Просмотр кода страницы Гомеостаз

'''Гомеоста́з''' ({{lang-grc|ὁμοιοστάσις}} от {{lang-grc2|[[гомео-|ὅμοιος]]}} «одинаковый, подобный» + {{lang-grc2|στάσις}} «стояние; неподвижность») — саморегуляция, способность [[Открытая система (теория систем)|открытой системы]] сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание [[Динамическое равновесие|динамического равновесия]]. Стремление системы восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление [[Окружающая среда|внешней среды]], воспроизводить себя{{Нет АИ|23|11|2024}}.

Гомеостаз [[Популяция|популяции]] — способность популяции поддерживать определённую численность своих особей длительное время.

[[США|Американский]] [[физиолог]] [[Уолтер Кеннон]] (Walter B. Cannon) в [[1932 год]]у в своей книге «The Wisdom of the Body» («Мудрость тела») предложил этот термин как название для «координированных [[Физиологический процесс|физиологических процессов]], которые поддерживают большинство устойчивых состояний организма»<ref name=wotb>{{книга |заглавие=The Wisdom of the Body |страницы=177—201 |год=1932 |издательство=[[W. W. Norton & Company|W. W. Norton]] |место=New York |ref=Cannon |язык= |автор=[[Кеннон, Уолтер Брэдфорд|Cannon, W.B.]]}}</ref><ref name=cannon>{{книга |часть=Physiological regulation of normal states: some tentative postulates concerning biological homeostatics |заглавие=A Charles Riches amis, ses collègues, ses élèves |страницы=91 |издательство=Paris: Les Éditions Médicales |язык=fr |год=1926 |ref=Cannon |автор=[[Кеннон, Уолтер Брэдфорд|Cannon, W. B.]] |ответственный=A. Pettit}}</ref>. В дальнейшем этот [[термин]] распространился на способность динамически сохранять постоянство своего внутреннего состояния любой открытой системы. Однако представление о постоянстве внутренней среды было сформулировано ещё в [[1878 год]]у французским учёным [[Бернар, Клод|Клодом Бернаром]].

== Общие сведения ==
Термин «гомеостаз» чаще всего применяется в [[биология|биологии]]. Многоклеточным организмам для существования необходимо сохранять постоянство [[внутренняя среда|внутренней среды]]. Многие экологи убеждены, что этот принцип применим также и к внешней среде. Если система неспособна восстановить свой баланс, она может в итоге перестать функционировать.

Комплексные системы — например, [[организм]] [[человек]]а — должны обладать гомеостазом, чтобы сохранять стабильность и существовать. Эти системы не только должны стремиться выжить, им также приходится [[Адаптация (биология)|адаптироваться]] к изменениям среды и развиваться.

== Свойства гомеостаза ==
Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:
* ''Нестабильность'' системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
* ''Стремление к равновесию'': вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
* ''Непредсказуемость'': результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у [[млекопитающее|млекопитающих]]:
* Регуляция количества микронутриентов и воды в теле — [[осморегуляция]]. Осуществляется в [[Почка (анатомия)|почках]].
* Удаление отходов процесса обмена веществ — выделение. Осуществляется [[экзокринные железы|экзокринными]] [[Орган (биология)|органами]] — почками, [[лёгкие|лёгкими]], [[потовые железы|потовыми железами]] и [[желудочно-кишечный тракт|желудочно-кишечным трактом]].
* Регуляция температуры тела. Понижение температуры через [[потоотделение]], разнообразные [[терморегуляция|терморегулирующие]] реакции.
* Регуляция уровня [[глюкоза|глюкозы]] в крови. В основном осуществляется [[печень]]ю<ref name="Kalaany">{{статья |заглавие=LXRS and FXR: the yin and yang of cholesterol and fat metabolism|издание=[[Annual Reviews|Annual Review of Physiology]] |том=68 |страницы=159—191 |doi=10.1146/annurev.physiol.68.033104.152158 |pmid=16460270 |язык=en |тип=journal |автор=Kalaany, NY; Mangelsdorf, D. J. |год=2006}}</ref>, [[инсулин]]ом и [[глюкагон]]ом, выделяемыми [[поджелудочная железа|поджелудочной железой]].
* Регуляция уровня основного обмена в зависимости от пищевого режима.

Хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим. Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме [[циркадный ритм|циркадного]], [[ультрарадианный ритм|ультрадианного]] и [[инфрарадианный ритм|инфрадианного ритмов]]. Так, даже находясь в гомеостазе, [[температура]] тела, [[кровяное давление]], частота [[сердце|сердечных]] сокращений и большинство [[метаболизм|метаболических]] индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени (в определённом ограниченном интервале).

== Механизмы гомеостаза: обратная связь ==
{{main|Биологическая обратная связь}}

Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:
# [[Отрицательная обратная связь]], выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное. Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.
#* Например, когда [[Концентрация смеси|концентрация]] [[углекислый газ|углекислого газа]] в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
#* [[Терморегуляция]] — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается) [[терморецептор]]ы в [[кожа|коже]] и [[гипоталамус]]е регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
# [[Положительная обратная связь]], которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.
#* Например, в нервах [[пороговый потенциал|пороговый электрический потенциал]] вызывает генерацию намного большего [[пиковый потенциал действия|потенциала действия]]. [[Свёртываемость|Свёртывание]] [[кровь|крови]] и события при [[роды|рождении]] можно привести в качестве других примеров положительной обратной связи.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи. Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением [[питательные вещества|питательных веществ]] в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокой [[эвтрофикация|эвтрофикации]] (зарастание русла [[водоросли|водорослями]]) и замутнению.

== Экологический гомеостаз ==
[[Экология|Экологический]] гомеостаз наблюдается в [[климаксовое сообщество|климаксовых сообществах]] с максимально возможным [[биоразнообразие]]м при благоприятных условиях [[окружающая среда|среды]].

В нарушенных экосистемах, или [[субклимаксовое сообщество|субклимаксовых биологических сообществах]] — как, например, остров [[Кракатау]], после сильного извержения [[Вулкан (геология)|вулкана]] в [[1883]] — состояние гомеостаза предыдущей лесной климаксовой [[экосистема|экосистемы]] было уничтожено, как и вся жизнь на этом острове. Кракатау за годы после извержения прошёл цепь экологических изменений, в которых новые виды растений и животных сменяли друг друга, что привело к биологической вариативности и в результате климаксовому сообществу. Экологическая [[сукцессия]] на Кракатау осуществилась за несколько этапов. Полная цепь сукцессий, приведшая к климаксу, называется присерией. В примере с Кракатау на этом острове образовалось климаксовое сообщество с восемью тысячами различных видов, зарегистрированных в [[1983]], спустя сто лет с того времени, как извержение уничтожило на нём жизнь. Данные подтверждают, что положение сохраняется в гомеостазе в течение некоторого времени, при этом появление новых видов очень быстро приводит к быстрому исчезновению старых.

Случай с Кракатау и другими нарушенными или нетронутыми экосистемами показывает, что первоначальная колонизация пионерными [[Вид (биология)|видами]] осуществляется через стратегии воспроизведения, основанные на положительной обратной связи, при которых виды расселяются, производя на свет как можно больше потомства, но при этом практически не вкладываясь в успех каждого отдельного. В таких видах наблюдается стремительное развитие и столь же стремительный крах (например, через [[эпидемия|эпидемию]]). Когда экосистема приближается к климаксу, такие виды заменяются более сложными климаксовыми видами, которые через отрицательную обратную связь адаптируются к специфическим условиям окружающей их среды. Эти виды тщательно контролируются [[потенциальная ёмкость экосистемы|потенциальной ёмкостью экосистемы]] и следуют иной стратегии — произведению на свет меньшего потомства, в [[репродуктивный успех]] которого в условиях [[микросреда|микросреды]] его специфической [[экологическая ниша|экологической ниши]] вкладывается больше [[энергия|энергии]].

Развитие начинается с пионер-сообщества и заканчивается на климаксовом сообществе. Это климаксовое сообщество образуется, когда флора и фауна пришла в баланс с местной средой.

Подобные экосистемы формируют [[гетерархия|гетерархии]], в которых гомеостаз на одном уровне способствует гомеостатическим процессам на другом комплексном уровне. К примеру, потеря [[лист]]ьев у зрелого [[джунгли|тропического]] [[дерево|дерева]] даёт место для новой поросли и обогащает [[почва|почву]]. В равной степени тропическое дерево уменьшает доступ [[свет]]а на низшие уровни и помогает предотвратить инвазию других видов. Но и деревья падают на землю и развитие леса зависит от постоянной смены деревьев, круговорота питательных веществ, осуществляемого [[бактерия]]ми, [[насекомые|насекомыми]], [[грибы|грибами]]. Схожим образом такие леса способствуют экологическим процессам — таким, как регуляция [[микроклимат]]ов или [[гидрологический цикл|гидрологических циклов]] экосистемы, а несколько разных экосистем могут взаимодействовать для поддержания гомеостаза речного [[дренаж]]а в рамках [[биологический регион|биологического региона]]. Вариативность биорегионов так же играет роль в гомеостатической [[стабильность|стабильности]] биологического региона, или [[биом]]а.

Т. Торнтон описывает способ, каким морские звезды и [[офиуры]] оберегают немногочисленную популяцию пластиножаберных моллюсков, спасая себя от голодной смерти. Моллюски являются их основной пищей, но их личинки настолько малы, что морские звезды могли бы без труда уничтожить популяцию. Но в это время у них начинается период голодания, длящийся от 1 до 2 месяцев — пока они не вырастут на 2-3 порядка, после чего у них «включается» аппетит<ref>{{Книга|автор=Александр Уголев|заглавие=Теория адекватного питания и трофология|ответственный=|издание=|место=Санкт-петербург|издательство=Наука|год=1991|страницы=Глава 1.5. Популяционные, экологические и эволюционные аспекты трофологии. Биосфера как трофосфера.|страниц=|isbn=|isbn2=}}</ref>.

== Биологический гомеостаз ==
{{нет источников в разделе|дата=2023-01-25}}
Гомеостаз выступает в роли фундаментальной характеристики живых организмов и понимается как поддержание внутренней среды в допустимых пределах.

В отношении любого [[параметр]]а организмы делятся на [[конформационный организм|конформационные]] и [[регуляторный организм|регуляторные]]. Регуляторные организмы сохраняют параметр на постоянном уровне, независимо от того, что происходит в среде. Конформационные организмы позволяют окружающей среде определять параметр. Например, [[теплокровные|теплокровные животные]] сохраняют постоянную температуру тела, тогда как [[холоднокровные]] демонстрируют широкий диапазон температур.

Речь не идёт о том, что конформационные организмы не обладают [[поведение|поведенческими]] приспособлениями, позволяющими им в некоторой степени регулировать взятый параметр. [[Рептилия|Рептилии]], к примеру, часто сидят на нагретых камнях утром, чтобы повысить температуру тела.

Преимущество гомеостатической регуляции состоит в том, что она позволяет организму функционировать более эффективно. Например, холоднокровные животные, как правило, становятся вялыми при низких температурах, тогда как теплокровные почти так же активны, как и всегда. С другой стороны, регуляция требует энергии. Причина, почему некоторые змеи могут есть только раз в неделю, состоит в том, что они тратят намного меньше энергии для поддержания гомеостаза, чем млекопитающие.

=== Клеточный гомеостаз ===
[[Регуляция]] химической деятельности [[клетка|клетки]] достигается с помощью ряда процессов, среди которых особое значение имеет изменение структуры самой [[цитоплазма|цитоплазмы]], а также структуры и активности [[фермент]]ов. Авторегуляция зависит от [[температура|температуры]], степени [[кислотность|кислотности]], концентрации [[субстрат (биология)|субстрата]], присутствия некоторых макро- и [[микроэлемент]]ов. Клеточные механизмы гомеостаза направлены на восстановление естественно погибших клеток тканей или органов в случае нарушения их целостности.

'''Регенерация''' — ''процесс обновления структурных элементов организма и восстановление их количества после повреждения, направленный на обеспечение необходимой функциональной активности.''

В зависимости от регенерационной реакции ткани и органы млекопитающих можно разделить на 3 группы:

1) ткани и органы, для которых характерна клеточная регенерация (кости, [[Соединительная ткань|рыхлая соединительная ткань]], кроветворная система, [[эндотелий]], [[мезотелий]], слизистые оболочки желудочно-кишечного тракта, дыхательных путей и мочеполовой системы)

2) ткани и органы, для которых характерна клеточная и внутриклеточная регенерация (печень, почки, лёгкие, гладкие и скелетные мышцы, [[вегетативная нервная система]], [[поджелудочная железа]], [[эндокринная система]])

3) ткани, для которых характерно преимущественно или исключительно внутриклеточная регенерация ([[миокард]] и [[ганглиозные клетки]] центральной нервной системы)

В процессе эволюции сформировались 2 типа регенерации: физиологическая и репаративная.

=== Гомеостаз в организме человека ===
{{see|Кислотно-основное равновесие}}
{{seealso|Буферные системы крови}}
Разные факторы влияют на способность жидкостей организма поддерживать жизнь. В их числе такие параметры, как температура, [[солёность]], [[кислотность]] и [[концентрация смеси|концентрация]] питательных веществ — [[Глюкоза|глюкозы]], различных [[ион]]ов, [[кислород]]а, и отходов — [[углекислый газ|углекислого газа]] и [[моча|мочи]]. Так как эти параметры влияют на [[химическая реакция|химические реакции]], которые сохраняют организм живым, существуют встроенные физиологические механизмы для поддержания их на необходимом уровне.

Гомеостаз нельзя считать причиной процессов этих бессознательных адаптаций. Его следует воспринимать как общую характеристику многих нормальных процессов, действующих совместно, а не как их первопричину. Более того, существует множество биологических [[явление (естествознание)|явлений]], которые не подходят под эту [[модель]] — например, [[анаболизм]].

== Другие сферы ==
Понятие «гомеостаз» используется также и в других сферах.

[[Актуарий (страхование)|Актуарий]] может говорить о ''рисковом гомеостазе'', при котором, к примеру, люди, у которых в машине установлена [[электронная система контроля устойчивости автомобиля]], не находятся в более безопасном положении по сравнению с теми, у кого она не установлены, потому что эти люди бессознательно компенсируют более безопасный автомобиль рискованной ездой. Это происходит потому, что некоторые удерживающие механизмы — например, страх — перестают действовать.

[[Социология|Социологи]] и [[психология|психологи]] могут говорить о ''стрессовом гомеостазе'' — стремлении популяции или индивида оставаться на определённом стрессовом уровне, зачастую искусственно вызывая [[стресс]], если «естественного» уровня стресса недостаточно<ref>{{книга |ссылка=https://books.google.com/books?id=z6TXCQAAQBAJ&pg=PA29 |заглавие=Flotation: A Guide for Sensory Deprivation, Relaxation, & Isolation Tanks |издательство=Lulu.com |isbn=9781329173750 |язык=en |ref=Spencer |автор=Spencer, Laci |день=29 |месяц=5 |год=2015}}</ref>.

== Примеры ==
{{Нет ссылок|В разделе|дата=2021-08-29}}
* [[Терморегуляция]]
** Может начаться дрожание [[скелетные мышцы|скелетных мышц]], если температура тела слишком низка.
** Иной вид [[термогенез]]а включает [[расщепление]] [[жир]]ов для выделения [[тепло|тепла]].
** [[Пот]]оотделение охлаждает тело посредством [[испарение|испарения]].
* [[Хеморегуляция|Химическая регуляция]]
** [[Поджелудочная железа]] секретирует инсулин и глюкагон для управления уровнем глюкозы в крови.
** [[Лёгкие]] получают кислород, выделяют [[углекислый газ]].
** Почки выделяют мочу и регулируют уровень [[вода|воды]] и ряда ионов в организме.

Многие из этих органов контролируются [[гормон]]ами гипоталамо-гипофизарной системы.

== См. также ==
{{кол|35em}}
* [[Теория функциональных систем]]
* [[Гомеостат]]
* [[Самоорганизация]]
* [[Адаптация (биология)]]
* [[Адаптивная система]]
* [[Синергетика]]
* [[Динамический хаос]]
* [[Кислотно-основное равновесие]]
* [[Буферные системы крови]]
* [[Внутренняя среда организма]]
* [[Иммунитет]]
* [[Нейрогуморальная регуляция]]
* [[Гистогематический барьер]]
* [[Постоянство]]
* [[Протобионты]]
* [[Равновесие]]
* [[Регуляция]]
* [[Здоровье]]
* [[Гомеостаз (этнология)]]
* [[Устойчивость]]
* [[Автоколебание]]
* [[Системная биология]]
* [[Гомеостатические теории симптомообразования в психосоматике]]
{{кол|конец}}

== Примечания ==
{{примечания}}

== Литература ==
*{{БМЭ3|название=Гомеостаз|ссылка=https://бмэ.орг/index.php/ГОМЕОСТАЗ|том=6|соавторы=[[Кассиль, Григорий Наумович|Кассиль Г. H.]], [[Вельтищев, Юрий Евгеньевич|Вельтищев Ю. E.]], [[Тарусов, Борис Николаевич|Тарусов Б. H.]], [[Фролькис, Владимир Вениаминович|Фролькис В. В.]]}}
*{{БМЭ3|название=Саморегуляция физиологических функций|ссылка=https://бмэ.орг/index.php/САМОРЕГУЛЯЦИЯ_ФИЗИОЛОГИЧЕСКИХ_ФУНКЦИЙ|том=22|соавторы=Голубева E. Л.}}
*{{БРЭ|автор=[[Наточин, Юрий Викторович|Наточин Ю. В.]], Ирхин Ю. В.|статья=Гомеостаз|ссылка=https://old.bigenc.ru/biology/text/2368617|архив=https://web.archive.org/web/20221021085653/https://bigenc.ru/biology/text/2368617|архив дата=2022-10-21}}
*{{БСЭ3|Гомеостаз}}
* [http://www.cnshb.ru/AKDiL/0006/base/RG/000286.shtm Гомеостаз] // [[Ветеринарный энциклопедический словарь]] — М.: [[Советская энциклопедия]], 1981. — 640 с.

== Источники ==
* {{Книга|автор = О.-Я.Л.Бекиш|заглавие = Медицинская биология|ответственный = |издание = |место = Минск|издательство = Ураджай|год = 2000|страницы = |страниц = 520|isbn = 985-04-0336-5}}

{{ВС}}
{{rq|
{{нет источников|дата=2013-08-10}}
{{нет сносок|дата=2016-07-28}}
{{стиль статьи|дата=2016-07-28}}
{{плохое оформление|дата=2016-07-28}}
{{нет иллюстрации|дата=2016-07-28}}
}}

[[Категория:Гомеостаз|*]]
[[Категория:Теория систем]]
[[Категория:Открытые системы]]
[[Категория:Физиологические процессы]]
[[Категория:Эволюционная кибернетика]]