A homeosztázis ( más görög ὁμοιοστάσις szóból ὅμοιος „ ugyanolyan, hasonló” + στάσις „álló; mozdulatlanság”) önszabályozás, egy nyitott rendszer azon képessége, hogy fenntartsa belső dinamikus egyensúlyát a koordinált reakciók állandósága révén. A rendszer vágya, hogy újratermelje önmagát, helyreállítsa az elveszett egyensúlyt, leküzdje a külső környezet ellenállását .
A populáció homeosztázis egy populáció azon képessége, hogy bizonyos számú egyedét hosszú ideig fenntartsa.
Walter B. Cannon amerikai fiziológus 1932 -ben a "The Wisdom of the Body" című könyvében ezt a kifejezést javasolta "az összehangolt fiziológiai folyamatoknak , amelyek fenntartják a test legtöbb stabil állapotát" [1] [2] . Később ezt a kifejezést kiterjesztették bármely nyitott rendszer belső állapotának állandóságának dinamikus fenntartására. A belső környezet állandóságának fogalmát azonban Claude Bernard francia tudós már 1878 -ban megfogalmazta .
A "homeosztázis" kifejezést leggyakrabban a biológiában használják . A többsejtű szervezetek létezéséhez szükséges a belső környezet állandóságának fenntartása . Sok ökológus meg van győződve arról, hogy ez az elv a külső környezetre is érvényes. Ha a rendszer nem tudja visszaállítani egyensúlyát, akkor előbb-utóbb működésképtelenné válhat.
Az összetett rendszereknek – például az emberi testnek – homeosztázissal kell rendelkezniük ahhoz, hogy fenntartsák a stabilitást és létezzenek. Ezeknek a rendszereknek nemcsak a túlélésre kell törekedniük, hanem alkalmazkodniuk kell a környezeti változásokhoz és fejlődniük is.
A homeosztatikus rendszerek a következő tulajdonságokkal rendelkeznek:
Példák a homeosztázisra emlősökben :
Fontos megjegyezni, hogy bár a szervezet egyensúlyban van, élettani állapota dinamikus lehet. Számos szervezet mutat endogén változásokat cirkadián , ultradián és infraritmus formájában . Tehát még homeosztázisban is a testhőmérséklet , a vérnyomás , a pulzusszám és a legtöbb anyagcsere -mutató nem mindig állandó szinten van, hanem idővel változik (bizonyos korlátozott időközönként).
Ha a változókban változás történik, a rendszer két fő típusú visszajelzésre reagál:
A stabil rendszereknek mindkét típusú visszacsatolás kombinációjára van szükségük. Míg a negatív visszacsatolás lehetővé teszi a homeosztatikus állapotba való visszatérést, a pozitív visszacsatolás a homeosztázis egy teljesen új (és valószínűleg kevésbé kívánatos) állapotába való áttérésre szolgál, egy olyan helyzetre, amelyet "metastabilitásnak" neveznek. Ilyen katasztrofális változások következhetnek be például a tiszta vizű folyók tápanyagtartalmának növekedésével , ami homeosztatikus állapothoz, magas eutrofizációhoz ( a csatorna algásodása ) és zavarosodáshoz vezethet.
Az ökológiai homeosztázis a lehető legmagasabb biodiverzitású klimax közösségekben figyelhető meg kedvező környezeti feltételek mellett .
A megzavart ökoszisztémákban vagy a csúcspont alatti biológiai közösségekben – mint például Krakatau szigetén – egy 1883 - as erős vulkánkitörés után a korábbi erdei csúcs ökoszisztéma homeosztázis állapota megsemmisült, mint minden élőlény ezen a szigeten. A Krakatoa a kitörés óta eltelt években egy ökológiai változások láncolatán ment keresztül, amelyben új növény- és állatfajok váltották fel egymást, ami a biológiai sokféleséghez és ennek következtében a csúcsközösséghez vezetett. Krakatau ökológiai szukcessziója több szakaszban zajlott. A csúcsponthoz vezető sorozatok teljes láncolatát preserie-nek nevezzük. Krakatau példájában ez a sziget egy csúcsközösséget alakított ki nyolcezer különböző fajjal 1983 -ban , száz évvel azután, hogy a kitörés kipusztította rajta az életet. Az adatok megerősítik, hogy a pozíció egy ideig megmarad a homeosztázisban, miközben az új fajok megjelenése nagyon gyorsan a régiek gyors eltűnéséhez vezet.
A Krakatoa és más zavart vagy érintetlen ökoszisztémák esete azt mutatja, hogy az úttörő fajok kezdeti megtelepedése pozitív visszacsatolású szaporodási stratégiákon keresztül megy végbe, amelyek során a fajok szétszóródnak, és a lehető legtöbb utódot hoznak létre, de az egyes egyedek sikerébe kevés vagy semmilyen befektetés nélkül. . Az ilyen fajokban gyors fejlődés és ugyanolyan gyors összeomlás történik (például járvány következtében ). Ahogy egy ökoszisztéma közeledik a csúcsponthoz, az ilyen fajokat összetettebb csúcsfajok váltják fel, amelyek negatív visszacsatoláson keresztül alkalmazkodnak környezetük sajátos körülményeihez. Ezeket a fajokat az ökoszisztéma potenciális kapacitása gondosan irányítja, és más stratégiát követve kisebb utódokat hoznak létre, amelyek szaporodási sikerébe a sajátos ökológiai rés mikrokörnyezetében több energiát fektetnek be .
A fejlődés az úttörő közösséggel kezdődik, és a csúcsközösséggel ér véget. Ez a csúcsközösség akkor jön létre, amikor a növény- és állatvilág egyensúlyba kerül a helyi környezettel.
Az ilyen ökoszisztémák heterarchiákat alkotnak , amelyekben a homeosztázis egy szinten hozzájárul a homeosztatikus folyamatokhoz egy másik komplex szinten. Például egy érett trópusi fán a levelek elvesztése teret ad az új növekedésnek, és gazdagítja a talajt . Hasonlóképpen, a trópusi fa csökkenti a fény hozzáférését az alacsonyabb szintre, és segít megakadályozni más fajok behatolását. De a fák is a földre esnek, és az erdő fejlődése a fák állandó változásától, a baktériumok , rovarok , gombák által végzett tápanyag-ciklustól függ . Hasonlóképpen, az ilyen erdők hozzájárulnak az ökológiai folyamatokhoz, például a mikroklíma vagy az ökoszisztéma hidrológiai ciklusainak szabályozásához , és számos különböző ökoszisztéma kölcsönhatásba léphet a folyóvízelvezető homeosztázis fenntartása érdekében egy biológiai régión belül . A biorégiók változékonysága szintén szerepet játszik egy biológiai régió vagy biom homeosztatikus stabilitásában .
T. Thornton leírja, hogy a tengeri csillagok és a törékeny csillagok hogyan védik meg az elasmobranch puhatestűek kis populációját, megkímélve magukat az éhezéstől. A kagylók a fő táplálékuk, de lárváik olyan kicsik, hogy a tengeri csillagok könnyen kiirthatják a populációt. De ebben az időben megkezdődik az éhezés időszaka, amely 1-2 hónapig tart - amíg 2-3 nagyságrenddel meg nem nőnek, majd az étvágyuk "bekapcsol". [négy]
A homeosztázis az élő szervezetek alapvető jellemzője, és a belső környezet elfogadható határokon belüli fenntartásaként értendő.
A test belső környezetét testnedvek alkotják – vérplazma , nyirok , sejtközi anyag és agy- gerincvelői folyadék . E folyadékok stabilitásának megőrzése létfontosságú az élőlények számára, hiányuk pedig a genetikai anyag károsodásához vezet.
Bármely paraméter tekintetében az organizmusokat konformációs és szabályozó szervezetekre osztják . A szabályozó szervezetek állandó szinten tartják a paramétert, függetlenül attól, hogy mi történik a környezetben. A konformációs organizmusok lehetővé teszik a környezet számára a paraméter meghatározását. Például a melegvérű állatok állandó testhőmérsékletet tartanak fenn, míg a hidegvérűek széles hőmérséklet-tartományt mutatnak.
Nem arról beszélünk, hogy a konformációs szervezeteknek nincsenek olyan viselkedésbeli adaptációi, amelyek lehetővé tennék számukra az adott paraméter bizonyos mértékig történő szabályozását. A hüllők például reggelente gyakran felmelegített sziklákon ülnek, hogy megemeljék testhőmérsékletüket.
A homeosztatikus szabályozás előnye, hogy lehetővé teszi a szervezet hatékonyabb működését. Például a hidegvérű állatok hajlamosak letargikussá válni hidegben, míg a melegvérűek majdnem olyan aktívak, mint valaha. Másrészt a szabályozáshoz energia kell. Egyes kígyók hetente csak egyszer tudnak enni, mert sokkal kevesebb energiát használnak fel a homeosztázis fenntartására, mint az emlősök.
A sejt kémiai aktivitásának szabályozása számos folyamaton keresztül valósul meg, amelyek közül különösen fontos a citoplazma szerkezetének változása , valamint az enzimek szerkezete és aktivitása . Az önszabályozás függ a hőmérséklettől , a savasság mértékétől , a szubsztrátum koncentrációjától , egyes makro- és mikroelemek jelenlététől . A homeosztázis sejtmechanizmusai a szövetek vagy szervek természetesen elhalt sejtjeinek helyreállítására irányulnak integritásuk megsértése esetén.
A regeneráció a szervezet szerkezeti elemeinek frissítése és számuk sérülés utáni helyreállítása, amelynek célja a szükséges funkcionális tevékenység biztosítása.
A regenerációs reakciótól függően az emlősök szövetei és szervei 3 csoportra oszthatók:
1) sejtregenerációval jellemezhető szövetek és szervek (csontok, laza kötőszövet , vérképző rendszer, endotélium , mezotélium , gyomor-bél traktus nyálkahártyája, légutak és húgyúti rendszer)
2) sejtes és intracelluláris regenerációval jellemezhető szövetek és szervek (máj, vese, tüdő, simaizom és vázizmok, vegetatív idegrendszer , hasnyálmirigy , endokrin rendszer )
3) olyan szövetek, amelyeket elsősorban vagy kizárólag intracelluláris regeneráció jellemez ( a központi idegrendszer szívizom- és ganglionsejtjei )
Az evolúció során 2 típusú regeneráció alakult ki: fiziológiai és reparatív.
Különféle tényezők befolyásolják a testnedvek életfenntartó képességét. Ide tartoznak az olyan paraméterek, mint a hőmérséklet, a sótartalom , a savasság és a tápanyagok – glükóz , különféle ionok , oxigén és salakanyagok – szén-dioxid és vizelet – koncentrációja . Mivel ezek a paraméterek befolyásolják a szervezetet életben tartó kémiai reakciókat , beépített fiziológiai mechanizmusok tartják ezeket a kívánt szinten.
A homeosztázis nem tekinthető okának ezeknek a tudattalan alkalmazkodási folyamatoknak. Sok normális, együtt ható folyamat általános jellemzőjének kell tekinteni, nem pedig azok kiváltó okának. Sőt, sok olyan biológiai jelenség létezik, amely nem illik ehhez a modellhez – például az anabolizmus .
A "homeosztázis" fogalmát más területeken is használják.
Egy aktuárius beszélhet kockázatos homeosztázisról , amelyben például azok az emberek, akiknek autójába elektronikus menetstabilizáló rendszer van beépítve, nincsenek biztonságosabb helyzetben azokhoz képest, akiknek nincs beszerelve, mert ezek az emberek öntudatlanul kompenzálják a nagyobb biztonságot. kockázatos autóvezetés. Ez azért történik, mert egyes tartómechanizmusok – például a félelem – leállnak.
Szociológusok és pszichológusok beszélhetnek stressz homeosztázisról – egy populáció vagy egyén azon vágyáról, hogy egy bizonyos stresszszinten maradjanak, gyakran mesterségesen okoznak stresszt , ha a „természetes” stresszszint nem elegendő [5] .
E szervek közül sokat a hipotalamusz-hipofízis rendszer hormonjai szabályoznak.
Szótárak és enciklopédiák | ||||
---|---|---|---|---|
|