1.6 : Negative and Positive Feedback

Органы и системы органов животных постоянно приспосабливаются к внутренним и внешним изменениям с помощью процесса, называемого гомеостазом («устойчивое состояние»). Примерами таких изменений являются регуляция уровня глюкозы или кальция в крови или внутренние реакции на внешние температуры. Гомеостаз требует поддержания внутреннего динамического равновесия:

• Динамичный, потому что он постоянно приспосабливается к изменениям, с которыми сталкиваются системы организма.
• Равновесие, потому что функции организма поддерживаются в определенных диапазонах. Даже животное, которое кажется неактивным, поддерживает это гомеостатическое равновесие.

Гомеостатический процесс

Целью гомеостаза является поддержание равновесия вокруг точки или величины, называемой заданной точкой. Несмотря на то, что существуют нормальные колебания от заданного значения, системы организма обычно пытаются вернуться к этой точке. Изменение внутренней или внешней среды называется раздражителем и обнаруживается рецептором; Реакцией системы является корректировка параметра отклонения в сторону заданного значения.

Контроль гомеостаза

Когда изменение происходит за пределами среды обитания животного, необходимо внести коррективы. Рецептор чувствует изменение в окружающей среде, затем посылает сигнал в центр управления (в большинстве случаев в мозг), который, в свою очередь, генерирует ответ, который передается эффектору. Эффектор — это мышца (которая сокращается или расслабляется) или железа, которая выделяет секрет. Эти сигналы и реакции контролируются бессознательными вегетативными петлями обратной связи. Петли отрицательной обратной связи поддерживают гомеостаз. Петли положительной обратной связи выталкивают организм из гомеостаза, но могут быть необходимы для жизненных функций. Таким образом, гомеостаз контролируется нервной и эндокринной системами млекопитающих.

Заданное значение

Есть возможность настроить заданное значение системы. Когда это происходит, цикл обратной связи работает для поддержания новых настроек. Примером этого является артериальное давление: со временем нормальное или заданное значение артериального давления может повышаться в результате продолжающегося повышения артериального давления. Тело больше не распознает высоту как ненормальную, и не предпринимается никаких попыток вернуться к нижней заданной точке. Результатом является регулярное повышение артериального давления, которое может нанести вред организму. Лекарства могут снизить кровяное давление и уменьшить заданное значение в организме до более здорового уровня. Это известно как процесс изменения заданного значения в контуре обратной связи.

Изменения могут быть внесены в группу систем органов тела для поддержания заданного значения в другой системе. Это называется акклиматизацией. Это происходит, например, когда животное мигрирует на большую высоту, чем та, к которой оно было первоначально привыкло. Чтобы приспособиться к более низкому уровню кислорода на большой высоте, организм увеличивает количество эритроцитов, циркулирующих в крови, чтобы обеспечить достаточную доставку кислорода к тканям. В качестве еще одного примера акклиматизации можно привести то, что у некоторых животных наблюдаются сезонные изменения в шерсти: более тяжелая шерсть зимой обеспечивает адекватное удержание тепла, а более легкая шерсть летом помогает удерживать температуру тела от повышения до вредного уровня.

Этот текст адаптирован из Openstax, Biology 2e, раздел 33.3: Гомеостаз