Autoreglementarea în biologie este ... Conceptul de autoreglementare a sistemelor vii

Auto-reglementarea în biologie este una dintre cele mai importante proprietăți ale unui sistem viu, constând în instalarea și menținerea automată a unui anumit nivel de parametri necesari funcționării normale. Esența procesului este că nici o influență externă nu devine manager. Factorii care conduc schimbarea se formează în cadrul sistemului de autoreglare și contribuie la crearea unui echilibru dinamic. Procesele care apar în acest caz pot fi ciclice în natură, decolorare și reluare, când anumite condiții se prăbușesc sau dispar.

Autoreglementarea: sensul termenului biologic

Orice sistem viu, de la celulă până la biogeocenoză, este expus în mod constant la factori externi. Modificările de temperatură, umiditatea, finisajele alimentare sau concurența inter-specie devin mai dure - exemplele pot fi în masă. În acest caz, viabilitatea oricărui sistem depinde de capacitatea sa de a menține coerența mediului intern (homeostazia). Este pentru atingerea acestui obiectiv și există o autoreglementare. Definiția conceptului implică faptul că schimbările în mediul extern nu sunt factori imediali de influență. Ele sunt transformate în semnale care provoacă acest sau acel dezechilibru și conduc la lansarea unor mecanisme de autoreglementare menite să restabilească sistemul la o stare stabilă. La fiecare nivel, această interacțiune de factori pare diferită, astfel încât să înțelegem ce este auto-reglementarea, să ne ocupăm mai mult de ele.

Nivelurile de organizare a materiei vii

Științele naturale moderne aderă la ideea că toate obiectele naturale și sociale sunt sisteme. Ele constau din elemente separate, care interacționează în mod constant în conformitate cu unele legi. Obiectele vii nu reprezintă o excepție de la această regulă, ci și sisteme cu ierarhia internă și structura pe mai multe niveluri. Și structura are o caracteristică interesantă. Fiecare sistem poate reprezenta simultan un element de nivel superior și poate fi o colecție (adică tot sistemul) de nivele de ordin inferior. De exemplu, un copac este un element al unei păduri și, în același timp, un sistem multiculos.

Pentru a evita confuzia, în biologie este obișnuit să se ia în considerare patru niveluri de bază ale organizării celor vii:

• Genetică moleculară;
• ontogenetic (organism - de la celulă la persoană);
• populație specii;
• biogeocenotic (nivel ecosistemic).

Metode de autoreglementare

Procesele care au loc la fiecare dintre aceste niveluri sunt exterioare diferite în funcție de scară, utilizate de sursele de energie și de rezultatele acestora, dar ele sunt similare în esență. Ele se bazează pe aceleași metode de autoreglementare a sistemelor. În primul rând, acesta este mecanismul de feedback. Este posibil în două versiuni: pozitiv și negativ. Amintiți-vă că comunicarea directă implică transferul de informații de la un element al sistemului la altul, inversarea continuă în direcția opusă, de la a doua la prima. În acest caz, ambele modifică starea componentei receptoare.

Feedback-ul pozitiv conduce la faptul că procesele, despre care primul element a informat al doilea, sunt fixe și continuă să fie implementate. Un astfel de proces stă la baza oricărei creșteri și dezvoltări. Cel de-al doilea element indică în mod constant primului despre necesitatea continuării acelorași procese. În același timp, stabilitatea sistemului este deranjată.

Principalul mecanism

În caz contrar, funcționează feedback negativ. Aceasta duce la apariția unor noi schimbări, opusul celor despre care primul element a informat al doilea. Ca rezultat, procesele care încalcă echilibrul sunt eliminate și terminate, iar sistemul devine din nou stabil. O simplă analogie este funcționarea fierului: o anumită temperatură este un semnal de oprire element de încălzire. Răspunsul negativ este în centrul tuturor proceselor asociate cu menținerea homeostaziei.

înțelegere

Auto-reglementarea în biologie este un proces care pătrunde în toate nivelurile menționate. Scopul său este de a menține echilibrul dinamic, constanța mediului intern. Datorită procesului de integrare, autoreglementarea se află în centrul multor secțiuni ale științei naturale. În biologie aceasta este citologia, fiziologia animalelor și plantelor, ecologia. Fiecare dintre discipline se ocupă cu un nivel separat. Să ne gândim la ceea ce este autoreglementarea, la etapele de bază ale organizării celor vii.

Nivelul intracelular

În fiecare celulă, mecanismele chimice sunt utilizate în principal pentru a menține un echilibru stabil al mediului intern. Dintre acestea, rolul principal în reglementare este jucat de controlul genelor pe care depinde producerea de proteine.

Natura ciclică a cursului proceselor poate fi ușor urmărită prin exemplul lanțurilor enzimatice suprimate de produsele finale. Scopul activității acestor entități în prelucrarea substanțelor complexe în cele mai simple. Produsul final are o structură similară cu prima enzimă din lanț. Această proprietate joacă un rol-cheie în menținerea homeostaziei. Produsul se leagă de enzimă și își suprimă activitatea ca urmare a unei schimbări puternice a structurii. Aceasta se produce numai după ce concentrația substanței finale a depășit nivelul admis. Ca rezultat, procesul de fermentare se oprește, iar produsul finit este deja folosit de către cușcă pentru propriile nevoi. După un timp, nivelul substanței scade sub valoarea admisibilă. Acesta este semnalul pentru începerea fermentației: proteina este detașată de enzime, inhibarea procesului se oprește și totul începe din nou.

Creșterea complexității

Autoreglementarea în natură se bazează întotdeauna pe principiul feedbackului și, în general, se realizează în conformitate cu un scenariu similar. Cu toate acestea, la fiecare nivel următor apar factori care complică procesul. Pentru celulă, constanța mediului intern este importantă, menținând o anumită concentrație de substanțe diferite. La nivelul următor, procesul de autoreglementare este conceput pentru a rezolva multe alte probleme. Prin urmare, organismele multicelulare prezintă sisteme întregi care susțin homeostazia. Asta este sistemul respirator, descărcarea, circulația și altele asemenea. Studiul evoluției lumii animalelor și plantelor clarifică cu ușurință modul în care structurile și condițiile externe devin mai complicate, mecanismele de autoreglementare fiind îmbunătățite.

Nivelul de organe

Coerența mediului intern este cel mai bine menținută la mamifere. Baza dezvoltării autoreglementării și a implementării acesteia este un sistem nervos și umoral. Interacționând constant, ele controlează procesele care apar în organism, contribuie la crearea și menținerea echilibrului dinamic. Creierul primește semnale din fibrele nervoase prezente în fiecare parte a corpului. Informațiile care curg din glandele endocrine curg și aici. Interconectarea reglementării nervoase și hormonale contribuie la restructurarea aproape instantanee a proceselor în curs de desfășurare.

feedback-ul

Activitatea sistemului poate fi urmărită pe baza exemplului de menținere a tensiunii arteriale. Toate modificările acestui indicator sunt captate de receptorii speciali localizați pe nave. Măriți sau reducerea presiunii afectează întinderea pereților capilarelor, venelor și arterelor. Acestea sunt modificările pe care le reacționează receptorii. Semnalul este transmis la centrele vasculare, iar din acestea se fac "instrucțiuni", cum se corectează tonul vaselor și activitatea cardiacă. Sistemul de reglare neurohumorală este de asemenea conectat. Ca urmare, presiunea revine la normal. Este ușor de observat că același mecanism de feedback stă în centrul muncii armonioase a sistemului de reglementare.

În fruntea tuturor

Autoreglementarea, determinarea anumitor ajustări ale activității organismului, stau la baza tuturor schimbărilor din organism, a reacțiilor sale la stimulii externi. Stresul și încărcăturile permanente pot duce la hipertrofia anumitor organe. Un exemplu în acest sens îl constituie mușchii dezvoltați de sportivi și plămânii crescuți ai fanilor freediving. Stresul este adesea o boală. Hipertrofia inimii nu este mai puțin frecventă la persoanele diagnosticate cu obezitate. Acesta este răspunsul organismului la necesitatea de a crește povara de pompare a sângelui.

Mecanismele de autoreglementare se află în baza reacțiilor fiziologice care apar în timpul fricii. În sânge, se eliberează o cantitate mare de hormon de adrenalină, ceea ce determină o serie de modificări: consum crescut de oxigen, creșterea cantității de glucoză, creșterea frecvenței cardiace și mobilizarea sistemului muscular. În acest caz, soldul general este menținut datorită rambursării activității altor componente: digestia încetinește, reflexele sexuale dispar.

Dynamic balance

Trebuie remarcat faptul că homeostazia, la orice nivel este păstrată, nu este absolută. Toți parametrii mediului intern se mențin într-un anumit interval de valori și oscilează constant. Prin urmare, vorbesc despre un echilibru dinamic al sistemului. Este important, în același timp, ca valoarea unui anumit parametru să nu depășească coridorul de așa-numită oscilație, altfel procesul poate deveni patologic.

Sustenabilitatea și autoreglementarea ecosistemului

Biogeocenoza (ecosistem) constă din două structuri interconectate: o biocenoză și un biotope. Primul este întregul set de ființe vii dintr-o anumită zonă. Biotopii sunt factorii mediului inopinat în care trăiește biocenoza. Condițiile de mediu care afectează în mod constant organismele sunt împărțite în trei grupe:

• factori de mediu abiotici: temperatură, lumină, umiditate și alte elemente de natură neînsuflețită;
• biotice factori de mediu: influența unor organisme asupra altora, sunt împărțite în concurență, simbioză, parazitism și predare;
• factorii antropogeni de mediu - impactul uman.

Conservarea homeostaziei înseamnă bunăstarea organismelor în condiții de expunere constantă la mediul extern și schimbarea factorilor interni. Suportul biogeocenozei autoreglementare se bazează în primul rând pe sistemul de legături trofice. Ele sunt un lanț relativ închis prin care curge energia. Producătorii (plantele și hemobacteriile) îl primesc de la soare sau ca urmare a reacțiilor chimice, creează cu ajutorul său o substanță organică, consumată de consumatori (erbivore, prădători, omnivore) de mai multe ordine. În ultima etapă a ciclului sunt descompuși (bacterii, unele tipuri de viermi) care descompun materia organică în elementele sale constitutive. Acestea sunt introduse din nou în sistem sub formă de hrană pentru producători.

Constanța ciclului este asigurată de faptul că la fiecare nivel există mai multe tipuri de ființe vii. Dacă oricare dintre ele cade din lanț, ele sunt înlocuite de o funcție similară.

Impactul extern

Menținerea homeostaziei este însoțită de o expunere constantă din exterior. Schimbarea în jurul condițiilor ecosistemului determină necesitatea adaptării proceselor interne. Există mai multe criterii pentru durabilitate:

• potențialul reproductiv ridicat și echilibrat al indivizilor;
• adaptarea organismelor individuale la condițiile de mediu în schimbare;
• diversitatea speciilor și lanțurile alimentare ramificate.

Aceste trei condiții contribuie la menținerea ecosistemului într-o stare de echilibru dinamic. Astfel, autoreglementarea nivel biogeocoenose în biologie - o reproducere a animalelor, păstrarea stabilității populației și a factorilor de mediu. În acest caz, ca și în cazul unui organism separat, echilibrul sistemului nu poate fi absolut.

Conceptul de autoreglementare a sistemelor vii extinde modelele descrise în comunitățile umane și instituțiile sociale. Principiile sale sunt utilizate pe scară largă și în psihologie. De fapt, aceasta este una dintre teoriile fundamentale ale științei naturale moderne.