Раздел очень прост в использовании. В предложенное поле достаточно ввести нужное слово, и мы вам выдадим список его значений. Хочется отметить, что наш сайт предоставляет данные из разных источников – энциклопедического, толкового, словообразовательного словарей. Также здесь можно познакомиться с примерами употребления введенного вами слова.
Саморегуляция
свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определённом, относительно постоянном уровне те или иные физиологические или другие биологические показатели. При С. управляющие факторы не воздействуют на регулируемую систему извне, а возникают в ней самой. Процесс С. может носить циклический характер. Отклонение какого-либо жизненного фактора от константного уровня служит толчком к мобилизации аппаратов, восстанавливающих его. На разных уровнях организации живой материи ≈ от молекулярного до надорганизменного ≈ конкретные механизмы С. весьма разнообразны.
Примером С. на молекулярном уровне могут служить те ферментативные реакции, в которых конечный продукт влияет на активность фермента; в такой биохимической системе автоматически поддерживается определённая концентрация продукта реакции. Примеры С. на клеточном уровне: самосборка клеточных органелл из биологических макромолекул, самоорганизация разнородных клеток с образованием упорядоченных клеточных ассоциаций: поддержание определённого значения трансмембранного потенциала у возбудимых клеток и закономерная временная и пространственная последовательность ионных потоков при возбуждении клеточной мембраны. Процессы С. занимают важное место в явлениях клеточного деления и дифференцировки: так, у млекопитающих после удаления части печени оставшаяся часть, регенерируя, автоматически компенсирует потерю (пример С. на органном уровне). На организменном уровне хорошо изучены нервные, гуморальные и гормональные механизмы, посредством которых у млекопитающих животных и человека устанавливаются и поддерживаются на определённом уровне показатели внутренней среды ≈ температура, кровяное и осмотическое давление, уровень сахара в крови и т. п. (см. Гомеостаз). Один из основных механизмов С. функций ≈ нервная регуляция . Разнообразны проявления и механизмы С. надорганизменных систем ≈ популяций (видовой уровень) и биоценозов (надвидовой уровень)≈ регуляция численности популяций, соотношения полов в них, старение и смерть биологических особей и т. д. Явлениям С. присущи общие закономерности, которые изучает кибернетика биологическая . В биологических системах обнаруживаются как регулирование по возмущению, так и по отклонению (2-й способ отличается от 1-го наличием обратной связи ≈ от выходов системы к её регуляторам).
Понятие С. оценивается различными специалистами по-разному. Это связано с неравнозначностью биологических систем, в которых происходит автоматическое регулирование. К ним относят системы, в которых регулируемые параметры константны и результат регуляции стереотипен (например, стереотипное и потому «бессмысленное» при некоторых условиях поведение насекомого), а также адаптивные системы (самонастраивающиеся, самоорганизующиеся, самообучающиеся), которые автоматически приспосабливаются к меняющимся внешним условиям.
Лит. см. при статьях Кибернетика биологическая, Нервная регуляция.
Д. А. Сахаров.
Википедия
Саморегуляция
Саморегуля́ция - свойство систем в результате реакций, компенсирующих влияние внешнего воздействия, сохранять внутреннюю стабильность на определённом, относительно постоянном уровне. В зависимости от рассматриваемых систем саморегуляция является предметом изучения разных наук: биологии, психологии, социологии, экономики и др.
Саморегуляция в психологии:
- Психическая саморегуляция
- Эмоциональная саморегуляция
Саморегуляция в общественных науках:
- Саморегулируемая организация
САМОРЕГУЛЯЦИЯ
(от русск. само-и лат. regulo - устраиваю, привожу в порядок) - англ. self-regulation; нем. Eigenregulierung. 1. Свойство систем разных уровней сохранять внутреннюю стабильность благодаря их скоординированным реакциям, компенсирующим влияние изменяющихся условий окружающей среды. 2. Активность, направленная на достижение поставленной субъектом произвольной цели и предполагающая создание модели, а также ее корректировку в ходе деятельности.
Antinazi. Энциклопедия социологии , 2009
Синонимы :Смотреть что такое "САМОРЕГУЛЯЦИЯ" в других словарях:
Саморегуляция … Орфографический словарь-справочник
Саморегуляция понятие, используемое в различных социальных науках, в частности в психологии, связанное с обеспечением самоорганизации различных видов психической активности человека. Согласно В. И. Моросановой, представляющей… … Википедия
саморегуляция - (от лат. rеgulare приводить в порядок, налаживать) целесообразное функционирование живых систем разных уровней организации и сложности. Психическая С. является одним из уровней регуляции активности этих систем, выражающим специфику реализующих ее … Большая психологическая энциклопедия
В биологии, способность биологических систем (на любом уровне организации жизни) к автоматическому установлению и поддержанию жизненных функций на определенном, относительно постоянном уровне. Управляющие факторы формируются в самой биосистеме.… … Экологический словарь
Саморегулировка, саморегулирование Словарь русских синонимов. саморегуляция сущ., кол во синонимов: 2 саморегулирование (2) … Словарь синонимов
В биологии, свойство биол. систем автоматически устанавливать и поддерживать на определённом, относительно постоянном уровне те или иные физиол. или др. биол. показатели. При С управляющие факторы не воздействуют на регулируемую систему извне, а… … Биологический энциклопедический словарь
Один из механизмов поддержания жизнедеятельности организма на относительно постоянном уровне. С. физиологических функций присуща всем формам организации жизнедеятельности и возникла в процессе эволюции как результат приспособления к действию… … Словарь черезвычайных ситуаций
саморегуляция - самостоятельная регуляция … Словарь сокращений и аббревиатур
САМОРЕГУЛЯЦИЯ - (от лат. regulare приводить в порядок, налаживать) целесообразное функционирование живых систем разных уровней организации и сложности. Психическая саморегуляция является одним из уровней регуляции активности этих систем, выражающим специфику… … Словарь по профориентации и психологической поддержке
саморегуляция - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ САМОРЕГУЛЯЦИЯ – способность клетки регулировать процессы жизнедеятельности во времени (митотический цикл) и пространстве (синтез АТФ в митохондриях) … Общая эмбриология: Терминологический словарь
Книги
- Саморегуляция и индивидуальность человека , В. И. Моросанова. Монография посвящена исследованию феномена и механизмов саморегуляции произвольной активности человека. Рассматриваются теоретические и прикладные аспекты проблемы взаимосвязи саморегуляции и…
- Саморегуляция организма и биоритмы жизни. Методы диагностики приобретенных и наследственных заболеваний , Волканеску В.. В автобиографии В. В. Волканеску рассказывает, какие чудесные обстоятельства помогли ей определить свой духовный путь, достигнуть на нем внутренней гармонии и выйти на тот высочайший уровень,…
Саморегуляция жизненных функций организмов
Понятие о саморегуляции. Саморегуляция (авторегуляция) – способность живых организмов поддерживать постоянство своей структуры, химического состава и интенсивность физиологических процессов. К примеру хлоропласты способны к самостоятельному передвижению в клетках под влиянием света͵ поскольку они очень чувствительны к нему. В солнечный яркий день при большой интенсивности света хлоропласты располагаются вдоль клеточной оболочки, как бы стараясь избежать действия сильного света. В пасмурные облачные дни хлоропласты располагаются по всей поверхности цитоплазмы клетки, чтобы поглощать больше солнечных лучей (рис.). Переход хлоропластов из одного положения в другое под влиянием света совершается благодаря клеточной регуляции.
Саморегуляция осуществляется по принципу обратной связи, подобно тому как, к примеру, осуществляется поддержание постоянной температуры в термостате. В этом приборе существует следующая причинная зависимость терморегуляции:
Выключатель – нагрев – температура.
Путем включения и выключения можно от руки регулировать температуру. В термостате это осуществляется автоматически, через измеряющий температуру регулятор, включающий или выключающий нагрев в соответствии с показаниями. Температура влияет на выключатель через регулятор и в системе устанавливается обратная связь:
Выключатель – нагрев – температура –
регулятор
Сигналом для включения той или иной регуляционной системы может быть изменение концентрации какого-либо вещества или состояния какой-либо системы, проникновение во внутреннюю среду организма чужеродного вещества и т.д.
Регуляция процессов метаболизма. Образование и концентрация любого продукта обмена веществ в клетке определяется следующей причинной зависимостью:
ДНК – фермент – продукт.
ДНК запускает определенным образом синтез ферментов. Ферменты в свою очередь катализируют образование и превращение продукта. Образующийся продукт может оказывать влияние на цепь реакций через нуклеиновые кислоты (генная регуляция) или через ферменты (ферментная регуляция):
ДНК – фермент – продукт
ДНК – фермент – продукт .
Ранее мы уже рассматривали регуляцию процессов транскрипции и трансляции (см. § 33), которая является примером саморегуляции.
Или другой пример. В результате энергопотребляющих реакций (синтез различные различных синтезы веществ, поглощение веществ из окружающей среды, рост, деление клеток и т.п.) концентрация АТФ в клетках уменьшается, а АДФ соответственно возрастает (АТФ – АДФ + Ф). Накопление АДФ активирует работу дыхательных ферментов и дыхательные процессы в целом, и таким образом, усиление генерации энергии в клетке (рис.).
Регуляция функций у растений. Функции растительного организма (рост, развитие, обмен веществ и др.) регулируются с помощью биологически активных веществ - фитогормонов (см. § 8). В незначительных количествах они могут ускорять или замедлять различные жизненные функции растений (деление клеток, прорастание семян и др.). Фитогормоны образуются определенными клетками и транспортируются к месту их действия по проводящим тканям или непосредственно от одной клетки к другой.
Растения способны воспринимать изменения в окружающей среде и определенным образом реагировать на них. Такие реакции получили название тропизмов и настий.
Тропизмы (от греч. тропос - поворот, изменение направления) - это ростовые движения органов растений в ответ на раздражитель, имеющий определенную направленность. Эти движения могут осуществляться как в сторону раздражителя, так и в противоположную. Οʜᴎ являются результатом неравномерного деления клеток на разных сторонах этих органов в ответ на действие фитогормонов роста.
Настии (от греч. настое - уплотненный) - это движения органов растений в ответ на действие раздражителя, не имеющего определенного направления (к примеру, изменение освещенности, температуры). Примером настий может служить раскрывание и закрывание венчика цветка в зависимости от освещенности, складывание листьев при изменении температуры. Настии бывают обусловлены растяжением органов вследствие неравномерного их роста или изменением давления в определенных группах клеток в результате изменений концентрации клеточного сока.
Регуляция жизненных функций организма животных . Жизненные функции организма животных в целом, отдельных его органов и систем, согласованность их деятельности, поддержание определенного физиологического состояния и гомеостаза регулируютнервная и эндокринная системы. Эти системы функционально взаимосвязаны между собой и влияют на деятельность друг друга.
Нервная система регулирует жизненные функции организма с помощью нервных импульсов, имеющих электрическую природу. Нервные импульсы передаются от рецепторов к определенным центрам нервной системы, где осуществляется их анализ и синтез, а также формируются соответствующие реакции. От этих центров нервные импульсы направляются к рабочим органам, изменяя определенным образом их деятельность.
Нервная система способна быстро воспринимать изменения, происходящие во внешней и внутренней среде организма, и быстро на них реагировать. Вспомним, что реакцию организма на раздражители внешней и внутренней среды, осуществляющуюся при участии нервной системы, называют рефлексом (от лат. рефлексус - повернутый назад, отраженный). Следовательно, нервной системе свойствен рефлекторный принцип деятельности. В основе сложной аналитико-синтетической деятельности нервных центров лежат процессы возникновения нервного возбуждения и его торможения. Именно на этих процессах основывается высшая нервная деятельность человека и некоторых животных, обеспечивающая совершенное приспособление к изменениям в окружающей среде.
Ведущая роль в гуморальной регуляции жизненных функций организма принадлежит системе желез внутренней секреции. Эти железы развиты у большинства групп животных. Οʜᴎ не связаны пространственно, их работа согласовывается или благодаря нервной регуляции, или же гормоны, вырабатываемые одними из них, влияют на работу других. В свою очередь, гормоны, выделяемые железами внутренней секреции, влияют на деятельность нервной системы.
Особое место в регуляции функций организма животных принадлежит нейрогормонам - биологически активным веществам, вырабатываемым особыми клетками нервной ткани. Такие клетки выявлены у всех животных, имеющих нервную систему. Нейрогормоны поступают в кровь, межклеточную или спинномозговую жидкость и транспортируются ими к тем органам, работу которых они регулируют.
У позвоночных животных и человека существует тесная связь между гипоталамусом (отдел промежуточного мозга) и гипофизом (железа внутренней секреции, связанная с промежуточным мозгом). Вместе они составляют гипоталамо-гипофизарную систему. Эта связь состоит по сути в том, что синтезированные клетками гипоталамуса нейрогормоны поступают по кровеносным сосудам в переднюю долю гипофиза. Там нейрогормоны стимулируют или тормозят выработку определенных гормонов, влияющих на деятельность других желез внутренней секреции. Основное биологическое значение гипоталамо-гипофизарной системы - осуществление совершенной регуляции вегетативных функций организма и процессов размножения. Благодаря этой системе работа желез внутренней секреции может быстро изменяться под влиянием раздражителей внешней среды, которые воспринимаются органами чувств и обрабатываются в нервных центрах.
Гуморальная регуляция может осуществляться и с помощью других биологически активных веществ. К примеру, изменение концентрации углекислого газа в крови влияет на деятельность дыхательного центра головного мозга наземных позвоночных животных, а ионов кальция и калия - на работу сердца.
Регуляционные системы непрерывно контролируют состояние организма, автоматически поддерживая его параметры на почти постоянном уровне, даже в условиях неблагоприятных внешних воздействий. В случае если под воздействием какого-либо фактора состояние клетки или органа изменяется, то это удивительное свойство помогает им вернуться вновь в нормальное состояние. В качестве примера механизма работы таких регуляторных систем рассмотрим реакцию организма человека на физические нагрузки.
Реакция на физическую нагрузку. При интенсивной физической нагрузке нервная система посылает сигналы в мозговое вещество надпочечников - эндокринных желез, лежащих над почками . Эти железы выделяют в кровь гормон адреналин.
Под действием адреналина из селезенки в сосуды поступает неĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ количество депонированной в ней крови, в результате чего объем периферической крови увеличивается. Адреналин вызывает также расширение капилляров кожи, мышц и сердца, увеличивая их кровоснабжение. При физической нагрузке сердце должно работать более интенсивно, перекачивая больше крови; мышцы должны приводить в движение конечности; кожа должна выделять больше пота͵ чтобы отвести излишек тепла, образующегося в результате интенсивной работы мышц. Адреналин вызывает также сужение кровеносных сосудов брюшной полости и почек, уменьшая их кровенаполнение. Такое перераспределение крови позволяет поддерживать кровяное давление на нормальном уровне (при расширенном русле крови для этого оказывается недостаточно).
Адреналин повышает также частоту дыхания и сокращений сердца. В результате поступление в кровь кислорода и выведение из нее углекислого газа происходит быстрее, кровь движется по сосудам также быстрее, доставляя больше кислорода интенсивно работающим мышцам и ускоряя удаление конечных продуктов обмена.
При физической нагрузке мышцы выделяют больше углекислого газа, чем обычно, и это само по себе обладает регуляторным воздействием. Углекислый газ повышает кислотность крови, что влечет за собой усиление снабжения мышц кислородом и расширение кровеносных сосудов мышц, а также стимулирует нервную систему к увеличению выделения адреналина, что в свою очередь повышает частоту дыхания и пульса (рис.).
На первый взгляд все эти приспособления к физической нагрузке должны изменять состояние организма, однако в действительности они обеспечивают сохранение того же состава внеклеточной жидкости, омывающей все клетки организма, и в особенности мозг, каким он был бы без нагрузки. В случае если бы не было этих приспособлений, физическая нагрузка приводила бы к повышению температуры внеклеточной жидкости, к уменьшению концентрации в ней кислорода и к повышению ее кислотности. При крайне тяжелой физической нагрузке все это и происходит; в мышцах накапливается кислота͵ вызывая судороги. Сами судороги также несут регуляторную функцию, пресекая возможность дальнейшей физической работы и давая возможность организму вернуться в нормальное состояние.
s1. Какие регуляторные системы существуют в живом организме? 2. Как осуществляется регуляция жизненных функций в организме? 3. Что такое гомеостаз и какие механизмы его поддержания вам известны? 4. Что общего и отличного между нервной и гуморальной регуляцией? 5. Какая связь существует между нервной системой и системой желез внутренней секреции? 6. Какие изменения происходят в кровеносной системе организма человека при физических нагрузках? Каким образом осуществляется регуляция этих изменений? 7. Вспомните из курса биологии 9 класса, какие возможны нарушения функционирования организма человека в результате нарушения взаимосвязей между нервной системой и системой желез внутренней секреции?
§ 35. Иммунная регуляция
Важную роль в обеспечении жизнедеятельности организма играет иммунная система. Как вы уже знаете, иммунитет (от лат. иммунитас – невосприимчивость) – способность организма защищать собственную целостность, его невосприимчивость к возбудителям некоторых заболеваний. В создании иммунитета принимают участие специфические и неспецифические механизмы.
Кнеспецифическим механизмам иммунитета относятся барьерная функция кожного эпителия и слизистых оболочек внутренних органов; бактерицидное действие некоторых ферментов (к примеру, некоторые ферменты слюны, слезной жидкости, гемолимфы членистоногих) и кислот (выделяемых с секретом потовых и сальных желез, желез слизистой оболочки желудка). Эту функцию выполняют также клетки разных тканей, способные обезвреживать чужеродные для данного организма частицы и микроорганизмы.
Специфические механизмы иммунитета обеспечиваются иммунной системой, которая узнает и обезвреживает антигены (от греч. анти - против и генезис - происхождение) - химические вещества, вырабатываемые клетками или входящие в состав их структур, либо микроорганизмы, воспринимаемые организмом как чужеродные и вызывающие иммунный ответ с его стороны.
КОНЦЕПЦИЯ САМОРЕГУЛЯЦИИ ЖИВЫХ СИСТЕМ
Саморегуляция - в биологии, свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определённом, относительно постоянном уровне те или иные физиологические или другие биологические показатели. При саморегуляции управляющие факторы не воздействуют на регулируемую систему извне, а формируются в ней самой. «Биологический энциклопедический словарь»
Саморегуляция в системе - это внутреннее регулирование процессов с подчинением их единому стабильному порядку. (слайд 2)
При этом даже в меняющихся условиях среды живая система сохраняет относительное внутреннее постоянство своего состава и свойств - гомеостаз (от греческих homoios - подобный, одинаковый и stasis - состояние).
Основоположник идеи о физиологическом гомеостазе Клод Бернар рассматривал стабильность физико-химических условий во внутренней среде как основу свободы и независимости живых организмов в непрерывно меняющейся внешней среде. (слайд 3)
Саморегуляция происходит на всех уровнях организации биологических систем - от молекулярно-генетического до биосферного (слайд 4). Поэтому проблема гомеостаза в биологии носит междисциплинарный характер. Для поддержания гомеостаза во всех системах используются кибернетические принципы саморегулирующихся систем. Кибернетика - наука об управлении - объясняет принцип саморегуляции системы на основе прямых и обратных связей между ее элементами. Система - это совокупность взаимодействующих элементов. Прямая связь между двумя элементами означает передачу информации от первого ко второму в одну сторону, обратная связь - передача ответной информации от второго элемента к первому. Суть в том, что информационный сигнал - прямой или обратный - изменяет состояние системы, принимающей сигнал. И тут принципиально важно, какой по знаку будет ответный сигнал - положительный или отрицательный. Соответственно и обратная связь будет положительной или отрицательной. В случае обратной положительной связи первый элемент сигнализирует второму о некоторых изменениях своего состояния, а в ответ получает команду на закрепление этого нового состояния и даже его дальнейшее изменение. Цикл за циклом первый элемент с помощью второго (контрольного) элемента накапливает одни и те же изменения, его состояние стабильно изменяется в одну сторону. (рис.1а). слайд 5
Эта ситуация характеризуется как самоорганизация, развитие, эволюция, и ни о какой стабильности системы говорить не приходится. Это может быть любой рост (клетки, организма, популяции), изменение видового состава в сообществе организмов, изменение концентрации мутаций в генофонде популяции, ведущее через отбор к эволюции видов. Естественно, что обратные положительные связи не только не поддерживают, но, напротив, разрушают гомеостаз.
Обратная отрицательная связь стимулирует изменения в регулируемой системе с противоположным знаком относительно тех первичных изменений, которые породили прямую связь. Первоначальные сдвиги параметров системы устраняются, и она приходит в исходное состояние. Цикличное сочетание прямых положительных и обратных отрицательных связей может быть, теоретически, бесконечно долгим, так как система колеблется около некоторого равновесного состояния (рис. 1б). Таким образом , для поддержания гомеостаза системы используется принцип отрицательной обратной связи.
ВНУТРИКЛЕТОЧНАЯ САМОРЕГУЛЯЦИЯ
В клетке для поддержания гомеостаза используются в основном химические (молекулярные) механизмы регуляции. Наиболее важна регуляция генов, от которых зависит производство белков, в том числе многочисленных и разнообразных ферментов.
Самая простая модель для демонстрации генного гомеостаза - регуляция выработки фермента для расщепления лактозы у кишечной палочки. Для расщепления и усвоения лактозы с определенного структурного гена, входящего в состав лактозного оперона (ген вместе с регуляторной областью) синтезируется информационная РНК и, далее, фермент. Если сахар в среде отсутствует, фермент не вырабатывается, а при добавлении сахара активируется ген и идет синтез фермента. Но как только весь сахар будет клеткой использован, ген перестает работать. Как клетка узнает о присутствии сахара и его расходовании? Как оберегает свои гены от бесполезной работы и траты энергии? Оказывается, лактозный оперон у кишечной палочки работает по принципу отрицательной обратной связи, где в роли регуляторного «клапана» выступает особый участок оперона - оператор, а в роли регулятора сам пищевой субстрат - лактоза. Лактоза, поступившая в клетку, сама раскрывает структурный ген, используя для этого в качестве ключика операторный участок. Исчезновение лактозы автоматически приводит к закрытию гена (слайд 6).
По своей простоте система регуляции гена концентрацией субстрата похожа на простые технические регуляторы. Однако, у эукариот регуляция генной активности более сложная.
Другой пример простых саморегулирующихся систем, использующих обратную отрицательную связь, представляют ферментативные цепи, ингибируемые конечным продуктом. Суть регуляции состоит в том, что конечный продукт имеет сродство с первым ферментом. Связываясь с ферментом, продукт ингибирует (подавляет) его активность, так как полностью искажает его третичную структуру. Работает следующий регуляторный цикл. При повышении концентрации конечного продукта выше необходимого уровня его избыток ингибирует ферментную цепь (для этого достаточно остановить самый первый фермент). Ферментация прекращается, а свободный продукт расходуется на нужды клетки. Через некоторое время возникает дефицит продукта, блок с ферментов снимается, цепь активируется, и производство продукта снова растет. (слайд 7)
Третий пример - поддержание внутриклеточного осмотического гомеостаза. В механизме возникновения нервных импульсов важную роль играют ионы натрия, концентрация которых снаружи клетки должна поддерживаться на более высоком уровне, чем внутри. Благодаря натриевым насосам, встроенным в мембрану клетки, удерживается нужный градиент ионов. Как только клетка получает избыток натрия, активируется натриевый насос (его фермент, расщепляющий АТФ и дающий энергию). Натрий выкачивается, его концентрация в клетке падает, что служит сигналом для отключения насоса. (слайд 8)
Заметим, однако, что регулируемые параметры не бывают абсолютно постоянными, они поддерживаются в допустимых границах. В каждом случае это свои физиологические границы, позволяющие нормально осуществлять клеточные функции.
САМОРЕГУЛЯЦИЯ МНОГОКЛЕТОЧНОГО ОРГАНИЗМА
У многоклеточных организмов появляется внутренняя среда, в которой находятся клетки различных органов и тканей, происходит усложнение и совершенствование механизмов гомеостаза. В ходе эволюции формируются специализированные органы кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и др., участвующие в поддержании гомеостаза.
Наиболее совершенен гомеостаз у млекопитающих, что способствует расширению возможностей их приспособления к окружающей среде. У млекопитающих, а также у птиц, в узких пределах регулируется температура тела - их называют теплокровными животными.
Основную роль в поддержании гомеостаза организма играют нервная и гормональная системы регуляции (слайд 9).
Наиболее важную интегрирующую функцию выполняет центральная нервная система, особенно кора головного мозга. Большое значение имеет и вегетативная нервная система, в частности ее симпатический отдел. Гормональная регуляция обеспечивается системой эндокринных желез. Центральная эндокринная железа - гипофиз имеет прямую связь с головным мозгом (через посредство гипоталамуса), а ее гормоны через кровь воздействуют на все местные эндокринные железы..
Выделяемые эндокринными железами гормоны с током крови (гуморально) распространяются ко всем органам-мишеням и участвуют в регуляции их роста и функционирования. Таким образом, фактически благодаря связи нервной и эндокринной систем осуществляется единая нейрогормональная саморегуляция организма. (слайд 10)
Интересна и показательна регуляция пищевого поведения у позвоночных животных и человека. В гипоталамусе - находятся центры голода и насыщения. В крови голодного животного (или человека) возникает недостаток глюкозы. Низкая концентрация глюкозы в крови приводит к раздражению центра голода. По нервным волокнам отдаются команды в мозг, на мышцы, и организуется поиск пищи. Когда пища найдена, включаются механизмы питания, пищеварения и всасывания продуктов в кровь. Концентрация глюкозы в крови растет, что приводит к раздражению центра насыщения, далее к подавлению аппетита и прекращению питания. Когда глюкоза расходуется, ее концентрация в крови вновь понижается, отчего раздражается центр голода. Цикл повторяется. Поскольку гипоталамус связан и с нервными центрами, и со всей эндокринной системой, цикл пищевого поведения синхронизирован также с нервно-рефлекторной и гуморальной регуляцией желез пищеварительного тракта: выделяется слюна, желудочный сок, ферменты поджелудочной железы и кишечника, мобилизуется перистальтика. (слайд 11)
Механизм обратной отрицательной связи вовлечен в поддержание постоянства числа клеток в обновляющихся тканях, таких как кровь, кишечный или кожный эпителий. (слайд 12)
В этих тканях имеется резерв недифференцированных клеток (например, красный костный мозг для крови), которые многократно делятся, дифференцируются, работают, стареют и отмирают. Считают, что зрелые клетки выделяют вещества, ингибирующие молодые делящиеся клетки. Выстраивается цепь взаимозависимых реакций: при избытке зрелых клеток продукция ингибитора высока и размножение клеток подавляется; уменьшение числа зрелых клеток в результате их естественной гибели сопровождается снижением концентрации ингибитора в среде; блок клеточных делений снимается; размножение молодых клеток усиливается; число зрелых клеток восстанавливается. Далее вновь возрастает продукция ингибитора и цикл повторяется. Общее число зрелых клеток в ткани колеблется около некоторого среднего уровня, резко не снижается и не повышается. По механизму передачи сигнала здесь мы имеем гуморальную систему, ингибитор работает как внутритканевой «гормон».
К числу регуляторных систем, обеспечивающих внутреннее постоянство организма, кроме нервной и эндокринной, следует отнести иммунную систему, (слайд 13) которая отслеживает и поддерживает генетическую чистоту внутренней среды и тканей организма, устраняя проникшие вирусы, микробы или собственные мутантные клетки. Как и в случае с внутриклеточной регуляцией, мы должны заметить, что гомеостаз организма не бывает абсолютным. Любые параметры: температура тела, артериальное давление, пищевое поведение, частота сердечных сокращений, число клеток в ткани и многие другие - находятся в колебательном режиме. Это вытекает из самой природы механизма регуляции - прямая и обратная связи замкнуты в цикл, на оборот которого требуется определенное время. За это время регулируемая система успевает измениться в ту или иную сторону, что и выражается в колебании ее параметров. Но средний уровень параметра должен соответствовать норме, а коридор его колебаний не должен выходить за физиологические пределы.
Нормальные колебания функциональных характеристик организма происходят постоянно и называются биоритмами. (слайд 14) Скорость синтеза белков в клетке колеблется в околочасовом (1,5 - 2 часа) ритме, большинство организменных ритмов имеют околосуточную периодичность, есть месячные, годичные и даже многолетние ритмы. Подавляющее большинство биоритмов являются наведенными, они сформированы под действием абиотических (небиологических) ритмов внешней среды. И вообще колебательное состояние системы является наиболее устойчивым. Именно поэтому колебательное состояние внутренней среды организма выступает как важный фактор поддержания гомеостаза.
САМОРЕГУЛЯЦИЯ В ЭКОСИСТЕМАХ
Концепция гомеостаза экосистемы в экологии была разработана Ф. Клементсом (1949) (слайд 15). Равновесие в экосистемах процессами с обратной связью. Гомеостаз –это способность популяции или экосистемы поддерживать устойчивое динамическое равновесие в изменяющихся условиях среды. В гомеостазе (устойчивости) живых систем выделяют:
Выносливость (живучесть, толерантность - способность переносить изменения среды без нарушения основных свойств системы.
Упругость (резистентность, сопротивляемость) –способность быстро самостоятельно возвращаться в нормальное состояние из неустойчивого, которое возникло в результате внешнего неблагоприятного воздействия на систему.
Гомеостаз популяции определяется поддержанием пространственной структуры, плотности и генетического разнообразия. На уровне экосистем гомеостаз проявляется в наиболее устойчивых формах взаимодействия между видами, что выражается в приспособленности к особенностям среды и поддержании циклов круговорота биогенов. Можно рассматривать даже гомеостаз биосферы, в которой взаимодействие разнообразных организмов поддерживает постоянство газового состава атмосферы, состав почв, состава и концентрации солей мирового океана и др.
Гомеостаз обеспечивается работой механизмов регулирования, действующих по принципу отрицательной обратной связи. Резкие изменения характеристик окружающей среды, при которых они (или одна из них) выходят за границы допустимого, называют экологическим стрессом.
В экосистемах в результате взаимодействия круговорота веществ, потоков энергии и сигналов обратной связи от субсистем возникает саморегулирующийся гомеостаз. В число управляющих механизмов на уровне экосистемы входят, например, такие субсистемы, как микробное население, регулирующее накопление и высвобождение биогенных элементов.
Субсистема «хищник-жертва» также регулирует плотность: популяций и хищника, и жертвы. Рассмотрим простейшую экосистему: заяц –рысь, состоящую из двух трофических уровней. (слайд 16) Когда численность зайцев невелика, каждый из них может найти достаточно пищи и удобных укрытий для себя и своих детенышей. Т.е. сопротивление среды невысоко, и численность зайцев увеличивается, несмотря на присутствие хищника. Изобилие зайцев облегчает рыси охоту и выкармливание детенышей. В результате численность хищника также возрастает. В этом проявляется обратная положительная связь. Однако с ростом численности зайцев уменьшается количество корма, убежищ и усиливается хищничество, т.е. усиливается сопротивление среды. В результате численность зайцев снижается. Охотиться хищникам становится труднее, они испытывают нехватку пищи и их численность падает. В этом проявляется обратная отрицательная связь, которая компенсирует отклонения и возвращает экосистему в исходное состояние.
Подобные колебания происходят периодически вокруг некого среднего уровня. Рост, снижение и постоянство популяции зависит от соотношения между биотическим потенциалом и сопротивлением среды. Принцип изменения популяции: это результат нарушения равновесия между биотическим потенциалом и сопротивлением окружающей её среды. Подобное равновесие является динамическим, т.к. факторы сопротивления среды редко подолгу остаются неизменными. (слайд 17)
Равновесие в экосистемах обеспечивается избыточностью организмов, выполняющих одинаковые функции. Например, если в сообществе имеются несколько видов растений, каждое из которых развивается в своем температурном диапазоне, то скорость фотосинтеза экосистемы в течение длительного времени может оставаться почти неизменной. При возрастании стресса система может оказаться неспособной возвратиться на прежний уровень, хотя и остается управляемой. Для экосистем возможно не одно, а несколько состояний равновесия. После стрессовых воздействий они часто возвращаются в другое, новое, состояние равновесия.
Например, огромное количество СО 2 , поступающего в атмосферу в результате деятельности человека, поглощается буферной карбонатной системой океана и автотрофами: (слайд 18)
СО 2 + CaCO 3 + H 2 O = Ca (HCO 3 ) 2
Свет
СО 2 + H 2 O = ( CH 2 O ) n + О 2.
По мере увеличения притока СО 2 буферная ёмкость биосферы может оказаться недостаточной, и в атмосфере установится новое равновесие между
СО 2 и О 2. В этом случае даже небольшие изменения могут иметь далеко идущие последствия: должна происходить эволюционная подгонка, чтобы вновь появился надежный гомеостатический контроль. Кроме рассмотренных, имеют место и многие другие механизмы, обеспечивающие стабильность и гомеостаз экосистем. Так, например, способность популяции адаптироваться к новым условиям среды зависит от степени гетерозиготности. Конкуренция тоже является механизмом гомеостаза.
Равновесие –понятие относительное. Равновесие в природных экосистемах зависит от плотности популяции. Если плотность популяции растет –сопротивление среды увеличивается, в связи с чем увеличивается смертность и рост численности прекращается. И, наоборот, с уменьшением плотности популяции сопротивление среды ослабевает и восстанавливается прежняя численность. Воздействие человека на природу часто приводит к вымиранию популяции, т.к. не зависит от плотности популяции.
Стабильность экосистем в экологии означает свойство любой системы возвращаться в исходное состояние после того, как она была выведена из состояния равновесия. Стабильность определяется устойчивостью экосистем к внешним воздействиям. Выделят два типа устойчивости: резистентную и упругую.
Резистентная устойчивость –это способность экосистемы сопротивляться нарушениям, поддерживая неизменными свою структуру и функцию.
Упругая устойчивость –способность системы быстро восстанавливаться после нарушения структуры и функции.
Системе трудно одновременно развивать оба типа устойчивости: они связаны обратной связью, а иногда исключают друг друга. Например, калифорнийский лес из секвойи устойчив к пожарам (высокая резистентная устойчивость), но если сгорит, то восстанавливается очень медленно или вовсе не восстанавливается (низкая упругая устойчивость). Заросли вереска легко выгорают (низкая резистентная устойчивость), но быстро восстанавливаются (высокая упругая устойчивость)
Человек самое могущественное существо, способное изменять функционирование экосистем. Человеческий мозг до сих пор опирался в основном на положительную обратную связь, управляя природой и властвуя над ней. Это привело к развитию техники и росту эксплуатации ресурсов. Но этот процесс, в конце концов приведет к снижению качества жизни и разрушению окружающей среды, если не будут найдены пути адекватного управления с помощью отрицательной обратной связи.
Существование человечества возможно только при сохранении регулирующих механизмов, которые позволяют биосфере приспособиться к некоторым антропогенным воздействиям. Стремясь снизить уровень загрязнения окружающей среды, человек должен в равной степени стремиться к сохранению механизмов саморегуляции, поддерживающих естественные системы жизнеобеспечения планеты, т.е. к сохранению установившегося в природе экологического равновесия, что не всегда достигается только снижением уровня загрязнения и экономным использованием природных ресурсов.
Заключение (слайд 19)
Саморегуляция и поддержание устойчивого состояния - гомеостаз - обязательное свойство живых систем, не зависимо от уровня их сложности. Регулируется и поддерживается относительное постоянство физико-химических параметров клетки. Сохраняется в пределах физиологической нормы состояние тканей и органов многоклеточного организма. Воспроизводится состав живых сообществ в биоценозах. В основе поддержания гомеостаза лежит универсальный принцип обратной отрицательной связи.
В то же время живые системы направленно и необратимо изменяются, самоорганизуются, что составляет сущность их развития. Клетки дифференцируются, работают и умирают. Организмы растут, размножаются, стареют и умирают. Биоценозы подвергаются сукцессиям и так же необратимо изменяются с изменением климата на Земле. Направленное изменение биосистемы по сути противоположно гомеостазу, оно происходит на основе обратных положительных связей.
Устойчивость, неизменность биосистем, с одной стороны, и их постепенное изменение, развитие - с другой - представляют диалектическое единство противоположностей, что и выражается понятием устойчивое развитие.
Литература:
1.А.П.Анисимов Концепция современного естествознания. Биология. Дальневосточный государственный университет, тихоокеанский институт дистанционного образования и технологий, Владивосток, 2000
2 Биологический энциклопедический словарь
Саморегуляция в биологии - свойство биологических систем автоматически устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уровне те или иные физиологические и другие биологические показатели.
Организм представляет собой сложную систему, способную к саморегуляции . Саморегуляция позволяет организму эффективно приспосабливаться к изменениям окружающей среды. Способность к саморегуляции в сильной степени выражена у высших позвоночных, особенно у млекопитающих. Достигается это благодаря мощному развитию нервной, кровеносной, иммунной, эндокринной, пищеварительной систем.
Изменение условий с неизбежностью влечет за собой перестройку их работы. Например, нехватка кислорода в воздухе приводит к интенсификации работы кровеносной системы, учащается пульс, возрастает количество гемоглобина в крови. В результате организм приспосабливается к изменившимся условиям.
Постоянство внутренней среды при систематически меняющихся окружающих условиях создается совместной деятельностью всех систем организма. У высших животных это выражается в поддержании постоянной температуры тела, в постоянстве химического, ионного и газового состава, давления, частоты дыхания и сердечных сокращений, постоянном синтезе нужных веществ и разрушении вредных.
Обмен веществ - обязательное условие и способ поддержания стабильности организации живого. Без обмена веществ невозможно существование живого организма. Обмен веществ и энергии между организмом и внешней средой - неотъемлемое свойство живого.
Особую роль в поддержании постоянства внутренней среды (гомеостаза) играет иммунная (защитная) система . Русский ученый И.И.Мечников был одним из первых биологов, доказавших ее огромную важность. Клетки иммунной системы выделяют специальные белки антитела - которые активно обнаруживают и уничтожают все чужое для данного организма.
Примеры саморегуляции на клеточном уровне - самосборка клеточных органелл из биологических макромолекул, поддержание определенного значения трансмембранного потенциала у возбудимых клеток и закономерная временная и пространственная последовательность ионных потоков при возбуждении клеточной мембраны .
На надклеточном уровне - самоорганизация разнородных клеток в упорядоченные клеточные ассоциации .
Большинство органов способно к внутриорганной саморегуляции функций ; например, внутрисердечные рефлекторные дуги обеспечивают закономерные соотношения давления в полостях сердца.
Разнообразны проявления и механизмы саморегуляции в популяциях (сохранение и регуляция видового уровня) и биоценозах (регуляция численности популяций, соотношение полов в них, старение и смерть особей). Крупные сообщества - устойчивые системы, некоторые из них существуют без заметных изменений сотни и тысячи лет. Но само сообщество - это не просто сумма составляющих его видов. Межвидовые взаимодействия регулируют численность разных видов, входящих в состав сообщества. Все вместе составляет саморегуляцию.
Все вместе составляет саморегуляцию.