Реферати українською » Биология » Зворотні зв'язки в живих системах


Реферат Зворотні зв'язки в живих системах

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Запровадження

Механізм зворотний зв'язок – це реакція системи на зовнішнє вплив. Більше точно можна сказати, що механізм зворотний зв'язок – це механізм, визначальний зміна стану, є реакцією на зовнішнє поєднання який визначається цієї реакцією.

Існують негативні зворотний зв'язок, які підтримують гомеостаз, тобто. компенсують зовнішнє вплив, і позитивні зворотний зв'язок, які погіршують стабільність системи.

Прагнення гомеостазу формує механізми лише негативних, а й позитивних зворотного зв'язку, оскільки він компенсується тенденцією розмаїття. Один із таких тенденцій породжується принципом мінімумудиссипации енергії (розсіювання енергії). Це є так само емпіричним узагальненням, як і принцип збереження гомеостазу.

Також живим системам властивий метаболізм, тобто. обмін енергією і речовиною з зовнішнім світом (обмін речовин), якого вони існувати що неспроможні. Однією з провідною тенденцій розвитку живих систем є прагнення до найбільшою мірою використати енергію довкілля. Це є також емпіричним фактом: як і, як й прагнення зберегти гомеостаз, живому властиво прагнення так змінити систему, направити еволюційний процес у таку бік, щоб здатність системи засвоювати зовнішню енергію та речовина.

Отже, одна з особливостей кожного з найважливіших еволюційних процесів, що протікають в живому світі, є суперечності між тенденціями до стабільності, тобто. збереженню гомеостазу, і зміцненню негативних зворотного зв'язку, і тенденціями для пошуку нових, більш раціональних способів використання зовнішньої енергії і ті речовини, тобто. зміцненню позитивних зворотного зв'язку. Способи розв'язання цих протиріч можуть бути різними, і цю обставину відповідально за найрізноманітніші організаційні форми матеріального світу.

У цьому реферати ми проаналізуємо зворотний зв'язок властиві живим організмам.


Більшість

 

По енциклопедичному визначенню – зворотний це зворотний вплив результатів процесу з його перебіг чи керованого процесу на управляючий орган. Зворотний зв'язок характеризує системи регулювання та управління на живу природі, світі початку й техніці. Розрізняють позитивну і негативну зворотний зв'язок. Зворотний зв'язок класифікують й у відповідність до природою тіл і середовищ, з яких здійснюються. >Обратную зв'язок у непростих системах розглядають як передачу інформації про протікання процесу, з урахуванням якої виробляється ту чи іншу котра управляє вплив. І тут зворотний зв'язок називають інформаційної. Поняття зворотний як форми взаємодії відіграє в аналізі функціонування та розвитку складних системам управління на живу природі та суспільстві, у викритті структури матеріального єдності світу.

Поширена теорія двоїстої зворотний зв'язок, за якою зворотний у природних системах представленій у двох формах: інформаційної танеинформационной. Вважається, щонеинформационний тип поширений у неживої природі, а інформаційний з'являється, починаючи з органічного рівня матерії. Організація систем в живому світі породжує зовсім інший, новим типом механізмів розвитку, невідомий в неживої природі, у якому механізми зворотний зв'язок. Це і та головна особливість, що відрізняє живе від неживого.

Отже, важливою стороною управління у живих системах служить наявність зворотного зв'язку. Принцип зворотного зв'язку одна із основних принципів самоврядування, саморегуляції і самоорганізації. Без наявності зворотного зв'язку процес самоврядування неможливий. З допомогою зворотного зв'язку самі відхилення об'єкта від заданого стану формують управляючі впливу, які стан об'єкта в заданий.

Уявлення регулювання за принципом зворотного зв'язку. з'явилися торік у біології давно. Вже перша гіпотеза - про рефлекторних реакціях (Р. Декарт, 17 в.,Й.Прохаска, 18 в.) містила передумови цього принципу. У чіткої формі ці уявлення розвинулися на роботах Ч. Белла, І.М. Сєченова і І.П. Павлова, та – в30–40-х рр. 20 в. Н.А. Бернштейном іП.К.Анохиним. У найбільш повному обсязі й близький до сучасному її розумінню вигляді принцип зворотний зв'язок (негативною) – як загальний принцип всім живих систем – було сформульовано російським фізіологом Н.А.Беловим (1912–24) під назвою «>параллельно-перекрестного взаємодії» і експериментально вивчений на ендокринних органах М.М.Завадовским, який поіменував його «плюс – мінус взаємодією». Бєлов показав, що негативна Зворотний зв'язок – загальний принцип, який би тенденцію рівноваги у різноманітних (як живих) системах, але, як і Завадовський, вважав, що у живих системах неможливо існування позитивних Зворотних зв'язків. Радянським ученим А.А. Малиновським засвідчили його присутність серед живих системах всіх типів Про. сек. і сформульовані розрізнення їхприспособительского значення (1945–60). У світі зворотний зв'язок в біології почали широко досліджувати після появи у 1948 книжки М. Вінера «Кібернетика». У СРСР50–60-х рр. 20 в. І.І. Шмальгаузен успішно застосував уявлення про зворотний зв'язок в популяційної генетиці.

Отже, зворотний – це зворотний вплив результатів процесу з його перебіг. Зворотний зв'язок є фундаментальним поняттям кібернетики, особливо теорії управління і теорії інформації; Зворотний зв'язок дозволяє контролювати й уміти враховувати дійсне стан керованої системи (тобто., врешті-решт, результати своєї роботи керуючої системи) і вносити відповідні коригування у її алгоритм управління. Зворотний зв'язок то, можливо позитивної і різко негативною.

Роль позитивних і негативних зворотного зв'язку різна. Негативні зворотний зв'язок забезпечують стабільність функцій живих систем, їх опірність зовнішніх впливів. Вони є основним механізмом енергетичного та метаболічного балансу живими системах, контролю чисельності популяцій, саморегуляції еволюційного процесу. Позитивні зворотний зв'язок грають позитивну роль підсилювачів процесів життєдіяльності. Особливу роль вони відіграють на шляху зростання та розвитку.Рассмотри їх детальніше.

Негативна зворотний (>ООС) – тип зворотний зв'язок, у якому вхідний сигнал системи змінюється в такий спосіб, щоб протидіяти зміни вихідного сигналу.

Негативна зворотний робить систему більш стійкою до випадковому зміни параметрів.

Негативна зворотний широко використовується живими системами різних рівнів організації – від клітини до екосистем – підтримки гомеостазу. Наприклад, у клітинах на принципі негативною зворотний зв'язок засновані багато механізмів регуляції роботи генів, і навіть регуляція роботи ферментів (>ингибирование кінцевим продуктом метаболічного шляху). У організмі цьому ж принципі заснована системагипоталамо-гипофизарной регуляції функцій, і навіть багато механізмів нервової регуляції, підтримують окремі параметри гомеостазу (терморегуляція, підтримку постійної концентрації діоксиду вуглецю і глюкози у крові та ін.). У популяціях негативні зворотний зв'язок забезпечують гомеостаз чисельності. >Физиологический сенс негативною Зворотної зв'язку у тому, що передвиборне збільшення регульованої величини (наприклад, активності органу) понад якогось краю викликає котре знижує вплив із бокусопряженной з ним підсистеми; різке зменшення регульованої величини обумовлює протилежне вплив.

Негативна зворотний також підтримує температуру тіла людини близько 37 °З.

Людина й будь-які живі істоти, є саморегулюючимигомеостатичними системами, живуть переважно завдяки негативної зворотний зв'язок.

Позитивна зворотний (>ПОС) – тип зворотний зв'язок, у якому зміна вихідного сигналу системи призводить до такої зміни вхідного сигналу, що сприяє подальшому відхилення вихідного сигналу від початкового значення.

Позитивна зворотний прискорює реакцію системи зміну вхідного сигналу, тому її використав певних ситуаціях, коли потрібно швидка реакція у відповідь зміна зовнішніх параметрів. У той самий час позитивний зворотний зв'язок призводить до хитання й невизначеності виникненню якісно нових систем, званих генератори (виробники).

Позитивна зворотнийрассогласует систему, й у кінцевомусчете, існуюча система трансформується на іншу систему, яка більше більш стійкою (тобто у ній починають діяти негативні зворотний зв'язок).

Дія механізму нелінійної позитивним зворотним зв'язку веде до того що, що систему починає повинна розвиватися у режимі з загостренням.

Позитивна зворотний відіграє вмакроеволюции. У цілому нині, вмакроеволюции позитивний зворотний зв'язок призводить догиперболическому прискоренню темпів розвитку, що створює ефект рівномірного розподілу подій по логарифмічною шкалою часу.

На рівні найпростіших мікроорганізмів, у яких ще немає нервових клітин, канал зворотний зв'язок (сприйняття – реагування) існував і є безпосередньо за українсько-словацьким кордоном, яка відділяє зовнішню середу організму від внутрішнього середовища. З загальноприйнятої зараз теорії виникнення життя, розглянемо, як працювала зворотний лише на рівнідобиологическом. Наприклад: найпростішімногомолекулярние системи –коацервати, мали зачатки зворотний зв'язок – обмін речовин свого середовища із зовнішнього. Можливо, однією з визначальних моментів виникнення життя було утворення мембрани, яка має зачатками виборчої проникності і яка відділяє систему від довкілля.

Докладніше дію зворотного зв'язку можна розгледіти з прикладу зростання кількості популяції деяких видів, приміром, дрібнихрибешек, залежно від наявності їжі (планктону) і наявністьриб-хищников. Чим більший їжі, тим більше нащадківрибешек може прохарчуватися і далі дати нове потомство. При необмеженій кількості їжі та не хижаків й хвороб у рибок їх кількість міг би необмежено зростати. Тут має місце позитивний зворотний зв'язок, що виражається у цьому, що зростання популяції рибок веде до ще більшого (в геометричній прогресії) її зростанню. У наявностіриб-хищников ще одна зворотний: чисельність хижаків впливатиме кількості корми їм (кількості дрібних рибок). Ця зворотний буде негативною. Унаслідок зворотного зв'язку чисельність у популяціях є хвилеподібної коливання чисельності відбуватимуться навколо деякого середній рівень.

У високоорганізованих тварин діяльність центральної нервової системи гаразд завжди включає як умову наявність зворотний зв'язок. Так, будь-яку дію тваринного, наприклад гонитва за здобиччю, супроводжується імпульсами, надходять від центральної нервової системи до м'язам (біг, схоплювання видобутку), і зворотними сигналами від органів почуттів (зір,проприорецептори та інших.), що дозволяє враховувати результати зусиль й коригувати у зв'язку із перебігом подій.

Саморегуляція процесів життєдіяльності також обумовлена зворотний зв'язок. Так, підйом артеріального тиску вище норми сприймається спеціальними рецепторами, які сигналізують це увазомоторние центри нервової системи. Це спричиняє виникненню відцентрових імпульсів, які ведуть зниження тиску. Такий процес – приклад негативною зворотний зв'язок, найчастіше що спостерігається в стабільних живих системах. Більшість регуляторних систем тварин і звинувачують рослинних організмів працює за цьому принципу. Позитивна зворотний переважають під час ембріонального розвитку.

Багато процеси в екології, наприклад, регуляція динаміки популяцій, також засновані на позитивної і різко негативною Про. з. Так, особливий випадок негативною зворотний зв'язок є розглянута італійським математиком У.Вольтерра система хижак – жертва. Збільшення чисельності жертв сприяє посиленому розмноженню хижаків, а зростання чисельності останніх, навпаки, – зниження чисельності жертв. Хоча в такий спосіб рівновага й підтримується у природі, але завдякизапозданию в розмноженні тварин воно набуває форми хвиль життя – широких коливань чисельності тварин навколо середній рівень.

На молекулярному рівні з принципу Про. з. регулюється величезну кількість ферментативних реакцій, одночасно які протікають на живу клітині. Координація цим складним взаємопов'язаної системи здійснюється шляхом зміни активності ферментів (негативний зворотний зв'язок здійснюють інгібітори, позитивну – стимулятори) чи швидкості їх синтезу (зворотний зв'язок здійснюютьеффектори).

Комбінації позитивних і негативних зворотного зв'язку зумовлюють альтернативну зміну фізіологічних станів (наприклад, сон – неспання). Вивчення кривою розвитку патологічних процесів неінфекційного характеру (трофічні виразки, гіпертонія, маніакально-депресивний психоз, епілепсія тощо.) дозволяє, з результату, визначити найімовірніший тип Зворотної зв'язку, лежить у основі захворювання, і обмежити вивчення його етіології і патогенез механізмами певній категорії. Живі об'єкти як найдосконаліші саморегульовані системи багаті різними типами зворотний зв'язок; вивчення останніх – дуже продуктивно на дослідження біологічних явищ і запровадження їх специфічності.

Отже, загальні характеристики зворотного зв'язку можна сформулювати так:

Негативні зворотний зв'язок сприяють відновленню вихідного стану. Позитивні – ведуть організм дедалі більше від вихідного стану.

>Самоорганизация всіх рівнях починається з урахуванням механізмів позитивним зворотним зв'язку, куди потім накладаються обмеження негативних зворотного зв'язку.


Укладання

У цьому рефераті ми розглянули поняття і різноманітні види зворотного зв'язку стосовно живим системам. Підіб'ємо деякі, основні висновки з даному питанню.

Механізм зворотний зв'язок – це реакція системи на зовнішнє вплив. Більше точно можна сказати, що механізм зворотний зв'язок – це механізм, визначальний зміна стану, є реакцією на зовнішнє поєднання який визначається цієї реакцією.

Зворотний зв'язок є фундаментальним поняттям кібернетики, особливо теорії управління і теорії інформації; зворотний дозволяє контролювати й уміти враховувати дійсне стан керованої системи (тобто., врешті-решт, результати своєї роботи керуючої системи) і вносити відповідні коригування у її алгоритм управління.

Уявлення регулювання за принципом зворотного зв'язку. з'явилися торік у біології давно. Вже перша гіпотеза - про рефлекторних реакціях (17 – 18 століття) містила передумови цього принципу. У чіткої формі ці уявлення розвинулися на роботах Ч. Белла, І.М. Сєченова і І.П. Павлова, і навіть протягом усього 20 століття.

Зворотний зв'язок то, можливо позитивної й негативним.

Негативна зворотний – тип зворотний зв'язок, у якому вхідний сигнал системи змінюється в такий спосіб, щоб протидіяти зміни вихідного сигналу.

Негативна зворотний робить систему більш стійкою до випадковому зміни параметрів.

Негативна зворотний широко використовується живими системами різних рівнів організації – від клітини до екосистем – підтримки гомеостазу.

Позитивна зворотний – тип зворотний зв'язок, у якому зміна вихідного сигналу системи призводить до такої зміни вхідного сигналу, що сприяє подальшому відхилення вихідного сигналу від початкового значення.

Позитивна зворотний прискорює реакцію системи зміну вхідного сигналу, тому її використав певних ситуаціях, коли потрібно швидка реакція у відповідь зміна зовнішніх параметрів. У той самий час позитивний зворотний зв'язок призводить до хитання й невизначеності виникненню якісно нових систем, званих генератори (виробники).

Позитивна зворотнийрассогласует систему, й у кінцевомусчете, існуюча система трансформується на іншу систему, яка більше більш стійкою (тобто у ній починають діяти негативні зворотний зв'язок).

Отже, загальні характеристики зворотного зв'язку можна сформулювати так:

Негативні зворотний зв'язок сприяють відновленню вихідного стану. Позитивні – ведуть організм дедалі більше від вихідного стану.

>Самоорганизация всіх рівнях починається з урахуванням механізмів позитивним зворотним зв'язку, куди потім накладаються обмеження негативних зворотного зв'язку.


Список використаної літератури

1. Данилова В.С. Кожевников М.М. основні концепції сучасного природознавства: підручник для вузів / В.С. Данилова. – М.: АСПЕКТ ПРЕС, 2000;

2. Кузнєцов В.І.,ИдлисГ.М.,Гутина В.М.Естествознание. – М.:Агар, 2001;

3.Тулинов В.Д.,НедельскийН.Ф., Олейников Б.І.

Страница 1 из 2 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація