Geschichte der Entwicklung der Homöostaselehre

K. Bernard und seine Rolle bei der Entwicklung der Lehre von der inneren Umwelt

Homöostatische Prozesse im Körper als Prozesse, die die Konstanz seiner inneren Umgebung gewährleisten, wurden erstmals Mitte des 19. Jahrhunderts vom französischen Naturforscher und Physiologen C. Bernard betrachtet. Der Begriff selbst Homöostase wurde erst 1929 vom amerikanischen Physiologen W. Cannon vorgeschlagen.

Bei der Entstehung der Homöostaselehre spielte C. Bernards Idee die führende Rolle, dass es für einen lebenden Organismus „eigentlich zwei Umgebungen gibt: eine äußere Umgebung, in der sich der Organismus befindet, die andere innere Umgebung, in der Gewebeelemente leben.“ .“ Im Jahr 1878 formulierte der Wissenschaftler das Konzept der Konstanz der Zusammensetzung und Eigenschaften der inneren Umgebung. Der Kerngedanke dieses Konzepts war die Idee, dass die innere Umgebung nicht nur aus Blut, sondern auch aus allen daraus entstehenden plasmatischen und Blastomatikflüssigkeiten besteht. „Die innere Umgebung“, schrieb K. Bernard, „... wird aus allen Bestandteilen des Blutes gebildet – stickstoffhaltigen und nicht stickstoffhaltigen, Proteinen, Fibrin, Zucker, Fett usw., ... mit Ausnahme von Blut.“ Kügelchen, die bereits eigenständige organische Elemente sind.“

Die innere Umgebung umfasst nur die flüssigen Bestandteile des Körpers, die alle Gewebeelemente waschen, d.h. Blutplasma, Lymphe und Gewebeflüssigkeit. C. Bernard betrachtete die Eigenschaft der inneren Umgebung als „in direktem Kontakt mit den anatomischen Elementen eines Lebewesens“. Er stellte fest, dass bei der Untersuchung der physiologischen Eigenschaften dieser Elemente die Bedingungen ihrer Manifestation und ihre Abhängigkeit von der Umwelt berücksichtigt werden müssen.

Der Wissenschaftler glaubte zu Recht, dass die Manifestationen des Lebens durch einen Konflikt zwischen den vorhandenen Kräften des Körpers (Konstitution) und dem Einfluss der äußeren Umgebung verursacht werden. Der Lebenskonflikt im Körper manifestiert sich in Form zweier gegensätzlicher und dialektisch miteinander verbundener Phänomene: Synthese und Verfall. Durch diese Prozesse passt sich der Körper den Umweltbedingungen an bzw. passt sich diesen an.

Eine Analyse der Arbeiten von C. Bernard lässt den Schluss zu, dass alle physiologischen Mechanismen, so unterschiedlich sie auch sein mögen, der Aufrechterhaltung der Konstanz der Lebensbedingungen in der inneren Umgebung dienen. „Die Konstanz der inneren Umwelt ist eine Voraussetzung für ein freies, unabhängiges Leben. Dies wird durch einen Prozess erreicht, der in der inneren Umgebung alle für das Leben der Elemente notwendigen Bedingungen aufrechterhält.“ Die Konstanz der Umwelt setzt eine solche Perfektion des Organismus voraus, in der äußere Variablen jederzeit ausgeglichen und ausgeglichen werden. Für ein flüssiges Medium wurden die Grundbedingungen für seine ständige Aufrechterhaltung ermittelt: das Vorhandensein von Wasser, Sauerstoff, Nährstoffen und eine bestimmte Temperatur.

Die Unabhängigkeit des Lebens von der äußeren Umgebung, von der C. Bernard sprach, ist sehr relativ. Die innere Umgebung steht in engem Zusammenhang mit der äußeren. Darüber hinaus hat es viele Eigenschaften der primären Umgebung beibehalten, in der das Leben einst entstand. Lebewesen schlossen das Meerwasser sozusagen in ein System von Blutgefäßen ein und verwandelten die ständig schwankende äußere Umgebung in eine innere Umgebung, deren Konstanz durch spezielle physiologische Mechanismen geschützt wird.

Die Hauptfunktion der inneren Umgebung besteht darin, „organische Elemente miteinander und mit der äußeren Umgebung in Beziehung zu setzen“. K. Bernard erklärte, dass aufgrund ihrer qualitativen und quantitativen Unterschiede innerhalb und außerhalb der Zellen ein ständiger Stoffaustausch zwischen der inneren Umgebung und den Zellen des Körpers stattfindet. Die innere Umgebung wird vom Körper selbst geschaffen und die Konstanz seiner Zusammensetzung wird durch die Verdauungs-, Atmungs-, Ausscheidungsorgane usw. aufrechterhalten, deren Hauptfunktion darin besteht, „die allgemeine Nährflüssigkeit“ für die Zellen des Körpers vorzubereiten Körper. Die Aktivität dieser Organe wird durch das Nervensystem und mit Hilfe „speziell hergestellter Substanzen“ reguliert. Dies „enthält einen kontinuierlichen Kreis gegenseitiger Einflüsse, die eine lebenswichtige Harmonie bilden.“

So gab C. Bernard bereits in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts die korrekte wissenschaftliche Definition der inneren Umgebung des Körpers, identifizierte seine Elemente, beschrieb seine Zusammensetzung, Eigenschaften und seinen evolutionären Ursprung und betonte seine Bedeutung für die Sicherung des Lebens des Körpers Körper.

Die Lehre der Homöostase von W. Cannon

Im Gegensatz zu K. Bernard, dessen Schlussfolgerungen auf breiten biologischen Verallgemeinerungen beruhten, kam W. Cannon mit einer anderen Methode zu dem Schluss über die Bedeutung der Konstanz der inneren Umgebung des Körpers: auf der Grundlage experimenteller physiologischer Studien. Der Wissenschaftler machte darauf aufmerksam, dass das Leben von Tieren und Menschen trotz recht häufiger Nebenwirkungen über viele Jahre hinweg normal verläuft.

W. Cannon stellte fest, dass die im Körper aufrechterhaltenen konstanten Bedingungen aufgerufen werden könnten Gleichgewicht. Allerdings hatte dieses Wort bisher eine ganz bestimmte Bedeutung: Es bezeichnet den wahrscheinlichsten Zustand eines isolierten Systems, in dem alle bekannten Kräfte gegenseitig ausgeglichen sind, daher hängen die Parameter des Systems im Gleichgewichtszustand nicht von der Zeit ab, und es gibt keine Materie- oder Energieströme im System. Im Körper laufen ständig komplexe koordinierte physiologische Prozesse ab, die die Stabilität seiner Zustände gewährleisten. Ein Beispiel ist die koordinierte Aktivität von Gehirn, Nerven, Herz, Lunge, Nieren, Milz und anderen inneren Organen und Systemen. Daher schlug W. Cannon eine besondere Bezeichnung für solche Staaten vor – Homöostase. Dieses Wort bedeutet keineswegs etwas Gefrorenes und Unbewegliches. Damit ist ein Zustand gemeint, der sich ändern kann, aber dennoch relativ konstant bleibt.

Begriff Homöostase gebildet aus zwei griechischen Wörtern: Homoios– ähnlich, ähnlich und Stase- Stehen, Unbeweglichkeit. Bei der Interpretation dieses Begriffs betonte W. Cannon, dass das Wort Stase impliziert nicht nur einen stabilen Zustand, sondern auch einen Zustand, der zu diesem Phänomen und dem Wort führt Homoios weist auf die Ähnlichkeit und Ähnlichkeit von Phänomenen hin.

Der Begriff der Homöostase umfasst nach W. Cannon auch physiologische Mechanismen, die für die Stabilität von Lebewesen sorgen. Diese besondere Stabilität zeichnet sich nicht durch die Stabilität von Prozessen aus, im Gegenteil, sie sind dynamisch und verändern sich ständig, jedoch sind Schwankungen der physiologischen Indikatoren unter „normalen“ Bedingungen recht streng begrenzt.

Später zeigte W. Cannon, dass alle Stoffwechselprozesse und die Grundbedingungen, unter denen die wichtigsten lebenswichtigen Funktionen des Körpers ausgeführt werden – Körpertemperatur, Konzentration von Glukose und Mineralsalzen im Blutplasma, Druck in Blutgefäßen – sehr stark schwanken enge Grenzen in der Nähe bestimmter Durchschnittswerte – physiologische Konstanten Die Aufrechterhaltung dieser Konstanten im Körper ist eine Existenzvoraussetzung.

W. Cannon identifiziert und klassifiziert Hauptbestandteile der Homöostase. Er verwies auf sie Materialien, die zelluläre Bedürfnisse erfüllen(Materialien, die für Wachstum, Wiederherstellung und Reproduktion notwendig sind – Glukose, Proteine, Fette; Wasser; Natrium-, Kaliumchloride und andere Salze; Sauerstoff; regulatorische Verbindungen) und physikalische und chemische Faktoren, die die Zellaktivität beeinflussen (osmotischer Druck, Temperatur, Konzentration von Wasserstoffionen usw.). Im gegenwärtigen Entwicklungsstadium des Wissens über die Homöostase wurde diese Klassifizierung erweitert Mechanismen, die die strukturelle Konstanz der inneren Umgebung des Körpers sowie die strukturelle und funktionelle Integrität gewährleisten der ganze Körper. Diese beinhalten:

a) Vererbung;
b) Regeneration und Reparatur;
c) immunbiologische Reaktivität.

Bedingungen automatisch Aufrechterhaltung der Homöostase Laut W. Cannon sind:

– ein einwandfrei funktionierendes Alarmsystem, das zentrale und periphere Regulierungsgeräte über alle Veränderungen informiert, die die Homöostase gefährden;
– das Vorhandensein von Korrekturmaßnahmen, die rechtzeitig wirksam werden und den Beginn dieser Änderungen verzögern.

E. Pfluger, S. Riche, I.M. Auch Sechenov, L. Frederick, D. Haldane und andere Forscher der Wende vom 19. zum 20. Jahrhundert näherten sich der Idee der Existenz physiologischer Mechanismen, die die Stabilität des Körpers gewährleisten, und verwendeten ihre eigene Terminologie. Der am weitesten verbreitete Begriff sowohl unter Physiologen als auch unter Wissenschaftlern anderer Fachgebiete ist jedoch Homöostase, vorgeschlagen von W. Cannon, um die Zustände und Prozesse zu charakterisieren, die eine solche Fähigkeit schaffen.

Für die Biowissenschaften ist es für das Verständnis der Homöostase nach W. Cannon wertvoll, dass lebende Organismen als offene Systeme betrachtet werden, die viele Verbindungen zur Umwelt haben. Diese Verbindungen werden über die Atmungs- und Verdauungsorgane, Oberflächenrezeptoren, Nerven- und Muskelsysteme usw. hergestellt. Veränderungen in der Umwelt wirken sich direkt oder indirekt auf diese Systeme aus und verursachen entsprechende Veränderungen in ihnen. Allerdings gehen diese Effekte in der Regel nicht mit großen Abweichungen von der Norm einher und verursachen keine schwerwiegenden Störungen physiologischer Prozesse.

Beitrag von L.S. Stern bei der Entwicklung von Ideen zur Homöostase

Gleichzeitig mit W. Cannon formulierte der russische Physiologe L.S. 1929 in Russland seine Ideen über die Mechanismen zur Aufrechterhaltung der Konstanz der inneren Umgebung. Stern. „Im Gegensatz zu den einfachsten, komplexeren vielzelligen Organismen erfolgt der Austausch mit der Umwelt über das sogenannte Medium, aus dem einzelne Gewebe und Organe das benötigte Material beziehen und in das sie die Produkte ihres Stoffwechsels abgeben. ... Da sich einzelne Körperteile (Organe und Gewebe) differenzieren und entwickeln, muss jedes Organ und jedes Gewebe über ein eigenes unmittelbares Nährmedium verfügen, dessen Zusammensetzung und Eigenschaften den strukturellen und funktionellen Eigenschaften des jeweiligen Organs entsprechen müssen. Diese unmittelbare nährstoffreiche oder intime Umgebung muss eine gewisse Konstanz aufweisen, um die normale Funktion des gewaschenen Organs sicherzustellen. ... Der unmittelbare Nährboden einzelner Organe und Gewebe ist die Interzellular- oder Gewebeflüssigkeit.“

L.S. Stern stellte fest, dass die Konstanz der Zusammensetzung und Eigenschaften nicht nur von Blut, sondern auch von Gewebeflüssigkeit für die normale Funktion von Organen und Geweben wichtig ist. Sie zeigte Vorhandensein histohämatologischer Barrieren– physiologische Barrieren, die Blut und Gewebe trennen. Diese Formationen bestehen ihrer Meinung nach aus Kapillarendothel, Basalmembran, Bindegewebe und zellulären Lipoproteinmembranen. Die selektive Durchlässigkeit von Barrieren trägt zur Aufrechterhaltung der Homöostase und der bekannten Spezifität der inneren Umgebung bei, die für die normale Funktion eines bestimmten Organs oder Gewebes erforderlich ist. Vorgeschlagen und begründet von L.S. Sterns Theorie der Barrieremechanismen ist ein grundlegend neuer Beitrag zur Lehre der inneren Umwelt.

Histohämatisch , oder Gefäßgewebe , Barriere - Dies ist im Wesentlichen ein physiologischer Mechanismus, der die relative Konstanz der Zusammensetzung und Eigenschaften der Umgebung des Organs und der Zelle bestimmt. Es erfüllt zwei wichtige Funktionen: regulierende und schützende, d. h. sorgt für die Regulierung der Zusammensetzung und Eigenschaften der organ- und zelleigenen Umgebung und schützt sie vor dem Eindringen von Substanzen, die dem jeweiligen Organ oder dem gesamten Organismus fremd sind, aus dem Blut.

Histohämatische Barrieren sind in fast allen Organen vorhanden und haben entsprechende Namen: Blut-Hirn-, hämatoophthalmische, hämatolabyrinthische, hämatoliquore, hämatolymphatische, hämatopulmonale und hämatopleurale, hämatorenale sowie die „Blut-Gonaden“-Schranke (z. B. hämatotestikulär). usw.

Moderne Ideen zur Homöostase

Die Idee der Homöostase erwies sich im gesamten 20. Jahrhundert als sehr fruchtbar. Es wurde von vielen in- und ausländischen Wissenschaftlern entwickelt. Allerdings gibt es für dieses Konzept in der Biowissenschaft noch immer keine klare terminologische Definition. In der wissenschaftlichen und pädagogischen Literatur findet man entweder Äquivalenzen der Begriffe „innere Umgebung“ und „Homöostase“ oder unterschiedliche Interpretationen des Begriffs „Homöostase“.

Innere Umgebung des Körpers Als Gesamtheit der zirkulierenden Flüssigkeiten des Körpers wird bezeichnet: Blut, Lymphe, interzelluläre (Gewebe-)Flüssigkeit, die Zellen und Strukturgewebe wäscht und am Stoffwechsel sowie an chemischen und physikalischen Umwandlungen beteiligt ist. Zu den Bestandteilen der inneren Umgebung gehört auch die intrazelluläre Flüssigkeit (Cytosol), da sie direkt die Umgebung ist, in der die Hauptreaktionen des Zellstoffwechsels stattfinden. Das Volumen des Zytoplasmas im erwachsenen menschlichen Körper beträgt etwa 30 Liter, die Interzellularflüssigkeit beträgt etwa 10 Liter und das Blut und die Lymphe, die den intravaskulären Raum einnehmen, betragen 4–5 Liter.

In einigen Fällen wird der Begriff „Homöostase“ verwendet, um die Konstanz der inneren Umgebung und die Fähigkeit des Körpers, diese bereitzustellen, zu bezeichnen. Homöostase ist eine relative dynamische Konstanz der inneren Umgebung, die innerhalb genau definierter Grenzen schwankt, und die Stabilität (Stabilität) der grundlegenden physiologischen Funktionen des Körpers. In anderen Fällen werden unter Homöostase physiologische Prozesse oder Kontrollsysteme verstanden, die die lebenswichtigen Funktionen des Körpers regulieren, koordinieren und korrigieren, um einen stabilen Zustand aufrechtzuerhalten.

Somit wird die Definition des Konzepts der Homöostase von zwei Seiten angegangen. Unter Homöostase versteht man einerseits die quantitative und qualitative Konstanz physikalisch-chemischer und biologischer Parameter. Andererseits wird Homöostase als eine Reihe von Mechanismen definiert, die die Konstanz der inneren Umgebung des Körpers aufrechterhalten.

Eine Analyse der in der Biologie- und Referenzliteratur verfügbaren Definitionen ermöglichte es, die wichtigsten Aspekte dieses Konzepts hervorzuheben und eine allgemeine Definition zu formulieren: Homöostase ist ein Zustand relativen dynamischen Gleichgewichts des Systems, der durch Selbstregulierungsmechanismen aufrechterhalten wird. Diese Definition umfasst nicht nur Kenntnisse über die Relativität der Konstanz der inneren Umgebung, sondern zeigt auch die Bedeutung der homöostatischen Mechanismen biologischer Systeme, die diese Konstanz gewährleisten.

Zu den lebenswichtigen Funktionen des Körpers gehören homöostatische Mechanismen ganz unterschiedlicher Art und Wirkung: nervös, humoral-hormonell, Barriere, Kontrolle und Gewährleistung der Konstanz der inneren Umgebung und Wirkung auf verschiedenen Ebenen.

Das Funktionsprinzip homöostatischer Mechanismen

Das Funktionsprinzip homöostatischer Mechanismen, die die Regulierung und Selbstregulierung auf verschiedenen Ebenen der Organisation lebender Materie gewährleisten, wurde von G.N. beschrieben. Kassil. Es werden folgende Regulierungsebenen unterschieden:

1) submolekular;
2) molekular;
3) subzellulär;
4) zellulär;
5) Flüssigkeit (innere Umgebung, humoral-hormonell-ionische Beziehungen, Barrierefunktionen, Immunität);
6) Stoff;
7) nervös (zentrale und periphere Nervenmechanismen, neurohumoral-hormoneller Barrierekomplex);
8) organismisch;
9) Population (Populationen von Zellen, vielzelligen Organismen).

Die elementare homöostatische Ebene biologischer Systeme sollte berücksichtigt werden organismisch. Innerhalb seiner Grenzen werden eine Reihe anderer unterschieden: zytogenetische, somatische, ontogenetische und funktionelle (physiologische) Homöostase, somatische Genostase.

Zytogenetische Homöostase wie morphologische und funktionelle Anpassungsfähigkeit den kontinuierlichen Umbau von Organismen entsprechend den Existenzbedingungen zum Ausdruck bringt. Die Funktionen eines solchen Mechanismus werden direkt oder indirekt vom Erbapparat (Genen) der Zelle übernommen.

Somatische Homöostase– die Richtung der Gesamtverschiebungen in der funktionellen Aktivität des Organismus hin zur Herstellung seiner optimalsten Beziehungen zur Umwelt.

Ontogenetische Homöostase ist die individuelle Entwicklung eines Organismus von der Bildung einer Keimzelle bis zum Tod oder der Beendigung seiner Existenz in seiner früheren Funktion.

Unter funktionelle Homöostase die optimale physiologische Aktivität verschiedener Organe, Systeme und des gesamten Organismus unter bestimmten Umweltbedingungen verstehen. Dazu gehören wiederum: metabolische, respiratorische, verdauungsfördernde, ausscheidende, regulatorische (unter bestimmten Bedingungen optimale neurohumorale Regulation) und psychologische Homöostase.

Somatische Genostase stellt die Kontrolle über die genetische Konstanz der somatischen Zellen dar, aus denen der einzelne Organismus besteht.

Wir können zwischen Kreislauf-, motorischer, sensorischer, psychomotorischer, psychologischer und sogar informationeller Homöostase unterscheiden, die die optimale Reaktion des Körpers auf eingehende Informationen gewährleistet. Es wird eine eigene pathologische Ebene unterschieden - Erkrankungen der Homöostase, d.h. Störung homöostatischer Mechanismen und Regulierungssysteme.

Hämostase als adaptiver Mechanismus

Die Blutstillung ist ein lebenswichtiger Komplex komplexer miteinander verbundener Prozesse und ein integraler Bestandteil des Anpassungsmechanismus des Körpers. Aufgrund der besonderen Rolle des Blutes bei der Aufrechterhaltung der Grundparameter des Körpers wird es als eigenständige Art homöostatischer Reaktionen unterschieden.

Der Hauptbestandteil der Hämostase ist ein komplexes System adaptiver Mechanismen, das die Fließfähigkeit des Blutes in den Gefäßen und seine Gerinnung bei Verletzung ihrer Integrität gewährleistet. Die Hämostase sorgt jedoch nicht nur für die Aufrechterhaltung des flüssigen Zustands des Blutes in den Gefäßen, den Widerstand der Gefäßwände und stoppt Blutungen, sondern beeinflusst auch die Hämodynamik und Gefäßpermeabilität, ist an der Wundheilung sowie an der Entstehung von Entzündungs- und Immunreaktionen beteiligt und hängt mit dem unspezifischen Widerstand des Körpers zusammen.

Das hämostatische System steht in funktioneller Wechselwirkung mit dem Immunsystem. Diese beiden Systeme bilden einen einzigen humoralen Schutzmechanismus, dessen Funktionen einerseits mit dem Kampf um die Reinheit des genetischen Codes und der Vorbeugung verschiedener Krankheiten und andererseits mit der Aufrechterhaltung des flüssigen Zustands verbunden sind Blut im Kreislaufsystem und Blutstillung im Falle einer Verletzung der Integrität der Blutgefäße. Ihre funktionelle Aktivität wird durch das Nerven- und Hormonsystem reguliert.

Das Vorhandensein gemeinsamer Mechanismen zum „Einschalten“ der körpereigenen Abwehrsysteme – Immun, Gerinnung, Fibrinolyse usw. – ermöglicht es uns, sie als ein einziges strukturell und funktionell definiertes System zu betrachten.

Seine Merkmale sind: 1) das Kaskadenprinzip der sequentiellen Aufnahme und Aktivierung von Faktoren bis zur Bildung der endgültigen physiologisch aktiven Substanzen: Thrombin, Plasmin, Kinine; 2) die Möglichkeit, diese Systeme in jedem Teil des Gefäßbetts zu aktivieren; 3) allgemeiner Mechanismus zum Einschalten von Systemen; 4) Rückmeldung im Mechanismus der Interaktion dieser Systeme; 5) die Existenz gemeinsamer Inhibitoren.

Die Sicherstellung der zuverlässigen Funktion des Hämostasesystems erfolgt wie bei anderen biologischen Systemen nach dem allgemeinen Grundsatz der Zuverlässigkeit. Dies bedeutet, dass die Zuverlässigkeit des Systems durch die Redundanz von Steuerelementen und deren dynamisches Zusammenspiel, die Verdoppelung von Funktionen oder die Austauschbarkeit von Steuerelementen mit einer perfekten schnellen Rückkehr in den vorherigen Zustand, die Fähigkeit zur dynamischen Selbstorganisation und die Suche nach erreicht wird stabile Staaten.

Flüssigkeitszirkulation zwischen Zell- und Geweberäumen sowie Blut- und Lymphgefäßen

Zelluläre Homöostase

Den wichtigsten Platz bei der Selbstregulierung und Erhaltung der Homöostase nimmt die zelluläre Homöostase ein. Es heißt auch Zellautoregulation.

Weder das Hormon- noch das Nervensystem sind grundsätzlich in der Lage, die Konstanz der Zusammensetzung des Zytoplasmas einer einzelnen Zelle aufrechtzuerhalten. Jede Zelle eines vielzelligen Organismus verfügt über einen eigenen Mechanismus zur Autoregulation von Prozessen im Zytoplasma.

Die führende Stelle bei dieser Regulierung kommt der äußeren Zytoplasmamembran zu. Es sorgt für die Übertragung chemischer Signale in und aus der Zelle, verändert deren Permeabilität, ist an der Regulierung der Elektrolytzusammensetzung der Zelle beteiligt und übernimmt die Funktion biologischer „Pumpen“.

Homöostaten und technische Modelle homöostatischer Prozesse

In den letzten Jahrzehnten begann man, das Problem der Homöostase aus der Perspektive der Kybernetik – der Wissenschaft von der gezielten und optimalen Steuerung komplexer Prozesse – zu betrachten. Biologische Systeme wie Zellen, Gehirne, Organismen, Populationen und Ökosysteme funktionieren nach denselben Gesetzen.

Der Begründer der Kontrolltheorie in lebenden Objekten ist N. Wiener. Seine Ideen basieren auf dem Prinzip der Selbstregulierung – der automatischen Aufrechterhaltung der Konstanz oder Änderung entsprechend dem erforderlichen Gesetz des regulierten Parameters. Die Idee der automatischen Steuerung wurde jedoch lange vor N. Wiener und W. Cannon von I.M. geäußert. Sechenov: „...im tierischen Körper können Regulatoren nur automatisch sein, d.h. durch veränderte Bedingungen im Zustand oder Fortschritt der Maschine (des Organismus) in Aktion gesetzt werden und Aktivitäten entwickeln, durch die diese Unregelmäßigkeiten beseitigt werden.“ Dieser Satz weist auf die Notwendigkeit sowohl direkter als auch rückkoppelnder Verbindungen hin, die der Selbstregulierung zugrunde liegen.

Die Idee der Selbstregulation in biologischen Systemen wurde von L. Bertalanffy vertieft und weiterentwickelt, der ein biologisches System als „eine geordnete Menge miteinander verbundener Elemente“ verstand. Er betrachtete auch den allgemeinen biophysikalischen Mechanismus der Homöostase im Kontext offener Systeme. Basierend auf den theoretischen Ideen von L. Bertalanffy hat sich in der Biologie eine neue Richtung herausgebildet, genannt Systemansatz. Die Ansichten von L. Bertalanffy wurden von V.N. geteilt. Novoseltsev, der das Problem der Homöostase als ein Problem der Kontrolle der Stoff- und Energieströme darstellte, die ein offenes System mit der Umwelt austauscht.

Der erste Versuch, die Homöostase zu modellieren und mögliche Kontrollmechanismen zu etablieren, wurde von U.R. unternommen. Ashby. Er entwarf ein künstliches selbstregulierendes Gerät namens „Homöostat“. Homeostat U.R. Ashby stellte ein System potentiometrischer Schaltkreise dar und reproduzierte nur die funktionalen Aspekte des Phänomens. Dieses Modell konnte das Wesen der Prozesse, die der Homöostase zugrunde liegen, nicht angemessen widerspiegeln.

Den nächsten Schritt in der Entwicklung der Homöostatik machte S. Beer, der auf zwei neue grundlegende Punkte hinwies: das hierarchische Prinzip des Aufbaus homöostatischer Systeme zur Steuerung komplexer Objekte und das Prinzip der Überlebensfähigkeit. S. Beer versuchte, bestimmte homöostatische Prinzipien bei der praktischen Entwicklung organisierter Kontrollsysteme anzuwenden und identifizierte einige kybernetische Analogien zwischen einem lebenden System und einer komplexen Produktion.

Eine qualitativ neue Etappe in der Entwicklung dieser Richtung begann nach der Erstellung eines formalen Homöostatmodells durch Yu.M. Gorski. Seine Ansichten entstanden unter dem Einfluss der wissenschaftlichen Ideen von G. Selye, der argumentierte: „... wenn es möglich ist, Widersprüche in Modelle einzubeziehen, die die Arbeit lebender Systeme widerspiegeln, und gleichzeitig zu verstehen, warum die Natur beim Schaffen ist.“ Lebewesen, diesen Weg eingeschlagen haben, wird dies ein neuer Durchbruch in die Geheimnisse des Lebendigen mit großartigen praktischen Ergebnissen sein.“

Physiologische Homöostase

Die physiologische Homöostase wird durch das autonome und somatische Nervensystem aufrechterhalten, einen Komplex humoral-hormoneller und ionischer Mechanismen, die das physikalisch-chemische System des Körpers bilden, sowie durch das Verhalten, bei dem sowohl erbliche Formen als auch erworbene individuelle Erfahrungen eine Rolle spielen ist wichtig.

Die Idee der führenden Rolle des autonomen Nervensystems, insbesondere seiner sympathoadrenalen Abteilung, wurde in den Werken von E. Gelgorn, B.R. entwickelt. Hess, W. Cannon, L.A. Orbeli, A.G. Ginetsinsky und andere. Die organisierende Rolle des Nervenapparates (das Prinzip des Nervismus) liegt der russischen physiologischen Schule von I.P. zugrunde. Pavlova, I.M. Sechenova, A.D. Speransky.

Humoral-hormonelle Theorien (das Prinzip des Humoralismus) wurden im Ausland in den Werken von G. Dale, O. Levy, G. Selye, C. Sherrington und anderen entwickelt. Russische Wissenschaftler I.P. widmeten diesem Problem große Aufmerksamkeit. Razenkov und L.S. Stern.

Das angesammelte kolossale Faktenmaterial, das verschiedene Erscheinungsformen der Homöostase in lebenden, technischen, sozialen und ökologischen Systemen beschreibt, erfordert eine Untersuchung und Betrachtung aus einer einheitlichen methodischen Perspektive. Die einheitliche Theorie, die alle unterschiedlichen Ansätze zum Verständnis der Mechanismen und Erscheinungsformen der Homöostase verbinden konnte, wurde Theorie funktionaler Systeme, erstellt von P.K. Anochin. In seinen Ansichten orientierte sich der Wissenschaftler an den Vorstellungen von N. Wiener über selbstorganisierende Systeme.

Moderne wissenschaftliche Erkenntnisse über die Homöostase des gesamten Organismus basieren darauf, sie als eine freundliche und koordinierte selbstregulierende Aktivität verschiedener Funktionssysteme zu verstehen, die durch quantitative und qualitative Änderungen ihrer Parameter während physiologischer, physikalischer und chemischer Prozesse gekennzeichnet ist.

Der Mechanismus zur Aufrechterhaltung der Homöostase ähnelt einem Pendel (Waage). Zunächst muss das Zytoplasma der Zelle eine konstante Zusammensetzung aufweisen – Homöostase der 1. Stufe (siehe Abbildung). Dafür sorgen die Mechanismen der Homöostase der 2. Stufe – zirkulierende Flüssigkeiten, die innere Umgebung. Ihre Homöostase wiederum ist mit vegetativen Systemen zur Stabilisierung der Zusammensetzung der ankommenden Substanzen, Flüssigkeiten und Gase und der Freisetzung der endgültigen Stoffwechselprodukte verbunden – Stufe 3. Somit sind Temperatur, Wassergehalt und Konzentrationen von Elektrolyten, Sauerstoff und Kohlendioxid sowie die Die Menge an Nährstoffen wird auf einem relativ konstanten Niveau gehalten und Stoffwechselprodukte ausgeschieden.

Die vierte Stufe der Aufrechterhaltung der Homöostase ist das Verhalten. Dazu gehören neben angemessenen Reaktionen auch Emotionen, Motivation, Gedächtnis und Denken. Die vierte Stufe interagiert aktiv mit der vorherigen, baut darauf auf und beeinflusst sie. Bei Tieren drückt sich das Verhalten in der Wahl von Nahrung, Futterplätzen, Nistplätzen, täglichen und saisonalen Wanderungen usw. aus, deren Kern der Wunsch nach Frieden und die Wiederherstellung eines gestörten Gleichgewichts ist.

Homöostase ist also:

1) der Zustand der inneren Umgebung und ihrer Eigenschaften;
2) eine Reihe von Reaktionen und Prozessen, die die Konstanz der inneren Umgebung aufrechterhalten;
3) die Fähigkeit des Körpers, Umweltveränderungen zu widerstehen;
4) Existenzbedingung, Freiheit und Unabhängigkeit des Lebens: „Die Beständigkeit der inneren Umgebung ist eine Bedingung für ein freies Leben“ (C. Bernard).

Unter den Eigenschaften, die Lebewesen innewohnen, wird die Homöostase erwähnt. Dieses Konzept bezieht sich auf die relative Konstanz, die für einen Organismus charakteristisch ist. Es lohnt sich, im Detail zu verstehen, warum Homöostase notwendig ist, was sie ist und wie sie sich manifestiert.

Homöostase ist eine Eigenschaft eines lebenden Organismus, die es ihm ermöglicht, wichtige Eigenschaften innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. Für ein normales Funktionieren ist die Konstanz der internen Umgebung und der einzelnen Indikatoren erforderlich.

Äußere Einflüsse und ungünstige Faktoren führen zu Veränderungen, die sich negativ auf den Allgemeinzustand auswirken. Aber der Körper ist in der Lage, sich von selbst zu erholen und seine Eigenschaften wieder auf ein optimales Niveau zu bringen. Dies geschieht aufgrund der betreffenden Immobilie.

Wenn man das Konzept der Homöostase betrachtet und herausfindet, was es ist, muss festgestellt werden, wie diese Eigenschaft verwirklicht wird. Der einfachste Weg, dies zu verstehen, besteht darin, Zellen als Beispiel zu verwenden. Jedes ist ein System, das durch Mobilität gekennzeichnet ist. Unter dem Einfluss bestimmter Umstände können sich seine Eigenschaften ändern.

Für eine normale Funktion muss eine Zelle über die Eigenschaften verfügen, die für ihre Existenz optimal sind. Weichen die Indikatoren von der Norm ab, nimmt die Vitalität ab. Um den Tod zu verhindern, müssen alle Immobilien in ihren ursprünglichen Zustand zurückversetzt werden.

Darum geht es bei der Homöostase. Es neutralisiert alle Veränderungen, die durch die Wirkung auf die Zelle entstehen.

Definition

Lassen Sie uns definieren, was diese Eigenschaft eines lebenden Organismus ist. Ursprünglich wurde dieser Begriff verwendet, um die Fähigkeit zu beschreiben, ein konstantes inneres Umfeld aufrechtzuerhalten. Wissenschaftler gingen davon aus, dass dieser Prozess nur die Interzellularflüssigkeit, das Blut und die Lymphe betrifft.

Es ist ihre Konstanz, die es dem Körper ermöglicht, einen stabilen Zustand aufrechtzuerhalten. Später stellte sich jedoch heraus, dass eine solche Fähigkeit jedem offenen System innewohnt.

Die Definition der Homöostase hat sich geändert. Dies ist nun die Bezeichnung für die Selbstregulierung eines offenen Systems, die darin besteht, das dynamische Gleichgewicht durch die Umsetzung koordinierter Reaktionen aufrechtzuerhalten. Dank ihnen hält das System relativ konstante Parameter aufrecht, die für ein normales Leben notwendig sind.

Dieser Begriff wurde nicht nur in der Biologie verwendet. Es hat Anwendung in der Soziologie, Psychologie, Medizin und anderen Wissenschaften gefunden. Jeder von ihnen hat seine eigene Interpretation dieses Konzepts, aber sie haben ein gemeinsames Wesen – Beständigkeit.

Eigenschaften

Um zu verstehen, was genau als Homöostase bezeichnet wird, müssen Sie die Merkmale dieses Prozesses herausfinden.

Das Phänomen weist folgende Merkmale auf:

1. Streben nach Gleichgewicht. Alle Parameter eines offenen Systems müssen miteinander übereinstimmen.
2. Identifizieren von Anpassungsmöglichkeiten. Bevor die Parameter geändert werden, muss das System feststellen, ob eine Anpassung an die veränderten Lebensbedingungen möglich ist. Dies geschieht durch Analyse.
3. Unvorhersehbarkeit der Ergebnisse. Die Regulierung von Indikatoren führt nicht immer zu positiven Veränderungen.

Bei dem betrachteten Phänomen handelt es sich um einen komplexen Prozess, dessen Umsetzung von verschiedenen Umständen abhängt. Sein Auftreten wird durch die Eigenschaften eines offenen Systems und die Besonderheiten seiner Betriebsbedingungen bestimmt.

Anwendung in der Biologie

Dieser Begriff wird nicht nur in Bezug auf Lebewesen verwendet. Es wird in verschiedenen Bereichen eingesetzt. Um besser zu verstehen, was Homöostase ist, müssen Sie herausfinden, welche Bedeutung Biologen ihr beimessen, da sie in diesem Bereich am häufigsten verwendet wird.

Diese Wissenschaft schreibt diese Eigenschaft ausnahmslos allen Lebewesen zu, unabhängig von ihrer Struktur. Es ist charakteristisch, dass es einzellig und mehrzellig ist. Bei einzelligen Organismen äußert es sich in der Aufrechterhaltung einer konstanten inneren Umgebung.

Bei Organismen mit komplexerer Struktur betrifft dieses Merkmal einzelne Zellen, Gewebe, Organe und Systeme. Zu den Parametern, die konstant sein müssen, gehören die Körpertemperatur, die Blutzusammensetzung und der Enzymgehalt.

Unter Homöostase versteht man in der Biologie nicht nur die Erhaltung der Konstanz, sondern auch die Fähigkeit des Körpers, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen.

Biologen unterscheiden zwei Arten von Lebewesen:

1. Konformation, bei der die Eigenschaften des Organismus unabhängig von den Bedingungen erhalten bleiben. Dazu gehören Warmblüter.
2. Regulatorisch, auf Veränderungen in der äußeren Umgebung reagieren und sich an diese anpassen. Dazu gehören Amphibien.

Bei Verstößen in diesem Bereich wird keine Erholung oder Anpassung beobachtet. Der Körper wird verletzlich und kann sterben.

Wie passiert es beim Menschen?

Der menschliche Körper besteht aus einer Vielzahl miteinander verbundener Zellen, die Gewebe, Organe und Organsysteme bilden. Durch äußere Einflüsse kann es in jedem System und Organ zu Veränderungen kommen, die Veränderungen im gesamten Körper nach sich ziehen.

Für eine normale Funktion muss der Körper jedoch optimale Eigenschaften beibehalten. Dementsprechend muss es nach jedem Aufprall in seinen ursprünglichen Zustand zurückkehren. Dies geschieht aufgrund der Homöostase.

Diese Eigenschaft beeinflusst Parameter wie:

• Temperatur,
• Nährstoffgehalt
• Säure,
• Blutzusammensetzung,
• Abfallbeseitigung.

Alle diese Parameter beeinflussen den Zustand des Menschen als Ganzes. Von ihnen hängt der normale Ablauf chemischer Reaktionen ab, die zur Erhaltung des Lebens beitragen. Die Homöostase ermöglicht die Wiederherstellung früherer Indikatoren nach jedem Aufprall, ist jedoch nicht die Ursache für adaptive Reaktionen. Diese Eigenschaft ist ein allgemeines Merkmal einer großen Anzahl gleichzeitig ablaufender Prozesse.

Für Blut

Die Bluthomöostase ist eines der Hauptmerkmale, die die Lebensfähigkeit eines Lebewesens beeinflussen. Blut ist seine flüssige Grundlage, da es in jedem Gewebe und jedem Organ vorkommt.

Dadurch werden einzelne Körperteile mit Sauerstoff versorgt und Schadstoffe und Stoffwechselprodukte abtransportiert.

Kommt es zu Störungen im Blut, verschlechtert sich die Leistung dieser Prozesse, was sich auf die Funktion von Organen und Systemen auswirkt. Alle anderen Funktionen hängen von der Konstanz seiner Zusammensetzung ab.

Dieser Stoff muss die folgenden Parameter relativ konstant halten:

• Säuregehalt;
• osmotischer Druck;
• Plasma-Elektrolyt-Verhältnis;
• Menge an Glukose;
• Zellzusammensetzung.

Aufgrund der Fähigkeit, diese Indikatoren innerhalb normaler Grenzen zu halten, verändern sie sich auch unter dem Einfluss pathologischer Prozesse nicht. Geringe Schwankungen sind ihnen inhärent, und das schadet nicht. Sie überschreiten jedoch selten die normalen Werte.

Das ist interessant! Treten in diesem Bereich Störungen auf, kehren die Blutparameter nicht in ihre ursprüngliche Lage zurück. Dies weist auf schwerwiegende Probleme hin. Der Körper ist nicht mehr in der Lage, das Gleichgewicht aufrechtzuerhalten. Dadurch besteht die Gefahr von Komplikationen.

Verwendung in der Medizin

Dieses Konzept wird in der Medizin häufig verwendet. In diesem Bereich ähnelt sein Wesen fast seiner biologischen Bedeutung. Unter diesem Begriff versteht man in der Medizin kompensatorische Prozesse und die Fähigkeit des Körpers zur Selbstregulation.

Dieses Konzept umfasst die Beziehungen und Wechselwirkungen aller an der Umsetzung der Regulierungsfunktion beteiligten Komponenten. Es umfasst Stoffwechselprozesse, Atmung und Blutzirkulation.

Der Unterschied zum medizinischen Begriff besteht darin, dass die Wissenschaft die Homöostase als Hilfsfaktor bei der Behandlung betrachtet. Bei Erkrankungen sind Körperfunktionen durch Organschäden gestört. Dies betrifft den gesamten Körper. Mit Hilfe einer Therapie ist es möglich, die Aktivität des Problemorgans wiederherzustellen. Die betreffende Fähigkeit trägt zur Steigerung ihrer Wirksamkeit bei. Dank der Verfahren bemüht sich der Körper selbst, pathologische Phänomene zu beseitigen und versucht, normale Parameter wiederherzustellen.

Fehlen hierfür Möglichkeiten, wird ein Anpassungsmechanismus aktiviert, der sich in einer Entlastung des geschädigten Organs äußert. Dadurch können Sie Schäden reduzieren und ein aktives Fortschreiten der Krankheit verhindern. Wir können sagen, dass ein Konzept wie die Homöostase in der Medizin aus praktischer Sicht betrachtet wird.

Wikipedia

Die Bedeutung eines Begriffs oder eines Merkmals eines Phänomens wird am häufigsten aus Wikipedia gelernt. Sie untersucht dieses Konzept ausführlich, aber im einfachsten Sinne: Sie nennt es den Wunsch des Körpers nach Anpassung, Entwicklung und Überleben.

Dieser Ansatz erklärt sich aus der Tatsache, dass es für ein Lebewesen ohne diese Eigenschaft schwierig sein wird, sich an veränderte Umweltbedingungen anzupassen und sich in die richtige Richtung zu entwickeln.

Und wenn es zu Funktionsstörungen kommt, stirbt das Lebewesen einfach, da es nicht in den Normalzustand zurückkehren kann.

Wichtig! Damit der Prozess ablaufen kann, ist es notwendig, dass alle Organe und Systeme harmonisch funktionieren. Dadurch wird sichergestellt, dass alle Vitalparameter im Normbereich bleiben. Wenn ein bestimmter Indikator nicht reguliert werden kann, deutet dies auf Probleme bei der Umsetzung dieses Prozesses hin.

Beispiele

Beispiele für dieses Phänomen werden Ihnen helfen zu verstehen, was Homöostase im Körper ist. Eine davon ist die Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur. Einige Änderungen sind damit verbunden, aber sie sind geringfügig. Ein gravierender Temperaturanstieg wird nur bei Vorliegen von Krankheiten beobachtet. Ein weiteres Beispiel sind Blutdruckmessungen. Aufgrund gesundheitlicher Probleme kommt es zu einem deutlichen Anstieg oder Rückgang der Indikatoren. Gleichzeitig strebt der Körper danach, zu normalen Eigenschaften zurückzukehren.

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Fassen wir es zusammen

Die untersuchte Eigenschaft ist eine der Schlüsseleigenschaften für das normale Funktionieren und die Erhaltung des Lebens; es ist die Fähigkeit, optimale Indikatoren lebenswichtiger Parameter wiederherzustellen. Veränderungen in ihnen können unter dem Einfluss äußerer Einflüsse oder Pathologien auftreten. Dank dieser Fähigkeit können Lebewesen äußeren Einflüssen widerstehen.

Ein biologisches System beliebiger Komplexität, von subzellulären Strukturen über Funktionssysteme bis hin zum gesamten Organismus, zeichnet sich durch die Fähigkeit zur Selbstorganisation und Selbstregulierung aus. Die Fähigkeit zur Selbstorganisation manifestiert sich in einer Vielzahl von Zellen und Organen in Gegenwart eines allgemeinen Prinzips der Elementarstruktur (Membranen, Organellen usw.). Die Selbstregulierung wird durch Mechanismen gewährleistet, die dem Wesen des Lebewesens innewohnen.

Der menschliche Körper besteht aus Organen, die zur Erfüllung ihrer Funktionen meist mit anderen verbunden sind und so Funktionssysteme bilden. Dafür benötigen Strukturen jeglicher Komplexität, vom Molekül bis zum gesamten Organismus, Regulierungssysteme. Diese Systeme gewährleisten das Zusammenspiel verschiedener Strukturen bereits im physiologischen Ruhezustand. Besonders wichtig sind sie im aktiven Zustand, wenn der Körper mit einer sich verändernden äußeren Umgebung interagiert, da jede Veränderung eine angemessene Reaktion des Körpers erfordert. In diesem Fall ist eine der zwingenden Bedingungen für Selbstorganisation und Selbstregulierung die Erhaltung der konstanten Bedingungen der für den Körper charakteristischen inneren Umgebung, die mit dem Konzept der Homöostase bezeichnet wird.

Rhythmus physiologischer Funktionen. Physiologische Lebensprozesse verlaufen auch unter Bedingungen völliger physiologischer Ruhe mit unterschiedlicher Aktivität. Ihre Verstärkung oder Schwächung erfolgt unter dem Einfluss eines komplexen Zusammenspiels exogener und endogener Faktoren, das als „biologische Rhythmen“ bezeichnet wird. Darüber hinaus schwankt die Periodizität der Schwankungen verschiedener Funktionen in äußerst weiten Grenzen und reicht von einem Zeitraum von bis zu 0,5 Stunden bis hin zu mehrtägigen und sogar mehrjährigen Zeiträumen.

Konzept der Homöostase

Das effiziente Funktionieren biologischer Prozesse erfordert bestimmte Bedingungen, von denen die meisten konstant sein müssen. Und je stabiler sie sind, desto zuverlässiger funktioniert das biologische System. Zu diesen Erkrankungen müssen in erster Linie solche gehören, die zur Aufrechterhaltung eines normalen Stoffwechselniveaus beitragen. Dies erfordert die Zufuhr von anfänglichen Stoffwechselbestandteilen und Sauerstoff sowie die Entfernung von Endmetaboliten. Die Effizienz von Stoffwechselprozessen wird durch eine gewisse Intensität intrazellulärer Prozesse sichergestellt, die hauptsächlich durch die Aktivität von Enzymen bestimmt wird. Gleichzeitig hängt die enzymatische Aktivität auch von scheinbar äußeren Faktoren wie beispielsweise der Temperatur ab.

Stabilität ist unter den meisten Bedingungen auf jeder strukturellen und funktionellen Ebene erforderlich, angefangen bei einer einzelnen biochemischen Reaktion, einer Zelle bis hin zu komplexen Funktionssystemen des Körpers. Im wirklichen Leben können diese Bedingungen oft verletzt werden. Das Auftreten von Veränderungen spiegelt sich im Zustand biologischer Objekte und im Ablauf der Stoffwechselprozesse in ihnen wider. Darüber hinaus gilt: Je komplexer die Struktur eines biologischen Systems ist, desto größere Abweichungen von den Standardbedingungen kann es ohne nennenswerte Beeinträchtigung lebenswichtiger Funktionen aushalten. Dies ist auf das Vorhandensein geeigneter Mechanismen im Körper zurückzuführen, die darauf abzielen, die aufgetretenen Veränderungen zu beseitigen. Beispielsweise nimmt die Aktivität enzymatischer Prozesse in einer Zelle mit jedem Temperaturabfall um 10 °C um das Zwei- bis Dreifache ab. Gleichzeitig halten Warmblüter aufgrund des Vorhandenseins von Thermoregulationsmechanismen eine konstante Innentemperatur über einen ziemlich weiten Bereich von Änderungen der Außentemperatur aufrecht. Dadurch bleibt die Stabilität dieser Bedingung für das Auftreten enzymatischer Reaktionen auf einem konstanten Niveau erhalten. Und zum Beispiel kann ein Mensch, der auch über Intelligenz, Kleidung und Wohnung verfügt, lange Zeit bei einer Außentemperatur deutlich unter 0 °C existieren.

Im Laufe der Evolution wurden Anpassungsreaktionen gebildet, die darauf abzielten, konstante Bedingungen in der äußeren Umgebung des Organismus aufrechtzuerhalten. Sie existieren sowohl auf der Ebene einzelner biologischer Prozesse als auch des gesamten Organismus. Jede dieser Bedingungen ist durch entsprechende Parameter gekennzeichnet. Daher kontrollieren Systeme zur Regelung der Konstanz der Bedingungen die Konstanz dieser Parameter. Und wenn diese Parameter aus irgendeinem Grund von der Norm abweichen, sorgen Regulierungsmechanismen dafür, dass sie wieder auf das ursprüngliche Niveau zurückkehren.

Als universelle Eigenschaft eines Lebewesens wird die aktive Aufrechterhaltung der Stabilität der Körperfunktionen trotz äußerer Einflüsse bezeichnet, die diese stören können Homöostase.

Der Zustand eines biologischen Systems hängt auf jeder strukturellen und funktionellen Ebene von einem Komplex von Einflüssen ab. Dieser Komplex besteht aus dem Zusammenspiel vieler Faktoren, sowohl äußerer als auch innerer oder durch darin ablaufende Prozesse gebildeter Faktoren. Der Grad der Belastung durch äußere Faktoren wird durch den entsprechenden Zustand der Umgebung bestimmt: Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Beleuchtung, Druck, Gaszusammensetzung, Magnetfelder usw. Allerdings kann und soll der Körper den Einfluss nicht aller äußeren und inneren Faktoren auf einem konstanten Niveau halten. Die Evolution hat diejenigen ausgewählt, die für die Erhaltung des Lebens notwendiger sind oder für deren Aufrechterhaltung geeignete Mechanismen gefunden wurden.

Konstanten der Homöostaseparameter Sie haben keine klare Konstanz. Auch deren Abweichungen vom Durchschnittsniveau in die eine oder andere Richtung in einer Art „Korridor“ sind möglich. Jeder Parameter hat seine eigenen Grenzen maximal möglicher Abweichungen. Sie unterscheiden sich auch in der Zeit, in der der Körper eine Verletzung eines bestimmten Homöostaseparameters ohne schwerwiegende Folgen überstehen kann. Gleichzeitig kann die bloße Abweichung eines Parameters über den „Korridor“ hinaus zum Absterben der entsprechenden Struktur führen – sei es eine Zelle oder sogar ein Organismus als Ganzes. Normalerweise liegt der pH-Wert des Blutes bei etwa 7,4. Er kann aber zwischen 6,8 und 7,8 schwanken. Der menschliche Körper kann der extremen Abweichung dieses Parameters nur wenige Minuten lang ohne schädliche Folgen standhalten. Ein weiterer homöostatischer Parameter – die Körpertemperatur – kann bei einigen Infektionskrankheiten auf 40 °C und mehr ansteigen und über viele Stunden und sogar Tage auf diesem Niveau bleiben. Daher sind einige Körperkonstanten ziemlich stabil - - harte Konstanten andere haben ein breiteres Schwingungsspektrum - plastische Konstanten.

Veränderungen der Homöostase können unter dem Einfluss beliebiger äußerer Faktoren auftreten und auch endogenen Ursprungs sein: Durch die Intensivierung von Stoffwechselprozessen verändern sich tendenziell die Parameter der Homöostase. Gleichzeitig gewährleistet die Aktivierung der Regulierungssysteme problemlos deren Rückkehr auf ein stabiles Niveau. Wenn diese Prozesse jedoch bei einem gesunden Menschen im Ruhezustand ausgeglichen sind und die Erholungsmechanismen mit einer Leistungsreserve funktionieren, schalten sie sich bei einer starken Änderung der Lebensbedingungen und bei Krankheiten mit maximaler Aktivität ein. Die Verbesserung der Homöostase-Regulationssysteme spiegelt sich auch in der evolutionären Entwicklung wider. Das Fehlen eines Systems zur Aufrechterhaltung einer konstanten Körpertemperatur bei Kaltblütern, was zur Abhängigkeit der Lebensprozesse von variablen Außentemperaturen führte, schränkte ihre evolutionäre Entwicklung stark ein. Das Vorhandensein eines solchen Systems bei warmblütigen Tieren sicherte jedoch ihre Ansiedlung auf dem gesamten Planeten und machte solche Organismen zu wirklich freien Lebewesen mit hohem Evolutionspotential.

Jeder Mensch verfügt wiederum über individuelle funktionelle Fähigkeiten der Homöostase-Regulationssysteme selbst. Dies bestimmt maßgeblich die Schwere der Reaktion des Körpers auf jeden Einfluss und wirkt sich letztendlich auf die Lebenserwartung aus.

Zelluläre Homöostase . Einer der einzigartigen Parameter der Homöostase ist die „genetische Reinheit“ der Zellpopulationen des Körpers. Das körpereigene Immunsystem überwacht die normale Zellproliferation. Wenn es gestört ist oder das Ablesen der genetischen Informationen beeinträchtigt ist, entstehen Zellen, die dem jeweiligen Organismus fremd sind. Das erwähnte System zerstört sie. Man kann sagen, dass ein ähnlicher Mechanismus auch das Eindringen fremder Zellen (Bakterien, Würmer) oder deren Produkte in den Körper bekämpft. Und dafür sorgt auch das Immunsystem (siehe Abschnitt C – „Physiologische Eigenschaften von Leukozyten“).

Mechanismen der Homöostase und ihre Regulation

Systeme, die die Parameter der Homöostase steuern, bestehen aus Mechanismen unterschiedlicher struktureller Komplexität: sowohl relativ einfache Elemente als auch ziemlich komplexe neurohormonelle Komplexe. Metaboliten gelten als einer der einfachsten Mechanismen, von denen einige die Aktivität enzymatischer Prozesse und verschiedener Strukturkomponenten von Zellen und Geweben lokal beeinflussen können. Komplexere Mechanismen (neuroendokrine), die die Interaktion zwischen Organen durchführen, werden aktiviert, wenn einfache nicht mehr ausreichen, um den Parameter auf das erforderliche Niveau zurückzubringen.

In der Zelle kommt es zu lokalen Autoregulationsprozessen mit negativer Rückkopplung. Beispielsweise reichern sich bei intensiver Muskelarbeit durch einen relativen Mangel an 02 NEP-Suboxide und Stoffwechselprodukte in der Skelettmuskulatur an. Sie verschieben den pH-Wert des Sarkoplasmas in den sauren Bereich, was zum Absterben einzelner Strukturen, der gesamten Zelle oder sogar des Organismus führen kann. Wenn der pH-Wert sinkt, ändern sich die Konformationseigenschaften von zytoplasmatischen Proteinen und Membrankomplexen. Letzteres führt zu einer Veränderung des Porenradius, einer Erhöhung der Permeabilität der Membranen (Trennwände) aller subzellulären Strukturen und einer Störung der Ionengradienten.

Die Rolle von Körperflüssigkeiten bei der Homöostase. Die Körperflüssigkeiten gelten als zentrales Bindeglied zur Aufrechterhaltung der Homöostase. Bei den meisten Organen handelt es sich dabei um Blut und Lymphe, beim Gehirn um Blut und Liquor. Eine besonders wichtige Rolle spielt Blut. Darüber hinaus sind die flüssigen Medien einer Zelle ihr Zytoplasma und ihre Interzellularflüssigkeit.

Funktionen flüssiger Medien Die Aufrechterhaltung der Homöostase ist sehr unterschiedlich. Erstens sorgen flüssige Medien für Stoffwechselprozesse im Gewebe. Sie bringen nicht nur lebensnotwendige Stoffe in die Zellen, sondern transportieren auch Stoffwechselprodukte aus ihnen, die sich sonst in hohen Konzentrationen in den Zellen ansammeln können.

Zweitens verfügen flüssige Medien über eigene Mechanismen, die zur Aufrechterhaltung bestimmter Homöostaseparameter erforderlich sind. Beispielsweise mildern Puffersysteme die Verschiebung des Säure-Basen-Zustands, wenn Säuren oder Basen ins Blut gelangen.

Drittens sind flüssige Medien an der Organisation des Homöostase-Kontrollsystems beteiligt. Auch hier gibt es mehrere Mechanismen. Aufgrund des Transports von Metaboliten sind daher entfernte Organe und Systeme (Nieren, Lunge usw.) an der Aufrechterhaltung der Homöostase beteiligt. Darüber hinaus können im Blut enthaltene Metaboliten, die auf die Strukturen und Rezeptoren anderer Organe und Systeme einwirken, komplexe Reflexreaktionen und hormonelle Mechanismen auslösen. Thermorezeptoren reagieren beispielsweise auf „heißes“ oder „kaltes“ Blut und verändern dementsprechend die Aktivität von Organen, die an der Bildung und Übertragung von Wärme beteiligt sind.

Rezeptoren befinden sich auch in den Wänden der Blutgefäße selbst. Sie sind an der Regulierung der chemischen Zusammensetzung des Blutes, seines Volumens und Drucks beteiligt. Bei Reizung der Gefäßrezeptoren beginnen Reflexe, deren Effektor die Organe und Systeme des Körpers sind. Die große Bedeutung des Blutes für die Aufrechterhaltung der Homöostase wurde zur Grundlage für die Bildung eines speziellen Homöostasesystems für viele Parameter des Blutes selbst und seines Volumens. Um sie zu erhalten, gibt es komplexe Mechanismen, die in einem einheitlichen System zur Regulierung der Homöostase des Körpers zusammengefasst sind.

Das oben Gesagte lässt sich am Beispiel einer intensiven Muskelaktivität anschaulich veranschaulichen. Bei seiner Ausführung werden Stoffwechselprodukte in Form von Milchsäure, Brenztraubensäure, Acetessigsäure und anderen Säuren aus der Muskulatur in den Blutkreislauf abgegeben. Saure Metaboliten werden zunächst durch alkalische Blutreserven neutralisiert. Darüber hinaus aktivieren sie durch Reflexmechanismen die Durchblutung und Atmung. Durch die Verbindung dieser Körpersysteme wird einerseits die O2-Versorgung der Muskulatur verbessert und somit die Bildung unteroxidierter Produkte reduziert; Andererseits trägt es dazu bei, die Freisetzung von CO2 über die Lunge, vielen Metaboliten über die Nieren und Schweißdrüsen zu erhöhen.

Homöostase(aus dem Griechischen – ähnlich, identisch + Zustand, Immobilität) – die relative dynamische Konstanz der Zusammensetzung und Eigenschaften der inneren Umgebung und die Stabilität der grundlegenden physiologischen Funktionen eines lebenden Organismus; Aufrechterhaltung der Konstanz der Artenzusammensetzung und der Individuenzahl in Biozönosen; die Fähigkeit einer Population, ein dynamisches Gleichgewicht der genetischen Zusammensetzung aufrechtzuerhalten, das ihre maximale Lebensfähigkeit gewährleistet. ( TSB)

Homöostase- Konstanz der für die Lebensdauer des Systems wesentlichen Eigenschaften bei Störungen in der äußeren Umgebung; ein Zustand relativer Konstanz; relative Unabhängigkeit der inneren Umgebung von äußeren Bedingungen. (Novoseltsev V.N.)

Homöostase - die Fähigkeit eines offenen Systems, die Konstanz seines inneren Zustands durch koordinierte Reaktionen aufrechtzuerhalten, die auf die Aufrechterhaltung des dynamischen Gleichgewichts abzielen.

Der amerikanische Physiologe Walter B. Cannon schlug in seinem Buch The Wisdom of the Body aus dem Jahr 1932 den Begriff als Bezeichnung für „die koordinierten physiologischen Prozesse vor, die die meisten stabilen Zustände des Körpers unterstützen“.

Wort " Homöostase„kann als „die Kraft der Stabilität“ übersetzt werden.

Der Begriff Homöostase wird in der Biologie am häufigsten verwendet. Mehrzellige Organismen müssen für ihre Existenz eine konstante innere Umgebung aufrechterhalten. Viele Ökologen sind davon überzeugt, dass dieses Prinzip auch für die äußere Umwelt gilt. Wenn das System nicht in der Lage ist, sein Gleichgewicht wiederherzustellen, kann es sein, dass es irgendwann nicht mehr funktioniert.
Komplexe Systeme – wie der menschliche Körper – müssen über Homöostase verfügen, um stabil zu bleiben und zu existieren. Diese Systeme müssen nicht nur überleben, sondern sich auch an Umweltveränderungen anpassen und weiterentwickeln.

Homöostatische Systeme haben folgende Eigenschaften:
- Instabilität: Das System testet, wie es sich am besten anpasst.
- Streben nach Gleichgewicht: Die gesamte innere, strukturelle und funktionale Organisation von Systemen trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts bei.
- Unvorhersehbarkeit: Die resultierende Wirkung einer bestimmten Aktion kann oft von der erwarteten abweichen.

Beispiele für Homöostase bei Säugetieren:
- Regulierung der Menge an Mineralien und Wasser im Körper – Osmoregulation. Wird in den Nieren durchgeführt.
- Entfernung von Abfallprodukten aus dem Stoffwechselprozess – Ausscheidung. Es wird von exokrinen Organen durchgeführt – Nieren, Lunge, Schweißdrüsen.
- Regulierung der Körpertemperatur. Senkung der Temperatur durch Schwitzen, verschiedene thermoregulatorische Reaktionen.
- Regulierung des Blutzuckerspiegels. Hauptsächlich von der Leber durchgeführt, Insulin und Glucagon werden von der Bauchspeicheldrüse abgesondert.
Es ist wichtig zu beachten, dass der Körper zwar im Gleichgewicht ist, sein physiologischer Zustand jedoch dynamisch sein kann. Viele Organismen weisen endogene Veränderungen in Form von zirkadianen, ultradianen und infradianen Rhythmen auf. Selbst in der Homöostase sind Körpertemperatur, Blutdruck, Herzfrequenz und die meisten Stoffwechselindikatoren daher nicht immer auf einem konstanten Niveau, sondern verändern sich im Laufe der Zeit.

Homöostasemechanismen: Feedback

Wenn sich eine Variable ändert, gibt es zwei Haupttypen von Rückmeldungen, auf die das System reagiert:
1. Negative Rückmeldung, ausgedrückt als eine Reaktion, bei der das System so reagiert, dass es die Richtung der Änderung umkehrt. Da Feedback dazu dient, die Konstanz des Systems aufrechtzuerhalten, ermöglicht es die Aufrechterhaltung der Homöostase.
Steigt beispielsweise die Konzentration von Kohlendioxid im menschlichen Körper, kommt ein Signal an die Lunge, ihre Aktivität zu steigern und mehr Kohlendioxid auszuatmen.
Ein weiteres Beispiel für negatives Feedback ist die Thermoregulation. Wenn die Körpertemperatur steigt (oder sinkt), registrieren Thermorezeptoren in der Haut und im Hypothalamus die Veränderung und lösen ein Signal vom Gehirn aus. Dieses Signal löst wiederum eine Reaktion aus – einen Temperaturabfall.
2. Positives Feedback, was sich in einer zunehmenden Änderung der Variablen ausdrückt. Es wirkt destabilisierend und führt daher nicht zu einer Homöostase. Positives Feedback ist in natürlichen Systemen weniger verbreitet, hat aber auch seinen Nutzen.
In Nerven beispielsweise führt ein elektrisches Schwellenpotential zur Erzeugung eines viel größeren Aktionspotentials. Als weitere Beispiele für positives Feedback können Blutgerinnsel und Ereignisse bei der Geburt genannt werden.
Stabile Systeme erfordern Kombinationen beider Arten von Rückmeldungen. Während negatives Feedback eine Rückkehr in einen homöostatischen Zustand ermöglicht, wird positives Feedback verwendet, um in einen völlig neuen (und vielleicht weniger wünschenswerten) Zustand der Homöostase zu gelangen, eine Situation, die „Metastabilität“ genannt wird. Solche katastrophalen Veränderungen können beispielsweise bei einem Anstieg der Nährstoffe in Flüssen mit klarem Wasser auftreten, was zu einem homöostatischen Zustand mit hoher Eutrophierung (Algenbewuchs des Flussbetts) und Trübung führt.

Ökologische Homöostase wird in Höhepunktgemeinschaften mit der maximal verfügbaren biologischen Variabilität unter günstigen Umweltbedingungen beobachtet.
In gestörten Ökosystemen oder biologischen Gemeinschaften unterhalb des Höhepunkts – wie etwa auf der Insel Krakatau nach einem massiven Vulkanausbruch im Jahr 1883 – wurde der Zustand der Homöostase des vorherigen Waldklimax-Ökosystems zerstört, ebenso wie alles Leben auf dieser Insel. Krakatoa durchlief in den Jahren nach dem Ausbruch eine Reihe ökologischer Veränderungen, in denen neue Pflanzen- und Tierarten aufeinander folgten, was zur Artenvielfalt und der daraus resultierenden Höhepunktgemeinschaft führte. Die ökologische Sukzession erfolgte auf Krakatoa in mehreren Etappen. Die vollständige Abfolgekette, die zum Höhepunkt führt, wird Preseria genannt. Im Beispiel von Krakatoa entwickelte sich auf der Insel 1983 eine Höhepunktgemeinschaft mit achttausend verschiedenen Arten, hundert Jahre nachdem der Ausbruch das Leben auf der Insel ausgelöscht hatte. Die Daten bestätigen, dass die Situation noch einige Zeit in der Homöostase bleibt, wobei das Auftauchen neuer Arten sehr schnell zum raschen Verschwinden alter Arten führt.
Der Fall von Krakatau und anderen gestörten oder intakten Ökosystemen zeigt, dass die anfängliche Besiedlung durch Pionierarten durch Fortpflanzungsstrategien mit positiver Rückkopplung erfolgt, bei denen sich die Arten zerstreuen und so viele Nachkommen wie möglich hervorbringen, jedoch nur wenig in den Erfolg jedes Einzelnen investiert. Bei solchen Arten kommt es zu einer schnellen Entwicklung und einem ebenso schnellen Zusammenbruch (z. B. durch eine Epidemie). Wenn sich ein Ökosystem seinem Höhepunkt nähert, werden solche Arten durch komplexere Höhepunktarten ersetzt, die sich durch negative Rückkopplung an die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung anpassen. Diese Arten werden sorgfältig durch die potenzielle Tragfähigkeit des Ökosystems kontrolliert und verfolgen eine andere Strategie: Sie produzieren weniger Nachkommen, für deren Fortpflanzungserfolg mehr Energie in die Mikroumgebung ihrer spezifischen ökologischen Nische investiert wird.
Die Entwicklung beginnt mit der Pioniergemeinschaft und endet mit der Höhepunktgemeinschaft. Diese Höhepunktgemeinschaft entsteht, wenn Flora und Fauna mit der lokalen Umwelt ins Gleichgewicht kommen.
Solche Ökosysteme bilden Heterarchien, in denen die Homöostase auf einer Ebene zu homöostatischen Prozessen auf einer anderen komplexen Ebene beiträgt. Beispielsweise schafft der Verlust von Blättern eines ausgewachsenen tropischen Baums Platz für neues Wachstum und bereichert den Boden. Ebenso verringert der tropische Baum den Lichtzugang zu tiefer gelegenen Ebenen und trägt dazu bei, das Eindringen anderer Arten zu verhindern. Aber auch Bäume fallen zu Boden und die Entwicklung des Waldes hängt vom ständigen Wandel der Bäume und dem Nährstoffkreislauf durch Bakterien, Insekten und Pilze ab. In ähnlicher Weise tragen solche Wälder zu ökologischen Prozessen wie der Regulierung des Mikroklimas oder der Wasserkreisläufe eines Ökosystems bei, und mehrere verschiedene Ökosysteme können interagieren, um die Homöostase der Flussentwässerung innerhalb einer biologischen Region aufrechtzuerhalten. Die bioregionale Variabilität spielt auch eine Rolle bei der homöostatischen Stabilität einer biologischen Region oder eines Bioms.

Biologische Homöostase fungiert als grundlegendes Merkmal lebender Organismen und wird als Aufrechterhaltung der inneren Umgebung innerhalb akzeptabler Grenzen verstanden.
Die innere Umgebung des Körpers umfasst Körperflüssigkeiten – Blutplasma, Lymphe, Interzellularsubstanz und Liquor. Die Aufrechterhaltung der Stabilität dieser Flüssigkeiten ist für Organismen lebenswichtig, während ihr Fehlen zu Schäden am genetischen Material führt.
In Bezug auf jeden Parameter werden Organismen in Konformations- und Regulierungsparameter unterteilt. Regulatorische Organismen halten den Parameter auf einem konstanten Niveau, unabhängig davon, was in der Umwelt passiert. Konformationsorganismen ermöglichen es der Umgebung, den Parameter zu bestimmen. Warmblüter halten beispielsweise eine konstante Körpertemperatur aufrecht, während Kaltblüter eine große Temperaturschwankung aufweisen.
Das soll nicht heißen, dass Konformationsorganismen keine Verhaltensanpassungen haben, die es ihnen ermöglichen, einen bestimmten Parameter bis zu einem gewissen Grad zu regulieren. Reptilien beispielsweise sitzen morgens oft auf erhitzten Steinen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen.
Der Vorteil der homöostatischen Regulierung besteht darin, dass sie dem Körper ermöglicht, effizienter zu funktionieren. Beispielsweise neigen Kaltblüter bei kalten Temperaturen dazu, lethargisch zu werden, während Warmblüter fast genauso aktiv sind wie eh und je. Andererseits erfordert die Regulierung Energie. Der Grund, warum manche Schlangen nur einmal pro Woche fressen können, liegt darin, dass sie viel weniger Energie zur Aufrechterhaltung der Homöostase verbrauchen als Säugetiere.

Homöostase im menschlichen Körper
Verschiedene Faktoren beeinflussen die Fähigkeit von Körperflüssigkeiten, das Leben zu unterstützen, darunter Parameter wie Temperatur, Salzgehalt, Säuregehalt und die Konzentration von Nährstoffen – Glukose, verschiedene Ionen, Sauerstoff und Abfallprodukte – Kohlendioxid und Urin. Da diese Parameter die chemischen Reaktionen beeinflussen, die den Körper am Leben erhalten, gibt es eingebaute physiologische Mechanismen, um sie auf dem erforderlichen Niveau zu halten.
Die Homöostase kann nicht als Ursache dieser unbewussten Anpassungsprozesse angesehen werden. Es sollte als allgemeines Merkmal vieler gemeinsam wirkender normaler Prozesse und nicht als deren Grundursache wahrgenommen werden. Darüber hinaus gibt es viele biologische Phänomene, die nicht in dieses Modell passen, wie zum Beispiel den Anabolismus. ( Aus dem Internet)

Homöostase- relative dynamische Stabilität der Eigenschaften der inneren Umgebung biologischer und sozialer (suprabiologischer) Objekte.
Im Verhältnis zu An die Firma Homöostase- das ist die Stabilität interner Prozesse bei minimalem Personalaufwand. ( Korolev V.A.)

Homöostat

Homöostat- ein Mechanismus zur Aufrechterhaltung der dynamischen Konstanz der Funktionsweise des Systems innerhalb bestimmter Grenzen.
(Stepanow A.M.)

Homöostat(Altgriechisch – ähnlich, identisch + stehend, bewegungslos) – ein Mechanismus zur Gewährleistung der Homöostase, ein Ensemble signalregulierender Verbindungen, die die Aktivität und Interaktion von Teilen koordinieren Firmen und korrigiert auch sein Verhalten in Bezug auf eine sich ändernde äußere Umgebung, um die Homöostase sicherzustellen. Ein Synonym für den archaischen Begriff „Management“, der in Unternehmen niedrigerer Evolutionsstufen traditionell als Befehl und dementsprechend als Mechanismus zur Sicherstellung der Erteilung und Ausführung von Befehlen verstanden wird; diese. Es erfüllt nur einen Teil der homöostatischen Funktionen. ( Korolev V.A.)

Homöostat- ein selbstorganisierendes System, das die Fähigkeit lebender Organismen modelliert, bestimmte Werte innerhalb physiologisch akzeptabler Grenzen zu halten. 1948 von einem englischen Wissenschaftler auf dem Gebiet der Biologie und Kybernetik, W. R. Ashby, vorgeschlagen, der es in Form eines Geräts entwarf, das aus vier Elektromagneten mit Kreuzkopplungsverbindungen bestand. ( TSB)

Homöostat- ein analoges elektromechanisches Gerät, das die Fähigkeit lebender Organismen simuliert, einige ihrer Eigenschaften (z. B. Körpertemperatur, Sauerstoffgehalt im Blut) innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten. Das Homöostat-Prinzip wird verwendet, um die optimalen Werte der Parameter technischer automatischer Steuerungssysteme (z. B. Autopiloten) zu ermitteln. ( BEKM)

„Im Zusammenhang mit der Frage nach der effektiven Menge öffentlicher Informationen ist dies als einer der auffälligsten Tatsachen zu erwähnen Leben des Staates, dass es nur sehr wenige wirksame gibt homöostatische Prozesse . In vielen Ländern wird allgemein davon ausgegangen, dass der freie Wettbewerb selbst ein homöostatischer Prozess ist, d. h. dass in einem freien Markt der Egoismus der Händler, die jeweils danach streben, so teuer wie möglich zu verkaufen und so billig wie möglich einzukaufen, letztendlich zu einer stabilen Preisbewegung führen und das größte Gemeinwohl fördern wird. Diese Meinung ist mit der „tröstenden“ Ansicht verbunden, dass der Privatunternehmer, der seinen eigenen Vorteil sichern will, in gewisser Weise ein öffentlicher Wohltäter ist und daher die großen Belohnungen verdient, mit denen die Gesellschaft ihn überschüttet. Leider sprechen die Fakten gegen diese einfältige Theorie.
Der Markt ist ein Spiel. Es ist dem General streng unterstellt Spieltheorie, das von Neumann und Morgenstern entwickelt wurde. Diese Theorie basiert auf der Annahme, dass jeder Spieler in jeder Phase des Spiels, basierend auf den ihm zur Verfügung stehenden Informationen, nach einer völlig vernünftigen Strategie spielt, die ihm am Ende die größte mathematische Gewinnerwartung bieten sollte. Dies ist ein Marktspiel, das von völlig vernünftigen und völlig schamlosen Geschäftsleuten gespielt wird. Auch bei zwei Spielern ist die Theorie komplex, obwohl sie oft zur Wahl einer bestimmten Spielrichtung führt. Aber in vielen Fällen mit drei Spielern und in den allermeisten Fällen mit vielen Spielern Der Ausgang des Spiels ist von extremer Unsicherheit und Instabilität geprägt. Getrieben von ihrer eigenen Gier bilden einzelne Spieler Koalitionen; Aber diese Koalitionen werden normalerweise nicht auf eine bestimmte Art und Weise gegründet und enden meist in einem Pandämonium aus Verrat, Abtrünnigen und Täuschungen. Dies ist ein genaues Bild des höchsten Geschäftslebens und des damit eng verbundenen politischen, diplomatischen und militärischen Lebens. Am Ende steht selbst der brillanteste und skrupelloseste Makler vor dem Ruin. Nehmen wir jedoch an, dass die Makler dies satt hatten und sich darauf einigten, in Frieden untereinander zu leben. Dann wird derjenige belohnt, der im richtigen Moment die Vereinbarung bricht und seine Partner verrät. Hier gibt es keine Homöostase. Wir müssen die für unsere Zeit so charakteristischen Zyklen von Boom und Pleite im Geschäftsleben, die aufeinanderfolgenden Wechsel von Diktatur und Revolution, die Kriege, in denen jeder verliert, durchmachen.
Natürlich stellt das von Neumann gezeichnete Bild des Spielers als völlig vernünftiger und völlig schamloser Mensch eine Abstraktion und eine Verzerrung der Realität dar. Es ist selten, dass eine große Anzahl völlig vernünftiger und skrupelloser Menschen zusammen spielt. Wo sich Betrüger versammeln, gibt es immer Narren; und wenn es genügend Narren gibt, stellen sie für Betrüger ein profitableres Ausbeutungsobjekt dar. Die Psychologie eines Narren ist zu einem Thema geworden, das von Betrügern ernsthafte Aufmerksamkeit verdient. Anstatt seinen ultimativen Gewinn zu verfolgen, wie von Neumanns Spieler, handelt der Narr auf eine Weise, die im Allgemeinen so vorhersehbar ist wie die Versuche einer Ratte, ihren Weg durch ein Labyrinth zu finden. Die illustrierte Zeitung wird durch eine genau definierte Mischung aus Religion, Pornografie und Pseudowissenschaft verkauft. Eine Kombination aus Anbiederung, Bestechung und Einschüchterung zwingt einen jungen Wissenschaftler dazu, an Lenkraketen oder einer Atombombe zu arbeiten. Um die Rezepte für diese Mischungen zu bestimmen, gibt es einen Mechanismus von Radioumfragen, Vorabstimmungen, Stichprobenumfragen der öffentlichen Meinung und anderen psychologischen Studien, deren Gegenstand der einfache Mensch ist; und es gibt immer Statistiker, Soziologen und Ökonomen, die bereit sind, ihre Dienste an diese Unternehmen zu verkaufen.
Kleine, eng verbundene Gemeinschaften weisen ein hohes Maß an Homöostase auf, ob es sich nun um kulturelle Gemeinschaften in einem zivilisierten Land oder um Dörfer primitiver Wilder handelt. So seltsam und sogar abstoßend uns die Bräuche vieler Barbarenstämme auch erscheinen mögen, diese Bräuche haben in der Regel einen ganz bestimmten homöostatischen Wert, dessen Erklärung eine der Aufgaben der Anthropologen ist. Nur in einer großen Gemeinschaft, in der sich die Herren des wahren Zustands der Dinge durch ihren Reichtum vor dem Hunger, durch Geheimhaltung und Anonymität vor der öffentlichen Meinung, durch Gesetze gegen Verleumdung und die Tatsache, dass ihnen die Kommunikationsmittel zur Verfügung stehen, vor privater Kritik schützen Nur in einer solchen Gemeinschaft kann Schamlosigkeit das höchste Niveau erreichen. Von all diesen antihomöostatischen sozialen Faktoren Kommunikationsmanagement ist das wirksamste und wichtigste.“
(N. Wiener. Kybernetik. 1948)

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  Der Begriff „Homöostase“ wird in der Biologie am häufigsten verwendet. Mehrzellige Organismen müssen für ihre Existenz eine konstante innere Umgebung aufrechterhalten. Viele Ökologen sind davon überzeugt, dass dieses Prinzip auch für die äußere Umwelt gilt. Wenn das System nicht in der Lage ist, sein Gleichgewicht wiederherzustellen, kann es sein, dass es irgendwann nicht mehr funktioniert.

  Komplexe Systeme – wie der menschliche Körper – müssen über eine Homöostase verfügen, um stabil zu bleiben und zu existieren. Diese Systeme müssen nicht nur überleben, sondern sich auch an Umweltveränderungen anpassen und weiterentwickeln.

  Eigenschaften der Homöostase

  Homöostatische Systeme haben folgende Eigenschaften:

  • Instabilität System: Testen, wie man sich am besten anpasst.
  • Streben nach Gleichgewicht: Die gesamte innere, strukturelle und funktionale Organisation von Systemen trägt zur Aufrechterhaltung des Gleichgewichts bei.
  • Unvorhersehbarkeit: Die resultierende Wirkung einer bestimmten Aktion kann oft anders sein als erwartet.
  • Regulierung der Menge an Mikronährstoffen und Wasser im Körper – Osmoregulation. Wird in den Nieren durchgeführt.
  • Entfernung von Abfallprodukten aus dem Stoffwechselprozess – Ausscheidung. Die Durchführung erfolgt durch exokrine Organe – Nieren, Lunge, Schweißdrüsen und Magen-Darm-Trakt.
  • Regulierung der Körpertemperatur. Senkung der Temperatur durch Schwitzen, verschiedene thermoregulatorische Reaktionen.
  • Regulierung des Blutzuckerspiegels. Hauptsächlich von der Leber durchgeführt, Insulin und Glucagon werden von der Bauchspeicheldrüse abgesondert.
  • Regulierung des Grundumsatzes je nach Ernährung.

  Es ist wichtig zu beachten, dass der Körper zwar im Gleichgewicht ist, sein physiologischer Zustand jedoch dynamisch sein kann. Viele Organismen weisen endogene Veränderungen in Form von zirkadianen, ultradianen und infradianen Rhythmen auf. Selbst in der Homöostase sind Körpertemperatur, Blutdruck, Herzfrequenz und die meisten Stoffwechselindikatoren daher nicht immer auf einem konstanten Niveau, sondern verändern sich im Laufe der Zeit.

  Homöostasemechanismen: Feedback

  Wenn eine Änderung der Variablen auftritt, gibt es zwei Haupttypen von Rückmeldungen, auf die das System reagiert:

  1. Negatives Feedback, ausgedrückt in einer Reaktion, bei der das System so reagiert, dass die Richtung der Änderung umgekehrt wird. Da Feedback dazu dient, die Konstanz des Systems aufrechtzuerhalten, ermöglicht es die Aufrechterhaltung der Homöostase.
     • Steigt beispielsweise die Konzentration von Kohlendioxid im menschlichen Körper, kommt ein Signal an die Lunge, ihre Aktivität zu steigern und mehr Kohlendioxid auszuatmen.
     • Ein weiteres Beispiel für negatives Feedback ist die Thermoregulation. Wenn die Körpertemperatur steigt (oder sinkt), registrieren Thermorezeptoren in der Haut und im Hypothalamus die Veränderung und lösen ein Signal vom Gehirn aus. Dieses Signal löst wiederum eine Reaktion aus – einen Temperaturabfall (oder -anstieg).
  2. Positives Feedback, das sich in einer zunehmenden Änderung einer Variablen äußert. Es wirkt destabilisierend und führt daher nicht zu einer Homöostase. Positives Feedback ist in natürlichen Systemen weniger verbreitet, hat aber auch seinen Nutzen.
     • In Nerven beispielsweise führt ein elektrisches Schwellenpotential zur Erzeugung eines viel größeren Aktionspotentials. Als weitere Beispiele für positives Feedback können Blutgerinnsel und Ereignisse bei der Geburt genannt werden.

  Stabile Systeme erfordern Kombinationen beider Arten von Rückmeldungen. Während negatives Feedback eine Rückkehr in einen homöostatischen Zustand ermöglicht, wird positives Feedback verwendet, um in einen völlig neuen (und vielleicht weniger wünschenswerten) Zustand der Homöostase zu gelangen, eine Situation, die „Metastabilität“ genannt wird. Solche katastrophalen Veränderungen können beispielsweise bei einem Anstieg der Nährstoffe in Flüssen mit klarem Wasser auftreten, was zu einem homöostatischen Zustand mit hoher Eutrophierung (Algenbewuchs des Flussbetts) und Trübung führt.

  Ökologische Homöostase

  In gestörten Ökosystemen oder subklimatischen biologischen Gemeinschaften – wie etwa auf der Insel Krakatoa nach einem großen Vulkanausbruch – wurde der Zustand der Homöostase des vorherigen Waldklimaxökosystems zerstört, ebenso wie alles Leben auf dieser Insel. Krakatoa durchlief in den Jahren nach dem Ausbruch eine Reihe ökologischer Veränderungen, in denen neue Pflanzen- und Tierarten aufeinander folgten, was zur Artenvielfalt und der daraus resultierenden Höhepunktgemeinschaft führte. Die ökologische Sukzession erfolgte auf Krakatoa in mehreren Etappen. Die vollständige Abfolgekette, die zum Höhepunkt führt, wird Preseria genannt. Im Krakatoa-Beispiel entwickelte sich auf der Insel 100 Jahre, nachdem der Ausbruch das Leben auf der Insel zerstört hatte, eine Höhepunktgemeinschaft mit achttausend verschiedenen Arten. Die Daten bestätigen, dass die Situation noch einige Zeit in der Homöostase bleibt, wobei das Auftauchen neuer Arten sehr schnell zum raschen Verschwinden alter Arten führt.

  Der Fall von Krakatau und anderen gestörten oder intakten Ökosystemen zeigt, dass die anfängliche Besiedlung durch Pionierarten durch Fortpflanzungsstrategien mit positiver Rückkopplung erfolgt, bei denen sich die Arten zerstreuen und so viele Nachkommen wie möglich hervorbringen, jedoch nur wenig in den Erfolg jedes Einzelnen investiert. Bei solchen Arten kommt es zu einer schnellen Entwicklung und einem ebenso schnellen Zusammenbruch (z. B. durch eine Epidemie). Wenn sich ein Ökosystem seinem Höhepunkt nähert, werden solche Arten durch komplexere Höhepunktarten ersetzt, die sich durch negative Rückkopplung an die spezifischen Bedingungen ihrer Umgebung anpassen. Diese Arten werden sorgfältig durch die potenzielle Tragfähigkeit des Ökosystems kontrolliert und verfolgen eine andere Strategie: Sie produzieren weniger Nachkommen, für deren Fortpflanzungserfolg mehr Energie in die Mikroumgebung ihrer spezifischen ökologischen Nische investiert wird.

  Die Entwicklung beginnt mit der Pioniergemeinschaft und endet mit der Höhepunktgemeinschaft. Diese Höhepunktgemeinschaft entsteht, wenn Flora und Fauna mit der lokalen Umwelt ins Gleichgewicht kommen.

  Solche Ökosysteme bilden Heterarchien, in denen die Homöostase auf einer Ebene zu homöostatischen Prozessen auf einer anderen komplexen Ebene beiträgt. Beispielsweise schafft der Verlust von Blättern eines ausgewachsenen tropischen Baums Platz für neues Wachstum und bereichert den Boden. Ebenso verringert der tropische Baum den Lichtzugang zu tiefer gelegenen Ebenen und trägt dazu bei, das Eindringen anderer Arten zu verhindern. Aber auch Bäume fallen zu Boden und die Entwicklung des Waldes hängt vom ständigen Wandel der Bäume und dem Nährstoffkreislauf durch Bakterien, Insekten und Pilze ab. In ähnlicher Weise tragen solche Wälder zu ökologischen Prozessen wie der Regulierung des Mikroklimas oder der Wasserkreisläufe eines Ökosystems bei, und mehrere verschiedene Ökosysteme können interagieren, um die Homöostase der Flussentwässerung innerhalb einer biologischen Region aufrechtzuerhalten. Die bioregionale Variabilität spielt auch eine Rolle bei der homöostatischen Stabilität einer biologischen Region oder eines Bioms.

  Biologische Homöostase

  Homöostase ist ein grundlegendes Merkmal lebender Organismen und bedeutet, die innere Umgebung innerhalb akzeptabler Grenzen zu halten.

  Die innere Umgebung des Körpers umfasst Körperflüssigkeiten – Blutplasma, Lymphe, Interzellularsubstanz und Liquor. Die Aufrechterhaltung der Stabilität dieser Flüssigkeiten ist für Organismen lebenswichtig, während ihr Fehlen zu Schäden am genetischen Material führt.

  In Bezug auf jeden Parameter werden Organismen in Konformations- und Regulierungsparameter unterteilt. Regulatorische Organismen halten den Parameter auf einem konstanten Niveau, unabhängig davon, was in der Umwelt passiert. Konformationsorganismen ermöglichen es der Umgebung, den Parameter zu bestimmen. Warmblüter halten beispielsweise eine konstante Körpertemperatur aufrecht, während Kaltblüter eine große Temperaturschwankung aufweisen.

  Das soll nicht heißen, dass Konformationsorganismen keine Verhaltensanpassungen haben, die es ihnen ermöglichen, einen bestimmten Parameter bis zu einem gewissen Grad zu regulieren. Reptilien beispielsweise sitzen morgens oft auf erhitzten Steinen, um ihre Körpertemperatur zu erhöhen.

  Der Vorteil der homöostatischen Regulierung besteht darin, dass sie dem Körper ermöglicht, effizienter zu funktionieren. Beispielsweise neigen Kaltblüter bei kalten Temperaturen dazu, lethargisch zu werden, während Warmblüter fast genauso aktiv sind wie eh und je. Andererseits erfordert die Regulierung Energie. Der Grund, warum manche Schlangen nur einmal pro Woche fressen können, liegt darin, dass sie viel weniger Energie zur Aufrechterhaltung der Homöostase verbrauchen als Säugetiere.

  Zelluläre Homöostase

  Die Regulierung der chemischen Aktivität der Zelle erfolgt durch eine Reihe von Prozessen, unter denen Veränderungen in der Struktur des Zytoplasmas selbst sowie der Struktur und Aktivität von Enzymen von besonderer Bedeutung sind. Die Autoregulation hängt davon ab