстро нагнетают в небо влагу, поэтому она падает обратно в джунгли, как дождь, предотвращая отток значительного количества воды в океан. .

20- Кораллы и углекислый газ

Коралловые полипы используют углекислый газ для формирования своих раковин. Это помогает уменьшить количество углекислого газа в океане и является способом, с помощью которого Земля борется с загрязнением и работает над восстановлением гомеостаза..

С меньшим количеством кораллов океан поглощает меньше углекислого газа, оставляя больше в атмосфере.

ссылки

1. Благословение В. Нижний ствол мозга и телесный гомеостаз (1997). Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета.
2. Кэннон В. Мудрость тела (1932). Нью-Йорк: У. У. Нортон.
3. Котас М., Меджитов Р. Гомеостаз, воспаление и предрасположенность к болезням (2015). клетка.
4. Риггс Д. Теория управления и физиологические механизмы обратной связи (1970). Балтимор: Уильямс и Уилкинс.
5. Теплюк Н. Гомеостаз, близкий к идеальному: примеры универсального правила старения, от которого зародышевая линия уклоняется (2012). Журнал клеточной биохимии.
6. Трефил Дж. Энциклопедия науки и техники (2001). Нью-Йорк: Тейлор и Фрэнсис Букс.
7. Тиррел А., Тиммис Дж., Гринстед А., Оуэнс Н. Эволюционирующее оборудование, фундаментальная технология для гомеостаза (2007). Нью йорк.

404 Cтраница не найдена

• Университет
  • Руководство
  • Ректорат
  • Обращение к ректору
  • Ученый совет
  • Университету 90 лет
  • Телефонный справочник
  • Документы
  • Структура
  • СМИ о вузе
  • Символика БГМУ
  • Электронный ящик доверия
  • Комплексная программа развития БГМУ
  • Антитеррор
  • Сведения об образовательной организации
  • Абитуриенту
  • Обращение граждан
  • Фотогалерея
  • Карта сайта
  • Видеогалерея
  • Доступная среда
  • Оплата банковской картой
  • Реорганизация вуза
  • Календарь мероприятий
• Образование
  • Учебно-методическое управление
  • Организация учебного процесса в условиях предупреждения Covid-19
  • Центр практических навыков
  • Факультеты
  • Кафедры
  • Институт дополнительного профессионального образования
  • Приемная комиссия
  • Медицинский колледж
  • Деканат по работе с иностранными обучающимися
  • Управление международной деятельности
  • Отдел ординатуры
  • Расписание
  • Менеджмент качества
  • Федеральный аккредитационный центр
  • Научно-образовательный медицинский кластер «Нижневолжский»
  • Государственная итоговая аттестация
  • Первичная аккредитация
  • Первичная специализированная аккредитация
  • Внутренняя оценка качества образования
  • Информация для инвалидов и лиц с ограниченными возможностями здоровья
  • Информация для студентов
  • Я-профессионал
  • Всероссийская студенческая олимпиада по хирургии с международным участием
  • Медицинский инспектор
  • Онлайн обучение
  • Социальная работа в системе здравоохранения
  • Новые образовательные программы
  • Электронная учебная библиотека
  • Периодическая аккредитация
  • Независимая оценка качества образования
• Наука и инновации
  • Структура и документы
  • Указ Президента Российской Федерации «О стратегии научно-технологического развития Российской Федерации»
  • Стратегия развития медицинской науки до 2025 года
  • Научно-исследовательские подразделения
  • Клинические исследования и испытания, ЛЭК
  • Диссертационные советы
  • Докторантура
  • Аспирантура
  • Грантовая политика БГМУ
  • Актуальные гранты, стипендии, конкурсы
  • Конференции и форумы
  • Гранты, премии, конкурсы, конференции для молодых ученых
  • Полезные интернет-ссылки
  • Научные издания
  • Проблемные научные комиссии
  • Патентная деятельность
  • БГМУ в рейтингах университетов
  • Публикационная активность
  • НИИ кардиологии
  • Биобанк
  • Репозиторий БГМУ
  • Евразийский НОЦ
  • МЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ”НОВОЕ В ДИАГНОСТИКЕ, ЛЕЧЕНИИ И ПРОФИЛАКТИКЕ СОЦИАЛЬНО ЗНАЧИМЫХ ИНФЕКЦИЙ”
• Лечебная работа
  • Клиника БГМУ
  • Всероссийский центр глазной и пластической хирургии
  • Клиническая стоматологическая поликлиника
  • Клинические базы
  • Отчеты по лечебной работе
  • Договорная работа с клиническими базами
  • Отделения клиники БГМУ
  • Лицензии
  • Санаторий-профилакторий БГМУ
• Жизнь БГМУ
  • Воспитательная и социальная работа
  • Отдел по культурно-массовой работе
  • Отдел по связям с общественностью
  • Общественные объединения и органы самоуправления
  • Отдел по воспитательной и социальной работе
  • Творческая жизнь
  • Спортивная жизнь
  • Совет кураторов
  • Ассоциация выпускников
  • Работа музеев на кафедрах
  • Выпускники БГМУ – ветераны ВОВ
  • Золотой фонд БГМУ
  • Медиа центр
  • БГМУ — ВУЗ здорового образа жизни
  • Юбиляры
  • Жизнь иностранных студентов БГМУ
  • Университету 90 лет
  • Университету 85 лет
  • Празднование 75-летия Победы в Великой Отечественной войне
• Научная библиотека
• Приоритет 2030
  • О программе
  • Проектный офис
  • Направления реализации
  • Стратегические проекты
  • Миссия и стратегия
  • Цифровая кафедра
  • Конкурсы для студентов
  • Отчетность
  • Публикации в СМИ
  • Программа развития
  • Научные семинары для студентов и ученых БГМУ
  • Новости

Гомеостатические процессы терморегуляции | Изучайте науку в Scitable

Cabanac, M. Регулируемая уставка: в честь Гарольда Т. Хаммела. Журнал прикладной физиологии 100 , 1338–1346 (2006).

Кэннон, Б. и Недергард, Дж. Недрожательный термогенез и его адекватное измерение в метаболических исследованиях. Журнал экспериментальной биологии 214 , 242–253 (2011).

Кэннон, ВБ Мудрость тела . Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: WW Norton and Company, 19 лет.32.

Кларк, А. и Пёртнер, Х-О. Температура, метаболическая мощность и эволюция эндотермии. Biological Reviews 85 , 707–727 (2010).

Clusella-Trullas, S. и др. . Тепловые преимущества меланизма у кордилидных ящериц: теоретические и полевые испытания. Экология 90 , 2297–2312 (2009).

Костанцо, Дж. П. и Ли, младший, Р. Е. Загрузка мочевиной повышает выживаемость и восстановление после замораживания у наземно зимующей лягушки. Журнал экспериментальной биологии 211 , 2969–2975 (2008).

Диас М. и Беккер Д. Э. Терморегуляция: физиологические и клинические аспекты седации и общей анестезии. Anesthesia Progress 57 , 25–33 (2010).

Дональдсон, М. Р. и др. . Ограниченная поведенческая терморегуляция взрослых особей нерки, мигрирующих вверх по течению ( Oncorhynchus nerka ) в Нижней реке Фрейзер, Британская Колумбия. Canadian Journal of Zoology 87 , 480–490 (2009).

Дюбуа, Ю. и др. . Терморегуляция и выбор среды обитания у лесных черепах Glyptemys insculpta: Медленная погоня за солнцем. Журнал экологии животных 78 , 1023–1032 (2009).

Эдельман, А. Дж. и Копровски, Дж. Л. Совместное гнездование асоциальных белок Аберта: роль социальной терморегуляции и стратегии размножения. Этология 113 , 147–154 (2007).

Эллис, Д. Дж. и др. . Циркадный ритм поведенческой терморегуляции у сонной ящерицы (Tiliqua rugosa). Herpetologica 62 , 259–265 (2006).

Гиббонс, Дж. Р. Х. и Лиллиуайт, Х. Б. Экологическая сегрегация, сопоставление цветов и видообразование у ящериц комплекса видов Amphibolurus decresii (Lacertilia: Agamidae). Экология 62 , 1573–1584 (1981).

Гринберг, Н. и Крюс, Д. Эндокринные и поведенческие реакции на агрессию и социальное доминирование у зеленой ящерицы анола, Анолис каролинский . Гормональное поведение 18 , 1–11 (1990).

Grigg, G.C. et al. Эволюция эндотермии и ее разнообразие у млекопитающих и птиц. Физиологическая и биохимическая зоология 77 , 982–997 (2004).

Генрих Б. Шмель Экономика . Кембридж, Массачусетс: Издательство Гарвардского университета, 1979.

Хилл, Р. В. и др. . Температура ушной раковины у зайцев во время тренировки, Lepus californicus . Journal of Mammology 61 , 30–38 (1980).

Хьюи, Р. Б. и Кингсолвер, Дж. Г. Эволюция тепловой чувствительности характеристик ectotherm. Тенденции в экологии и эволюции 4 , 131–135 (1989).

Хван, Ю. Т. и др. . Энергетические последствия и экологическое значение гетеротермии и социальной терморегуляции у полосатых скунсов ( Mephitis mephitis ). Физиолого-биохимическая зоология 80 , 138–145 (2007).

Иванов К.П. Развитие концепций гомеотермии и терморегуляции. Journal of Thermal Biology 31 , 24–29 (2006).

Джексон, Ч.Р. и др. . Взгляд на оцепенение и поведенческую терморегуляцию золотого крота Юлианы, находящегося под угрозой исчезновения. Журнал зоологии 278 , 299–307 (2009).

Кирни М. и др. . Потенциал поведенческой терморегуляции для защиты «хладнокровных» животных от потепления климата. Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки 106 , 3835–3840 (2009 г.).

Кифер, М. Л. и др. . Поведенческая терморегуляция и связанные с ней компромиссы смертности у мигрирующих взрослых стальных голов ( Onyrhynchus mykiss ): изменчивость среди симпатрических популяций. Canadian Journal of Fisheries and Aquatic Sciences 66 , 1734–1747 (2009).

Kiefer, M.C. и др. . Терморегуляторное поведение в Tropidurus torquatus (Squamata, Tropiduridae) из прибрежных популяций Бразилии: оценка пассивной и активной терморегуляции у ящериц. Acta Zoologica 88 , 81–87 (2007).

Kluger, MJ Fever: Роль пирогенов и криогенов. Physiological Review 71 , 93–127 (1991).

Лемер, Э. М. и др. . Чрезвычайная пластичность в терморегуляторном поведении свободноживущих чернохвостых луговых собачек. Физиолого-биохимическая зоология 79 , 454–467 (2006).

Луттершмидт, Д. И. и др. . Мелатонин и терморегуляция у экзотермических позвоночных: обзор. Canadian Journal of Zoology 81 , 1–13 (2003).

Норфолк, О. и др. . Сравнительное исследование двух агамидных ящериц, Laudakia stellio и Pseudotrapelus sinaitus. Египетский журнал биологии 12 , 27–43 (2010).

Островски С. и др. . Гетеротермия и водное хозяйство свободноживущего аравийского сернобыка ( Oryx leucoryx ). Journal of Experimental Biology 206 , 1471–1478 (2003).

Reiserer, R. S. и др. . Динамические скопления новорожденных гремучих змей-двойников проявляют стабильные терморегуляторные свойства. Журнал зоологии 274 , 277–283 (2008).

Robertshaw, D. Механизмы контроля потери тепла при испарении при дыхании у тяжело дышащих животных. Журнал прикладной физиологии 101 , 664–668 (2006).

Samietz, J. и др. . Высотные различия в поведенческой терморегуляции: локальная адаптация против пластичности у калифорнийских кузнечиков. Журнал эволюционной биологии 18 , 1087–1096 (2005).

Сильва, Дж. Э. Термогенные механизмы и их гормональная регуляция. Physiological Reviews 86 , 435–464 (2006).

Соппела, П. и др. . Терморегуляция северного оленя. Rangifer Специальный выпуск 1 , 273–278 (1986).

Циклы положительной и отрицательной обратной связи в биологии

Обратная связь определяется как информация, полученная о реакции на продукт, которая позволяет модифицировать продукт. Таким образом, петли обратной связи представляют собой процесс, посредством которого изменение в системе приводит к аварийному сигналу, который приводит к определенному результату. Этот результат либо увеличит изменения в системе, либо уменьшит их, чтобы вернуть систему в нормальное состояние. Остается несколько вопросов: как работают эти системы? Что такое положительный отзыв? Что такое отрицательный отзыв? Где мы находим эти системы в природе?

Биологические системы работают на основе механизма входов и выходов, каждый из которых вызван и вызывает определенное событие. Петля обратной связи — это биологическое явление, при котором выход системы усиливает систему (положительная обратная связь) или тормозит систему (отрицательная обратная связь). Петли обратной связи важны, поскольку они позволяют живым организмам поддерживать 90–250 гомеостаз 90–251 . Гомеостаз — это механизм, который позволяет нам поддерживать нашу внутреннюю среду относительно постоянной — не слишком горячей или слишком холодной, не слишком голодной или усталой. Уровень энергии, необходимый организму для поддержания гомеостаза, зависит от типа организма, а также от среды, в которой он обитает. Например, хладнокровная рыба поддерживает свою температуру на том же уровне, что и окружающая ее вода, и поэтому ей не нужно контролировать свою внутреннюю температуру. Сравните это с теплокровным китом в той же среде: ему нужно поддерживать температуру тела выше, чем температура воды вокруг него, и поэтому он затрачивает больше энергии на регулирование температуры. Это разница между эктотермы и эндотермы : эктотермы используют температуру окружающей среды для контроля своей внутренней температуры (например, рептилии, амфибии и рыбы), тогда как эндотермы используют гомеостаз для поддержания своей внутренней температуры. Эндотермы могут поддерживать свой метаболизм с постоянной скоростью, обеспечивая постоянное движение, реакцию и внутренние процессы, тогда как экзотермы не могут поддерживать свой метаболизм с постоянной скоростью. Это означает, что их движение, реакция и внутренние процессы зависят от адекватного внешнего тепла, но это также означает, что им требуется меньше энергии в виде пищи, поскольку их тела не сжигают топливо постоянно.

Петли обратной связи также могут возникать в большей степени: на уровне экосистемы поддерживается форма гомеостаза. Хорошим примером этого является цикл популяций хищников и жертв: бум популяций жертв будет означать больше пищи для хищников, что приведет к увеличению численности хищников. Затем это приведет к чрезмерному хищничеству, и популяция добычи снова сократится. Популяция хищников в ответ уменьшится, ослабив давление на популяцию жертв и позволив ей прийти в норму. См. рис. 1. Другой пример — так называемая «эволюционная гонка вооружений», когда хищник и его жертва постоянно пытаются переиграть друг друга. Одним из таких отношений является отношение нектароядных птиц к цветам, которыми они питаются. У птиц развиваются длинные клювы, чтобы получить доступ к нектару внутри цветка. В ответ цветок приобретает все более и более длинную трубчатую форму, пытаясь помешать птице добраться до нектара. Птица отвечает, развивая еще более длинный клюв. И так продолжается.

Источник изображения: Wikimedia Commons

Рисунок 1. Тенденции популяций хищников и жертв.

Петли положительной обратной связи

Петля положительной обратной связи возникает в природе, когда продукт реакции приводит к усилению этой реакции. Если мы посмотрим на систему, находящуюся в гомеостазе, петля положительной обратной связи отдаляет систему от цели равновесия. Он делает это, усиливая эффекты продукта или события, и возникает, когда что-то должно произойти быстро.

Пример 1: Созревание фруктов

В природе существует удивительный эффект, когда дерево или куст внезапно созревают со всеми своими фруктами или овощами без какого-либо видимого сигнала. Это наш первый пример петли положительной биологической обратной связи. Если мы посмотрим на яблоню, на которой много яблок, кажется, что за одну ночь все они переходят от незрелых к спелым, а затем к перезрелым. Это начнется с первого созревшего яблока. После созревания он выделяет газ, известный как этилен (C ₂ H ₄ ) через его кожу. Под воздействием этого газа созревают и яблоки рядом с ним. После созревания они тоже производят этилен, который продолжает созревать в остальной части дерева, создавая эффект, очень похожий на волну. Эта петля обратной связи часто используется при производстве фруктов, когда яблоки подвергаются воздействию искусственного газа этилена, чтобы ускорить их созревание.

Рисунок 2: Процесс созревания яблок представляет собой петлю положительной обратной связи.

Пример 2: Роды

Когда начинаются роды, головка ребенка опускается вниз, что приводит к повышенному давлению на шейку матки. Это стимулирует рецепторные клетки посылать химический сигнал в мозг, позволяя высвобождать окситоцин. Этот окситоцин диффундирует к шейке матки через кровь, где он стимулирует дальнейшие сокращения. Эти сокращения стимулируют дальнейший выброс окситоцина, пока ребенок не родится.

Рисунок 3: Схватки во время родов возникают в результате положительной обратной связи.

Пример 3: Свертывание крови

При разрыве или повреждении ткани выделяется химическое вещество. Это химическое вещество вызывает активацию тромбоцитов в крови. Как только эти тромбоциты активируются, они выделяют химическое вещество, которое сигнализирует об активации большего количества тромбоцитов, пока рана не свернется.

Рис. 4. Процесс свертывания крови в ране представляет собой петлю положительной обратной связи.

Петли отрицательной обратной связи

Петля отрицательной обратной связи возникает в биологии, когда продукт реакции приводит к ослаблению этой реакции. Таким образом, петля отрицательной обратной связи приближает систему к цели стабильности или гомеостаза. Петли отрицательной обратной связи отвечают за стабилизацию системы и обеспечивают поддержание устойчивого стабильного состояния. Реакция регулирующего механизма противоположна выходу события.

Пример 1: Регулирование температуры

Регулирование температуры у людей происходит постоянно. Нормальная температура человеческого тела составляет приблизительно 98,6°F. Когда температура тела поднимается выше этого значения, в организме начинают потеть два механизма, и происходит расширение сосудов, что позволяет большей площади поверхности крови подвергаться воздействию более прохладной внешней среды. Когда пот охлаждается, он вызывает испарительное охлаждение, а кровеносные сосуды вызывают конвективное охлаждение. Нормальная температура восстанавливается. Если эти механизмы охлаждения продолжатся, тело станет холодным. Механизмы, которые затем срабатывают, — это образование мурашек по коже и сужение сосудов. Мурашки у других млекопитающих приподнимают волосы или мех, позволяя сохранять больше тепла. У людей они стягивают окружающую кожу, уменьшая (незначительно) площадь поверхности, с которой теряется тепло. Вазоконстрикция гарантирует, что только небольшая площадь поверхности вен подвергается воздействию более низкой температуры наружного воздуха, сохраняя тепло. Нормальная температура восстанавливается.

Рисунок 5: Процесс регулирования температуры у человека представляет собой петлю отрицательной обратной связи.

Пример 2: Регуляция кровяного давления (барорефлекс)

Кровяное давление должно оставаться достаточно высоким, чтобы перекачивать кровь во все части тела, но не настолько высоким, чтобы при этом вызвать повреждения. Пока сердце работает, барорецепторы определяют давление крови, проходящей через артерии. Если давление слишком высокое или слишком низкое, химический сигнал отправляется в мозг через языкоглоточный нерв. Затем мозг посылает химический сигнал сердцу, чтобы отрегулировать скорость перекачивания: если кровяное давление низкое, частота сердечных сокращений увеличивается, а если артериальное давление высокое, частота сердечных сокращений уменьшается.

Пример 3: Осморегуляция

Осморегуляция относится к контролю концентрации различных жидкостей в организме для поддержания гомеостаза. Мы снова рассмотрим пример рыбы, живущей в океане. Концентрация соли в воде, окружающей рыбу, намного выше, чем в жидкости, содержащейся в рыбе. Эта вода поступает в организм рыбы диффузно через жабры, при потреблении пищи и при питье. Кроме того, поскольку концентрация соли снаружи выше, чем внутри рыбы, происходит пассивная диффузия соли в рыбу и воды из рыбы. В этом случае концентрация соли в рыбе слишком высока, и ионы соли должны выделяться с экскрецией. Это происходит через кожу и с очень концентрированной мочой. Кроме того, высокие уровни солей в крови удаляются посредством активного транспорта хлорид-секретирующими клетками в жабрах. Таким образом поддерживается правильная концентрация соли.

Рисунок 6: Процесс осморегуляции у морских рыб представляет собой постоянную отрицательную обратную связь.

Положительная и отрицательная обратная связь

Основное различие между положительной и отрицательной обратной связью заключается в их реакции на изменение: положительная обратная связь усиливает изменения, а отрицательная обратная связь уменьшает их. Это означает, что положительная обратная связь приведет к большему количеству продукта: больше яблок, больше сокращений или больше тромбоцитов. Отрицательная обратная связь приведет к меньшему количеству продукта: меньшему количеству тепла, меньшему давлению или меньшему количеству соли. Положительная обратная связь движется от целевой точки, а отрицательная обратная связь движется к цели.

  Почему важна обратная связь?

Без обратной связи гомеостаз невозможен. Это означает, что организм теряет способность к саморегуляции своего организма. Механизмы отрицательной обратной связи более распространены в гомеостазе, но петли положительной обратной связи также важны. Изменения в петлях обратной связи могут привести к различным проблемам, включая сахарный диабет.

Рисунок 7: При нормальном цикле глюкозы повышение уровня глюкозы в крови, определяемое поджелудочной железой, приводит к тому, что бета-клетки поджелудочной железы секретируют инсулин до тех пор, пока не будет достигнут нормальный уровень глюкозы в крови. В то время как при обнаружении низкого уровня глюкозы в крови альфа-клетки поджелудочной железы выделяют глюкагон, чтобы поднять уровень глюкозы в крови до нормального уровня.

При диабете 1 типа бета-клетки не работают. Это означает, что когда уровень глюкозы в крови повышается, выработка инсулина не запускается, и поэтому уровень глюкозы в крови продолжает расти. Это может привести к таким симптомам, как помутнение зрения, потеря веса, гипервентиляция, тошнота и рвота, среди прочих. При диабете 2 типа хронический высокий уровень глюкозы в крови возникает в результате неправильного питания и отсутствия физических упражнений. Это приводит к тому, что клетки больше не распознают инсулин, и поэтому уровень глюкозы в крови продолжает расти.

Завершение положительных и отрицательных петель обратной связи

Петли обратной связи — это биологические механизмы, с помощью которых поддерживается гомеостаз. Это происходит, когда продукт или результат события или реакции изменяет реакцию организма на эту реакцию. Положительная обратная связь возникает, чтобы увеличить изменение или результат: результат реакции усиливается, чтобы он происходил быстрее. Отрицательная обратная связь возникает, чтобы уменьшить изменение или результат: результат реакции уменьшается, чтобы вернуть систему в стабильное состояние. Некоторыми примерами положительной обратной связи являются сокращения при рождении ребенка и созревании плода; примеры отрицательной обратной связи включают регуляцию уровня глюкозы в крови и осморегуляцию.