Гомеостатические свойства

Гл. 8—9 посвящены развитию количественных представлений и выработке численных характеристик для описания гомеостатических свойств биологических объектов. [c.11]

Аналогичным образом можно связать с биологическим эпиморфизмом и возникновение гомеостатических свойств в системе, понимаемых как малая чувствительность ее управляющих механизмов к вариациям внешней среды. В соответствующих разделах (7.4—7.7) мы подробно рассмотрим этот вопрос. Сейчас же мы лишь вкратце коснемся его. Когда некоторая функция в простой системе обеспечивается малым количеством механизмов, на долю каждого из них приходится относительно большая нагрузка. В ответ на внешнее возмущение реакция каждого механизма оказывается ощутимой — механизмы чувствительны к изменениям, происходящим в среде. В эпиморфной системе, где таких механизмов много больше, их одновременное включение может привести к уменьшению нагрузки, приходящейся на каждый элементарный процесс, каждый регулятор. В результате чувствительность каждого из регулирующих механизмов к возмущениям становится меньше — возникают гомеостатические свойства. [c.21]

По мере ухудшения условий в системе происходит отказ от иерархически менее важных целей, связанных с получением оптимальных характеристик (область Дальнейшее ухудшение условий приводит и к потере гомеостатических свойств (выход изображающей точки за пределы области Й/,), а затем и к потере способности системы обеспечить стационарный режим при выходе за пределы области О . В этом случае жизнедеятельность системы может поддерживаться лишь некоторое ограниченное время за счет запасов вещества и энергии, имеющихся в системе, и расход которых временно позволяет сохранять равенство темпов расходования веществ в местах их траты и темпов поступления веществ к этим местам из депо внутри системы. Эта область показана на рис. 1.9 пунктиром. Отметим, что под свойствами среды могут пониматься не только ее физические или химические характеристики, но и переменные, описывающие биологическое окружение данной биосистемы. [c.37]

Отметим также, что термином гомеостаз иногда обозначают и саму систему, обладающую гомеостатическими свойствами. Такое использование этого термина восходит к работе [258]. В [269], например, гомеостаз понимается как определенного рода буферирующие или защитные устройства внутри биологических систем, предохраняющие их от внешних дезорганизующих сил . [c.44]

Известно, что гомеостатические свойства организмов не оказывают существенного влияния на численность видов или ареал их расселения. Исключением, впрочем, являются случаи освоения новых территорий, когда еще не сложилось зрелое экологическое сообщество, и существование в экстремальных условиях- в тяжелые годы или на краях ареалов (пустынные территории, тундры). В этих случаях индивидуальные гомеостатические свойства могут оказаться существенными для данного вида животных. В нормальных же условиях выживание, численность и распространение вида зависит прежде всего от других факторов — отношений хищничества, соревнования за жизненные ресурсы и т. д. [266]. [c.48]

Можно допустить, следовательно, что первые организмы обладали лишь ограниченными гомеостатическими свойствами [248, 287, 363]. В то же время необходимое условие существования живых систем — поддержание стационарного неравновесного состояния или, что то же самое, адекватное снабжение их энергетической системы веществами — выполнялось безусловно. [c.49]

Разумеется, даже слабо выраженные гомеостатические свойства целостной биосистемы всегда выше, чем у аналогичного набора первичных элементов. В любой биосистеме существуют интегрирующие механизмы, поддерживающие ее целостность, обеспечивающие обмен веществ (т. е. необходимые для существования темпы химических реакций) и постоянство структуры самой биосистемы и ее генетического материала. [c.49]

Другой аспект расширительного толкования гомеостатических свойств экологических систем связан с работами Международной биологической программы [291, 368]. В рамках этих работ, например, для луговых экосистем обсуждались следующие положения [c.62]

Гомеостатические свойства биосистем проявляются как слабая зависимость некоторых существенных переменных биосистемы от условий внешней среды. В первую очередь понятие гомеостаза связывается со стационарными режимами системы. Хороший гомеостаз означает, что характеристики стационарного режима мало зависят от окружающих условий, т. е. мало чувствительны к факторам внешней среды. [c.64]

Способность биосистемы сохранять свои индивидуальные признаки в процессе развития, т. е. способность данного генотипа создавать в широком диапазоне условий среды один и тот же фенотип, часто называется гомеостазом развития [129, 325]. Этот термин относится к одной особи, и его следует отличать от генетического гомеостаза, который характеризует группу особей. Генетический гомеостаз означает устойчивость популяции к изменению ее генетического состава под влиянием отбора [129, стр. 267]. Гомеостатические свойства генетических систем определяются их структурой введение мутантных генов может ухудшить гомеостаз. Так, в мутантных линиях введение в генотип дрозофилы гена Ваг делает процесс образования фасеток чувствительным к температуре среды. [c.67]

Рассмотрение примера можно продолжить и дальше. Аппроксимируем функциональную зависимость Л(х1) линейной функцией Р = аЬх и проиллюстрируем влияние отрицательной параметрической связи на гомеостатические свойства системы. [c.82]

МОДЕЛИРОВАНИЕ ГОМЕОСТАТИЧЕСКИХ СВОЙСТВ [c.199]

Локальные характеристики гомеостаза должны отражать поведение системы при данных условиях внешней среды и описывать реакции системы в ответ на малые изменения внешних условий. Локальные гомеостатические свойства определяются тем, насколько полого идет график гомеостатической кривой при данном значении о = и. Чем более полого идет гомеостатическая кривая в данной точке, тем лучше локальные гомеостатические свойства. Можно сказать поэтому, что локальные гомеостатические свойства системы в точке [c.204]

По самому своему смыслу локальность гомеостатических СВОЙСТВ означает, что исследователя интересуют лишь малые сдвиги условий среды в окрестности заданной точки v = v. Следовательно, для устойчивых систем мы будем иметь дело и с малыми сдвигами векторов состояния х и выходов у. Поэтому при анализе локальных гомеостатических свойств системы можно пользоваться линейным приближением, и векторные уравнения вход-выход-состояние будут линейными уравнениями вида (5.39). [c.205]

В этом разделе мы рассмотрим, как можно описывать гомеостатические свойства биосистем на основе компартментальных моделей открытого типа (рис. 7.4, 6). [c.215]

Поэтому главной задачей исследований на этом этапе является выявление таких структур компартментальных моделей, в которых стационарные значения переменных в системе мало зависят от изменений условий внешней среды, т. е. система обладает гомеостатическими свойствами. [c.215]

При моделировании гомеостатических свойств физиологических систем мы интересуемся, в основном, стационарными режимами их работы. Это объясняется двумя обстоятельствами во-первых, именно такие режимы характерны для систем организма [271, 333, 334] и, во-вторых, с математической точки зрения изучение стационарных режимов значительно удобнее. [c.215]

Сформулируем условия, которым должна удовлетворять исследуемая система, чтобы к ней можно было приложить развиваемую концепцию анализа гомеостатических свойств в терминах пространства состояний. [c.215]

Определим теперь, что будет пониматься под гомеостатическими свойствами системы. Рассмотрим два стационарных режима системы, возникающих при двух различных постоянных значениях вектора входов V, обозначенных через vi и = [c.216]

Рассмотрим теперь, как можно охарактеризовать гомеостатические свойства системы в целом. Коэффициенты чувствительности переменных системы составляют матрицу коэффициентов чувствительности [c.217]

Итак, система обладает хорошими гомеостатическими свойствами, если для всех ее существенных переменных состояния выполняется условие дх [c.219]

Например, система пассивного теплообмена животного организма, рассмотренная в разд. 5.8, не обладает хорошими гомеостатическими свойствами. Действительно, для нее сигнал V есть температура окружающей среды, и гомеостатические свойства определяются первым столбцом матрицы чувствительности (5.58), так что условие (7.15) не выполнено. [c.219]

Если рассмотреть выходную переменную в простой схеме регулирования с отрицательной обратной связью с уставкой, то такая переменная будет обладать хорошим гомеостазом. Разумеется, из этого не следует, что и все остальные существенные переменные состояния в такой системе имеют хорошие гомеостатические свойства. Таким образом, система автоматической стабилизации может не обладать выраженным гомеостазом, хотя некоторые ее переменные (и прежде всего выходная) таким свойством обладают. Ясно, что и компартментальная модель с произвольной структурой также не обязательно обладает хорошим гомеостазом. [c.219]

Поэтому в следующих разделах ход наших рассуждений будет таким. Сначала мы покажем, что в простой модели открытой системы с пассивным управлением, не обладающей достаточным богатством связей, можно обеспечить стационарный режим, но нельзя получить хороших гомеостатических свойств. Затем мы увидим, что существуют такие способы усложнения структуры открытых систем с пассивным управлением, которые по мере увеличения сложности приводят к непрерывному улучшению их гомеостатических свойств. И в заключение мы рассмотрим возникновение гомеостаза в системе с активным управлением. [c.220]

Влияние структуры компартментальной системы на ее гомеостатические свойства [c.220]

Рис. 7.8. Простая модель открытой системы, а) схема с одним каналом регуляции. В системе обеспечивается стационарный режим, но отсутствуют гомеостатические свойства 6) зависимость. X (я)) при различных значениях коэффициента а в схеме иа рис. 7.8, о в) схема открытой системы с двумя параллельными каналами регуляции.

При достаточно большом 5 все переменные Xiv обладают хорошими гомеостатическими свойствами. [c.229]

Легко видеть, что матрицы Q и С 2 — особенные из-за специфического вида матриц Р п О, поэтому анализ стационарных режимов такой системы должен производиться аналогично тому, как в разд. 7.5 мы исследовали систему второго порядка. Это, безусловно, является недостатком рассмотренного способа получения гомеостатических свойств в компартментальных моделях, так как ие позволяет пользоваться обычной формулой (5.50) для вычисления стационарных режимов ). [c.229]

В следующих главах мы на конкретных примерах рассмотрим, как при усложнении структуры систем в них будут возникать гомеостатические свойства. [c.235]

В гл. 7 обсуждаются вопросы моделирования сохранительных свойств биологических систем в рамках классической теории управления и с использованием метода пространства состояний. Главная мысль этой главы состоит в том, чтобы продемонстрировать единство открытого характера живых систем и их гомеостатических свойств. Единая система управляющих механизмов в целостной биосистеме может, как показано в этой главе, не только поддерживать стационарный режим в открытой системе, но при определенных условиях обеспечивать и ее гомеостаз. Этот результат позволяет по-новому подойти к взглядам Л. фон Берталанфи, противопоставлявшего теорию открытых систем и кибернетические методы описания гомеостаза. [c.11]

Большинство живых организмов имеют хорошо выраженные гомеостатические свойства по отношению к основным, определяющим факторам внешней среды. Однако имеется и множество форм, не обладающих хорошим гомеостазом вообще. Так, в отнощении теплового режима говорят о гомойотермных и пойкилотермных животных в зависимости от того, насколько хорошо выражен у них эффект постоянства температуры. Аналогично, регуляция водного обмена н осмотического баланса у животных, обитающих в воде, проходит практически все градации — от пойкилоосмотического типа животных до гомойоосмоти-ческого (см. рис. 2.1,6). [c.48]

Поэтому ниже мы будем говорить о гомеостазе и гомеостатических свойствах системы как о части ее сохранительных свойств. [c.50]

Даже краткий обзор некоторых свойств гомеостатических систем на различных уровнях живой природы позволяет выделить ряд общих характеристик, присущих всем этим уровням. С другой стороны, такой обзор дает нам возможность видеть ограниченность некоторых приемов, используемых для описания гомеостатических свойств биоснстем на отдельных уровнях. [c.63]

Гомеостатические качества являются, по-видимому, одним из главных звеньев в системе сохранительных свойств биологических объектов на всех уровнях организации жизни. Однако при существенных изменениях условий внещней среды или структуры системы гомеостатические свойства могут нарушаться ради высшей цели — сохранения жизнедеятельности системы. [c.63]

Гомеостатические свойства бтосистем развиваются при усложнении структуры системы, возникающем в эволюционном процессе. Чем сложнее биосистема, тем лучше могут быть ее гомеостатические свойства. К такому результату приводит наложение активной регуляции на пассивные механизмы управления в организме и его системах, разветвленная структура метаболических путей в клетке, разнообразие и связанная с ним сложная сеть регулирующих цепей в экосистеме. [c.64]

Концепция гомеостаза в терминах метода пространства состояний получает теперь адекватную трактовку как сохранение состояния системы при воз-мyuJ aющux воздействиях окружающей среды. Из качественной категории гомеостаз превращается в количественную появляется возможность численно оценить различные аспекты гомеостатических свойств систем, их сохраиительные ресурсы и приспособительные возможности. [c.198]

Интегральные характеристики гомеостаза системы связаны с общим характером гомеостатической кривой. Они определяют такие свойства системы, как общий вид и ширина участка плато (размеры области, в которых система может поддерживать гомеостаз и качество гомеостаза в этой области). Интегральные характеристики отражают сохраиительные свойства системы при широком изменении условий среды, ее способность приспосабливаться к таким изменениям. Ниже в этой главе мы не будем касаться интегрального аспекта гомеостатических свойств системы, оставив его до гл. 8, а изложение в следующих разделах главы относится к локальным гомеостатическим свойствам. [c.204]

При рассматриваемом ниже подходе механизм возникновения гомеостаза представляется другим. В отличие от подхода Л. фон Берталанфи, наслаиваются друг на друга не два принципиально разных типа взаимодействий, а происходит постепенное накопление однотипных связей сами механизмы первичного взаимодействия компонент биосистемы по мере увеличения их количества в системе (в рамках определенных структур) постепенно придают ей все лучшие гомеостатические свойства. [c.220]

Последнее равенство означает, что введение т-го последовательного регулирующего элемента поиводит к уменьшению чувствительности всех (т— 1) переменных состояния Следовательно, по мере накопления связей в такой системе можно достичь гомеостатических свойств всех переменных состояния. [c.234]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология