Гомеостаз

Окружающая человека внешняя среда весьма переменчива по своим свойствам. В широких пределах и довольно быстро могут изменяться атмосферное давление, влажность и температура воздуха. Высоко в горах понижено содержание кислорода в атмосфере, а в воздухе душного помещениия может быть заметно увеличена концентрация углекислого газа. В то же время химический состав и физические свойства (объем, давление, температура) внутренней среды организма изменяются значительно менее сильно. Например, температура крови у здорового человека всегда поддерживается на уровне около 370С, хотя в течение определенного времени человек может находиться при температуре окружающего воздуха и ниже 0 и выше 1000С. Такое относительное постоянство параметров внутренней среды называется гомеостазом. (В более широком смысле под гомеостазом понимают относительное постоянство и других физиологических показателей, например, частоты сердечных сокращений). Гомеостаз обеспечивает стабильные условия для нормальной жизни клеток организма в изменяющихся условиях внешней среды. Рассмотрим значение гомеостаза на следующем примере. Известно, что активность большинства ферментов максимальна при температуре около 35 – 390C. Снижение или повышение температуры внутренней среды привело бы к нарушению работы ферментов, что расстроило бы буквально все процессы жизнедеятельности. Однако благодаря поддержанию гомеостаза этого не происходит. Состояние гомеостаза достигается благодаря работе регулирующих систем организма, прежде всего, нервной и эндокринной. Главную роль в этом играют отрицательные обратные связи. Поясним это на примере поддержания постоянства температуры тела. В определенные участки головного мозга (центры терморегуляции) постоянно поступает информация от рецепторов, "отслеживающих" колебания температуры как внешней, так и внутренней среды. Если эта температура повышается, головной мозг посылает команды к различным органам-эффекторам, главными из которых являются скелетные мышцы и кожа. Кроме того, центральная нервная система дает соответствующее "указание" эндокринной системе, гормоны которой регулируют интенсивность химических реаций, а значит, и теплообразование во всем организме. Под нервными и гормональными регулирующими воздействиями состояние различных органов изменяется так, чтобы уменьшить образование тепла в организме и ускорить выведение тепла во внешнюю среду. В результате повышенная температура внутренней среды возвращается к нормальному уровню. Если же температура внешней или внутренней среды понижается, то в описанной системе происходят противоположные изменения. В конечном счете, внутренняя температура тела удерживается в очень узком диапазоне, несмотря на резкие перепады температуры внешней среды. Обратите внимание, что организм может среагировать на повышение внешней температуры еще до того, как повысится внутренняя. Такой заблаговременной реакции может оказаться достаточно, чтобы вообще не допустить повышения температуры внутренней среды. Подобная «упреждающая» регуляция, наряду с регуляцией по принципу отрицательной обратной связи, часто используется для поддержания гомеостаза. Например, у бегуна дыхание учащается еще до старта, что позволяет не допустить (или свести к минимуму) накопление углекислого газа в крови во время бега.