Самарэгуляцыя ў біялогіі - гэта ... Канцэпцыя самарэгуляцыі жывых сістэм

Самарэгуляцыя ў біялогіі - гэта адно з найважнейшых уласцівасцяў жывы сістэмы, якое складаецца ў аўтаматычнай ўстаноўцы і падтрымцы пэўнага ўзроўню неабходных для нармальнага функцыянавання параметраў. Сутнасць працэсу ў тым, што ніякія знешнія ўздзеяння не становяцца кіраўнікамі. Кіруючыя зменамі фактары фармуюцца ўнутры самарэгулявальнай сістэмы і спрыяюць стварэнню дынамічнай раўнавагі. Якія ўзнікаюць пры гэтым працэсы могуць насіць цыклічны характар, згасаючы і адноўленыя па меры складання або знікнення пэўных умоў.

Самарэгуляцыя: значэнне біялагічнай тэрміна

Любая жывая сістэма, пачынаючы ад клеткі і заканчваючы біягеацэнозы, пастаянна падвяргаецца ўздзеянню звонку разнастайных фактараў. Мяняюцца тэмпературныя ўмовы, вільготнасць, заканчваецца ежа або становіцца больш жорсткай міжвідавых канкурэнцыя - прыкладаў можна прывесці масу. Пры гэтым жыццяздольнасць любой сістэмы залежыць ад яе ўменні падтрымліваць сталасць ўнутранай асяроддзя (гамеастаз). Менавіта для дасягнення падобнай мэты і існуе самарэгуляцыя. Азначэнне паняцця мае на ўвазе, што змены навакольнага асяроддзя не з'яўляюцца непасрэднымі фактарамі ўздзеяння. Яны пераўтворацца ў сігналы, якія выклікаюць той ці іншы дысбаланс і прыводзяць да запуску механізмаў самарэгуляцыі, закліканых вярнуць сістэму ў ўстойлівы стан. На кожным узроўні падобнае ўзаемадзеянне фактараў выглядае па-свойму, таму для разумення таго, што такое самарэгуляванне, спынімся на іх падрабязней.

Ўзроўні арганізацыі жывой матэрыі

Сучаснае прыродазнаўства прытрымліваецца канцэпцыі, згодна з якой усе прыродныя і грамадскія аб'екты з'яўляюцца сістэмамі. Яны складаюцца з асобных элементаў, якія пастаянна ўзаемадзейнічаюць па некаторых законах. Жывыя аб'екты не выключэнне з гэтага правіла, яны таксама з'яўляюцца сістэмамі са сваёй унутранай іерархіяй і шматузроўневай структурай. Прычым будынак гэта мае адну цікавую асаблівасць. Кожная сістэма можа адначасова ўяўляць сабой элемент вышэйстаячага ўзроўню і з'яўляцца сукупнасцю (гэта значыць усё той жа сістэмай) узроўняў ніжэйшага парадку. Напрыклад, дрэва - элемент лясы і адначасова мнагаклетачных сістэма.

Для таго каб пазбегнуць блытаніны, у біялогіі прынята разглядаць чатыры асноўных ўзроўню арганізацыі жывога:

• малекулярна-генетычны;
• онтогенетический (Арганізмавы - ад клеткі да чалавека);
• папуляцыйна-відавы;
• Біягеацэнатычны (узровень экасістэмы).

метады самарэгуляцыі

Працэсы, якія праходзяць на кожным з гэтых узроўняў, вонкава адрозніваюцца маштабнасцю, што выкарыстоўваюцца крыніцамі энергіі і сваімі вынікамі, але падобныя па сутнасці. У аснове іх ляжаць аднолькавыя метады самарэгуляцыі сістэм. Перш за ўсё гэта механізм зваротнай сувязі. Яна магчымая ў двух варыянтах: станоўчая і адмоўная. Нагадаем, што прамая сувязь мяркуе перадачу інфармацыі ад аднаго элемента сістэмы да іншага, зваротная працякае ў процілеглым кірунку, ад другога да першага. Пры гэтым і тая, і другая змяняе стан які прымае кампанента.

Станоўчая зваротная сувязь прыводзіць да таго, што працэсы, пра якія першы элемент паведамляў другому, замацоўваюцца і працягваюць ажыццяўляцца. Падобны працэс ляжыць у аснове любога росту і развіцця. Другі элемент пастаянна сігналізуе першаму аб неабходнасці працягваць адны і тыя ж працэсы. Пры гэтым парушаецца стабільнасць сістэмы.

асноўны механізм

Інакш працуе адмоўная зваротная сувязь. Яна прыводзіць да з'яўлення новых змяненняў, процілеглых тым, пра якія першы элемент паведамляў другому. У выніку ўхіляюцца і завяршаюцца працэсы, якія парушылі раўнавагу, і сістэма зноў становіцца стабільнай. Простая аналогія - праца праса: пэўная тэмпература з'яўляецца сігналам для выключэння награвальнага элемента. Адмоўная зваротная сувязь ляжыць у аснове ўсіх працэсаў, звязаных з падтрыманнем гамеастазу.

Всеобъемлемость

Самарэгуляцыя ў біялогіі - гэта працэс, які пранізвае ўсе названыя ўзроўні. Мэта яго - захаванне дынамічнай раўнавагі, сталасці ўнутранай асяроддзя. З-за усёахопнасці працэсу ў цэнтры вельмі многіх раздзелаў прыродазнаўства ляжыць самарэгуляцыя. У біялогіі гэта цыталогія, фізіялогія жывёл і раслін, экалогія. Кожная з дысцыплін займаецца асобным узроўнем. Разгледзім, што такое самарэгуляванне, на асноўных прыступках арганізацыі жывога.

ўнутрыклетачны ўзровень

У кожнай клетцы для падтрымання ўстойлівага раўнавагі ўнутранай асяроддзя ў асноўным выкарыстоўваюцца хімічныя механізмы. Сярод іх галоўную ролю ў рэгуляцыі гуляюць кіраванне генамі, ад якіх залежыць вытворчасць бялкоў.

Цыклавы характар выканання працэсаў лёгка прасачыць на прыкладзе ферментатыўных ланцугоў, пераважная канчатковым прадуктаў. Мэта дзейнасці падобных утварэнняў ў перапрацоўцы складаных рэчываў у больш простыя. Пры гэтым канчатковы прадукт па сваім будынку падобны з першым ферментам ў ланцугі. Гэта ўласцівасць гуляе ключавую ролю ў падтрыманні гамеастазу. Прадукт звязваецца з ферментам і душыць яго актыўнасць у выніку моцнага змены структуры. Адбываецца гэта толькі пасля перавышэння канцэнтрацыяй канчатковага рэчывы дапушчальнага ўзроўню. У выніку спыняецца працэс ферментацыі, а ўжо гатовы прадукт выкарыстоўваецца клеткай на ўласныя патрэбы. Праз нейкі час ўзровень рэчыва падае ніжэй дапушчальнага значэння. Гэта сігнал для запуску ферментацыі: бялок адлучаецца ад фермента, падаўленне працэсу спыняецца і ўсё пачынаецца спачатку.

нарастальная складанасць

Самарэгуляцыя ў прыродзе заўсёды грунтуецца на прынцыпе зваротнай сувязі і ў цэлым працякае па падобным сцэнары. Аднак на кожным наступным узроўні з'яўляюцца фактары, якія ўскладняюць працэс. Для клеткі важна сталасць ўнутранай асяроддзя, захаванне вызначанага значэння канцэнтрацыі розных рэчываў. На наступным узроўні працэс самарэгуляцыі закліканы вырашаць значна больш задач. Таму ў мнагаклетачных арганізмаў з'яўляюцца цэлыя сістэмы, якія падтрымліваюць гамеастаз. Гэта органы дыхання, вылучэнні, кровазвароту і ім падобныя. Вывучэнне эвалюцыі жывёльнага і расліннага свету лёгка дае зразумець, як па меры ўскладнення будынкі і знешніх умоў ўдасканальваліся механізмы самарэгуляцыі.

Арганізмавы ўзровень

Лепш за ўсё сталасць ўнутранай асяроддзя падтрымліваецца ў млекакормячых. Асновы развіцця самарэгуляцыі і яе ажыццяўлення - гэта нервовая і гумаральная сістэма. Пастаянна узаемадзейнічаючы, яны кантралююць якія адбываюцца ў арганізме працэсы, спрыяюць стварэнню і падтрыманню дынамічнай раўнавагі. У галаўны мозг паступаюць сігналы ад нервовых валокнаў, якія прысутнічаюць у кожным участку цела. Сюды ж сцякаецца інфармацыя ад эндакрынных залоз. Ўзаемасувязь нервовай і гарманальнай рэгуляцыі спрыяе часта практычна імгненнай перабудове якія праходзяць працэсаў.

зваротная сувязь

Працу сістэмы можна прасачыць на прыкладзе падтрымання артэрыяльнага ціску. Ўсе змены гэтага паказчыка ўлоўліваюць адмысловыя рэцэптары, якія размяшчаюцца на сасудах. Павелічэнне або паніжэнне ціску ўплывае на расцяжэнні сценак капіляраў, вен і артэрый. Менавіта на гэтыя змены і рэагуюць рэцэптары. Сігнал перадаецца ў сасудзістыя цэнтры, а ад іх зыходзяць «ўказанні», як скарэктаваць тонус сасудаў і сардэчную дзейнасць. Падключаецца і сістэма нейрогуморальной рэгуляцыі. У выніку ціск вяртаецца да нормы. Лёгка заўважыць, што ў аснове суладнай працы сістэмы рэгуляцыі ляжыць усё той жа механізм зваротнай сувязі.

На чале ўсяго

Самарэгуляцыя, вызначэнне тых ці іншых карэктыў ў дзейнасці арганізма, ляжыць у аснове ўсіх змяненняў цела, яго рэакцый на знешнія стымулы. Стрэсавы ўздзеянне і пастаянныя нагрузкі могуць прывесці да гіпертрафіі асобных органаў. Прыкладам гэтага служаць развітыя мышцы спартсменаў і павялічаныя лёгкія аматараў фридайвинга. Стрэсавым уздзеяннем часта з'яўляецца хвароба. Гіпертрафія сэрца - нярэдкая з'ява ў людзей з дыягназам атлусценне. Гэта адказ арганізма на неабходнасць павелічэння нагрузкі па прокачиванию крыві.

Механізмы самарэгуляцыі ляжаць і ў аснове фізіялагічных рэакцый, якія ўзнікаюць пры спалоху. У кроў выкідваецца вялікая колькасць гармона адрэналіну, што выклікае шэраг змен: павышэнне спажывання кіслароду, павелічэнне колькасці глюкозы, пачашчэнне сардэчнага рытму і мабілізацыя мышачнай сістэмы. Пры гэтым агульны баланс падтрымліваецца за кошт пагашэння актыўнасці іншых кампанентаў: запавольваецца страваванне, знікаюць палавыя рэфлексы.

дынамічная раўнавага

Трэба адзначыць, што гамеастаз, на якім бы ўзроўні ён ні захоўваўся, не бывае абсалютным. Усе параметры ўнутранай асяроддзя падтрымліваюцца ў межах некаторага адрэзка значэнняў і пастаянна вагаюцца. Таму кажуць пра дынамічнай раўнавазе сістэмы. Важна пры гэтым, каб значэнне канкрэтнага параметра ня выходзіла за межы так званага калідора ваганняў, інакш працэс можа стаць паталагічным.

Ўстойлівасць і самарэгуляцыя экасістэмы

Біягеацэнозы (экасістэма) складаецца з двух узаемазвязаных структур: біяцэнозу і біятопаў. Першы ўяўляе сабой усю сукупнасць жывых істот дадзенага арэалу. Біятопы - гэта фактары нежывой асяроддзя, дзе жыве біяцэноз. Умовы асяроддзя, пастаянна ўздзейнічаюць на арганізмы, дзеляцца на тры групы:

• абіятычнымі экалагічныя фактары: тэмпература, святло, вільготнасць і іншыя элементы нежывой прыроды;
• Біятычныя экалагічныя фактары: уплыў адных арганізмаў на іншыя, падзяляюцца на канкурэнцыю, сімбіёз, паразітызм і драпежніцтва;
• антрапагенныя экалагічныя фактары - уздзеянне чалавека.

Захаванне гамеастазу азначае дабрабыт арганізмаў ва ўмовах пастаяннага ўздзеяння навакольнага асяроддзя і зменлівых унутраных фактараў. Якая падтрымлівае біягеацэнозы самарэгуляцыя ў першую чаргу грунтуецца на сістэме трафічных сувязяў. Яны ўяўляюць сабой адносна замкнёную ланцужок, па якой цячэ энергія. Прадуцэнты (расліны і хемобактерии) атрымліваюць яе ад Сонца або ў выніку хімічных рэакцый, ствараюць з яе дапамогай арганічнае рэчыва, якім сілкуюцца консументы (траваедныя, драпежнікі, ўсяедныя) некалькіх парадкаў. На апошнім этапе цыкла знаходзяцца редуценты (бактэрыі, некаторыя віды чарвякоў), якія раскладаюць арганічнае рэчыва на складовыя элементы. Яны зноў ўводзяцца ў сістэму ў выглядзе ежы для прадуцэнтаў.

Сталасць цыкла забяспечваецца тым, што на кожным узроўні размяшчаецца некалькі відаў жывых істот. Пры выпадзенні з ланцужка каго-небудзь з іх адбываецца замена на падобны па сваіх функцыях.

знешняе ўздзеянне

Падтрыманне гамеастазу суправаджаецца сталым уздзеяннем звонку. Змяняюцца вакол экасістэмы ўмовы прыводзяць да неабходнасці карэкціроўкі ўнутраных працэсаў. Вылучаюць некалькі крытэраў устойлівасці:

• высокі і збалансаваны рэпрадуктыўны патэнцыял асобін;
• адаптацыі асобных арганізмаў да якія змяняюцца умовам асяроддзя;
• краявідная разнастайнасць і разгалінаваныя харчовыя ланцугі.

Гэтыя тры ўмовы спрыяюць падтрыманню экасістэмы ў стане дынамічнай раўнавагі. Такім чынам, на ўзроўні біягеацэнозу самарэгуляцыя ў біялогіі - гэта прайграванне асобін, захаванне колькасці і ўстойлівасць да фактараў вонкавага асяроддзя. Пры гэтым, як у выпадку з асобным арганізмам, раўнавагу сістэмы не можа быць абсалютным.

Канцэпцыя самарэгуляцыі жывых сістэм распаўсюджвае апісаныя заканамернасці і на чалавечыя супольнасці і грамадскіх устаноў. Шырока выкарыстоўваюцца яе прынцыпы і ў псіхалогіі. Па сутнасці, гэта адна з фундаментальных тэорый сучаснага прыродазнаўства.