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 САМОРЕГУЛЯЦИЯ
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 формируются в ней самой. Процесс С. может носить циклич. характер. Отклонение к.-л. жизненного фактора от константного уровня служит толчком к мобилизации механизмов, восстанавливающих его. На разных уровнях организации живой материи - от молекулярного до надорганизменного - конкретные механизмы С. весьма разнообразны, однако во мн. случаях основаны на сходных принципах, напр. очень широко в биол. системах используется регуляция по принципу обратной связи. Примером С. на молекулярном уровне могут служить те ферментативные реакции, в к-рых конечный продукт, определ. концентрация к-рого поддерживается автоматически, влияет на активность фермента. Примеры С. на клеточном уровне - самосборка клеточных органелл из биол. макромолекул, поддержание определ. значения трансмембранного потенциала у возбудимых клеток и закономерная временная и пространств, последовательность ионных потоков при возбуждении клеточной мембраны, на надклеточном уровне - самоорганизация разнородных клеток в упорядоченные клеточные ассоциации. Большинство органов способно к внутриорганной С. функций; напр., внутрисердечные рефлекторные дуги обеспечивают закономерные соотношения давления в полостях сердца. На организменном уровне хорошо изучены нервные, гуморальные и гормональные механизмы С, посредством к-рых у млекопитающих устанавливаются и поддерживаются на определ. уровне показатели внутр. среды - темп-pa, кровяное и осмотич. давление, уровень сахара в крови и т. п. (см. ГОМЕОСТАЗ). Разнообразны проявления я механизмы С. надорганизменных систем - популяций (видовой уровень) и биоценозов (надвидовой уровень), регуляция численности популяций, соотношения полов в них, старение и смерть биол. особей и т. д. К саморегулируемым биол. системам относят системы, в к-рых регулируемые параметры константны, а результаты регуляции стереотипны (напр., стереотипное и потому «бессмысленное» при нек-рых условиях поведение насекомого), а также адаптивные системы (самонастраивающиеся, самообучающиеся), к-рые автоматически приспосабливаются к меняющимся внешним условиям. (см. БИОЛОГИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ).
.(Источник: «Биологический энциклопедический словарь.» Гл. ред. М. С. Гиляров; Редкол.: А. А. Бабаев, Г. Г. Винберг, Г. А. Заварзин и др. - 2-е изд., исправл. - М.: Сов. Энциклопедия, 1986.)
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
- (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… … Энциклопедия социологии
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 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.
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
от лат. regulare - приводить в порядок, налаживать) - в общем случае воздействие на систему, осуществляемое с целью выдерживания требуемых показателей ее работы, но реализуемое посредством внутренних изменений, порождаемых самой системой в соответствий с законами ее организации. Простейшим случаем С. является такой, когда система отвечает на внешние изменения детерминированной программой действий. Такой тип С. реализуется в технических системах (напр., автопилот), а также в инстинктивном поведении животных. В человеческом же организме С. осуществляется по принципу самоорганизующихся систем, т. е. с учетом научения, приобретенного в прошлом опыте. Поэтому здесь существенную роль играет механизм памяти, который выполняет функции как хранения наследственных кодов С, так и накопления, обобщения и систематизации опыта, приобретенного в процессе развития. Причиной; порождающей С. в организме человека, является его функциональная направленность. Такой причиной может быть цель, подкрепленная соответствующими мотивами и стимулами и порождающая направленное поведение человека под контролем сознания. Побудителем направленного реагирования могут служить также отклонения физиологических показателей организма от нормы или отклонения от сложившихся в процессе деятельности психических установок, вызывающих неосознанную С. Указанная направленность С. в организме человека обеспечивается благодаря антиэнтропийному (уменьшающему энтропию) характеру ее процессов, позволяющему воспроизводить необходимые для ее сохранения маловероятные состояния организма. Важнейшим элементом С. является обратная связь. Благодаря способности человека к опережающему отражению в основе С. лежит не только модель уже свершившегося, но и модель потребного и ожидаемого будущего. Причем вероятностный характер последней побуждает человека к активному приспособлению к среде с целью поиска и извлечения из нее дополнительной информации, необходимой для поддержания и развития процессов С. Эта активность организма усиливается возможностями полифинального (множественного) выбора, требующего от человека непрерывного индивидуального опыта и обогащения его общественным опытом (М. А. Котик). Из проведенного рассмотрения следует, что в организме человека протекают разнообразные процессы С. как на физиологическом, так и на психическом уровне. Каждому из них присущи свои качественно специфические энергетические и информационные проявления, которые находятся в сложной и неразрывной взаимосвязи. Процессы С. протекают также в тесном единстве с процессами самоконтроля и являются одним из механизмов высокой надежности деятельности человека. О С. часто говорят и в связи со способностями человека сознательно изменять свое состояние. К числу основных методов С. в этом плане относятся: нервно-мышечная релаксация, аутогенная тренировка, идеомоторная тренировка, приемы сенсорного репродуцирования образов, самогипноз. В качестве дополнительных приемов, способствующих овладению методами С, используются суггестия (внушение), светомузыкальные воздействия, различные виды производственной гимнастики. Многие из этих методов широко используются на производстве в практике работы кабинетов психологической разгрузки.
