و التوازن هو آلية معقدة موجودة في الكائنات الحية التي تنطوي على امتصاص والأداء والعملية الصحيحة من الاستيعاب من المواد الغذائية والبروتينات التي تدخل الجسم. يمثل هذا الإجراء البيولوجي الموجود في جميع الكائنات الحية الأداء الصحيح لعملية التمثيل الغذائي ، وهي وظيفة منظمة ومعايرة بين نظام الهرمونات والغدد الدماغية ، التي تنظم هذا العمل من أجل ضمان الأداء الجسدي الفعال.
ما هو التوازن
جدول المحتويات
مفهوم التوازن هو قدرة الجسم على أداء وظائف فيزيائية - كيميائية وتنظيم ذاتي تؤدي إلى صيانة واتساق في تكوين وخصائص الجزء الداخلي من الكائن الحي. لهذا السبب ، يمثل التوازن الداخلي التوازن الداخلي لجسم الإنسان ، ويقوم باستجابات يتم ضبطها من أجل الحفاظ على صحة جيدة. يمكن أن ينتج عدم التوازن الداخلي عن أسباب مختلفة وتعمل آليات الاستتباب على الفور ، من خلال عمليات التغذية الراجعة والتحكم ، واستعادة التوازن في الجسم.
ما هو التوازن في علم الأحياء
الاستتباب في علم الأحياء هو مجموعة من الآليات أو التوازن الديناميكي ، والتي من خلالها تتمكن الكائنات الحية من تحقيق استقرار خصائص بيئتها الداخلية والتركيب الكيميائي الحيوي للأنسجة وسوائل الخلية ، من أجل البقاء على قيد الحياة ، علم وظائف الأعضاء أساسه الرئيسي.
التوازن في الكائنات الحية
يحدث الاستتباب في جميع الكائنات الحية ، ولكن تمت دراسته عن كثب في الأنواع البشرية وفي الثدييات الأخرى الأعلى. في هذه الحيوانات المعقدة ، يعمل الاستتباب في خلايا معزولة ومتكاملة. على سبيل المثال: سوائل الجسم والأنسجة والأعضاء. نظرًا للحفاظ على الظروف الثابتة داخل الأنسجة ، تخضع كل خلية لتغيرات أصغر في بيئتها الخارجية. هناك تبادل مستمر للجزيئاتبين الدم والسائل خارج الخلية الذي يغمر كل خلية. إن التركيب المستقر للدم هو ما يجعل من الممكن الحفاظ على ثبات السائل خارج الخلية ، والخلط المستمر للسائل خارج الخلية ، ويحمي كل خلية من التغيرات التي تحدث في البيئة الخارجية.
مثال على التوازن هو ، إذا أخذ الشخص حمامًا ساخنًا ، في هذه الحالة لا تتغير درجة حرارة الخلايا في الكبد والقلب والأمعاء والبنكرياس.
ميزات الاستتباب
الخصائص الرئيسية للتوازن التي يجب معرفتها هي:
- العملية: في بداية الاستتباب ، يمر الكائن الحي بعملية تغذية مرتدة يمكن أن تكون إيجابية أو سلبية والتي تنتهي فيها الخلايا الناتجة بتأثيرات مختلفة للغاية ، ولكنها في نفس الوقت تعويضية. عندما تكون التغذية الراجعة إيجابية ، يتم مواجهة تأثيرات التوازن في الخلايا من خلال العودة إلى حالتها الأصلية. بينما ، إذا كانت التغذية المرتدة سلبية ، فإن الاستجابة التي تحدث في النهاية ، تولد تغييرًا كبيرًا في الهيكل الأصلي للخلية.
- تنظيم درجة حرارة الجسم: من أكثر وظائف التوازن شيوعًا تنظيم درجة حرارة الجسم. هذا رمز أن جسم الإنسان يتم الاحتفاظ به في درجة حرارة مثالية وكافية. تبلغ 97.6 درجة فهرنهايت أو 36 درجة مئوية. تسمى هذه القيم بالنقاط المرجعية.
- كيف يؤثر البرد على درجة حرارة جسم الإنسان: عندما تنخفض درجة حرارة الجسم إلى ما دون حدود معينة ، يضمن التوازن أن الجسم يدفأ مرة أخرى. أي أن الأوعية الدموية تنقبض أو تتقلص بسبب قلة الحرارة ، وينقبض الجلد وينشأ ما يسمى "قشعريرة" ، وتقف الشعيرات وتأخذ الهواء من الجلد ، مما يوفر انسحابًا إضافيًا ضد البرد.. في بعض الأحيان تنقبض العضلات أيضًا بسبب درجات الحرارة المنخفضة مما يؤدي إلى رعشة تجعل الجسم يهتز ويدفأ ببطء.
- كيف تؤثر الحرارة على درجة حرارة الجسم: عندما يكون هناك تغير كبير في درجة الحرارة ، ترسل أجهزة الاستشعار في الجلد تنبيهًا إلى منطقة ما تحت المهاد ، وهي منطقة تقع في الدماغ. على سبيل المثال ، إذا ذهبت في نزهة على الأقدام ، فإن حرارة جسمك سترتفع فوق نقطة ضبط درجة الحرارة. يحدث هذا عندما يرسل الوطاء إشارات لجسمك ليبرد. بشكل أساسي ، تتمدد الأوعية الدموية أو تتوسع لمساعدة الدم على الاقتراب من سطح الجلد. هذا يسمح لمزيد من الحرارة للهروب من الجسم إلى الهواء. ثم تبدأ الغدد العرقية في إفراز المزيد من العرق. عندما يتبخر العرق من الجسم ، فإنه يخلق تأثيرًا ساحرًا ومنعشًا.
- تنظيم سكر الدم: من خلال تناول الكربوهيدرات مثل الخبز والبطاطس ، يحولها الجسم إلى سكريات صغيرة أو جلوكوز. الجلوكوز ضروري في جسم الإنسان ، لأنه يستخدم كمصدر للطاقة. على الرغم من ذلك ، لا يمكن أن يكون لديك جلوكوز كبير جدًا أو قليل جدًا في الدم. في هذه الحالة ، معنى التوازن هو الحفاظ على مستويات السكر في الدم ثابتة.
الأنواع الرئيسية للتوازن
إن جسم الإنسان هو آلة سامية ويرجع معظمه إلى أنه يستمر في العمل في مجموعة متنوعة من البيئات. يمكن للبشر أن يتطوروا في درجات حرارة منخفضة للغاية ، في ظل أنظمة غذائية وأنماط حياة مختلفة. جزء من حالة الجسم هذه للتكيف مع هذه التغييرات ، بفضل التوازن ، لأن معنى التوازن هو التوازن.
أنواع الاستتباب هي:
تمديد الاتزان
يمكن إنشاء تعريف الاستتباب في الامتداد من وجهة نظر عامة ، أي أنه إشارة إلى خاصية أي نظام ، يمكن أن يكون مفتوحًا أو مغلقًا ، حيث يمكنه تنظيم البيئة الداخلية للكائن الحي بحيث يتم الحفاظ عليها مستقر.
التوازن البيئي
إنه نوع من التوازن الديناميكي الذي يحدث بين البيئات الطبيعية ومحيطها. يمكن أن يختفي الميزان لأسباب متعددة منها: الفيضانات والحرائق والزلازل وأي كارثة طبيعية أخرى.
ثم يمثل التوازن البيئي التبادل الموجود بين البيئات الطبيعية المختلفة ، مما يسمح بالتوازن في النظام البيئي ؛ تعتبر هذه ضرورية للغاية للبقاء على قيد الحياة. في حالة الكوكب بشكل عام ، يظهر التوازن الاستتبابي في العلاقة الموجودة بين النظام البيئي والتغيرات المناخية التي تحدث.
يُعرف التوازن البيئي أيضًا باسم التوازن البيئي ، حوالي عام 1950 تم التساؤل عنه حيث اعتبر البعض أن التغيرات الثابتة والجذرية في السكان كانت متكررة جدًا وأن هذا التوازن لم يكن ثابتًا. وبنفس الطريقة أكدوا أن هذه النظريات استبدلت بنظرية الفوضى ونظرية الكوارث.
العوامل البيئية التي تؤثر سلبًا على هذا التوازن هي الزلازل والعواصف والجفاف والتغيرات المناخية مثل الموجات الساخنة والباردة.
التوازن السيبرني
تم إنشاء هذا المصطلح في منتصف القرن العشرين من قبل طبيب إنجليزي يُدعى ويليامز روس آشبي ، الذي أنشأ توازنًا داخليًا ينظم نفسه من خلال التغذية الراجعة. بمعنى آخر ، يوفر الاستتباب السيبراني للأنظمة الإلكترونية المختلفة القدرة على البقاء في حالة توازن.
التوازن النفسي
عندما يحدث خلل داخلي في البشر ، يمكن أن يحدث أيضًا على المستوى النفسي. لذا فإن التوازن النفسي هو التوازن بين احتياجات الإنسان والرضا.
التوازن النفسي هو نوع من الاتزان الذي يكون مختلفًا وغريبًا بعض الشيء ، ولا علاقة له تمامًا بأسباب حدوث التوازن البيولوجي. يعتمد هذا الاستيعاب على العوامل العقلية ، والمنبهات من المتغيرات التي لا تعتبر علمية بالكامل ، لأنها متعددة الاستخدامات لدرجة أنها لا تسمح لمجال دراسي بالتحقيق فيها. يمكن أن تكون هذه المشاعر ، أفكار القلق أو القلق ، والتي تحدد الطريقة التي يستوعب بها الجسم عملية التوازن. يمكن أن تتأثر هذه العملية بمشاكل نفسية مسببة أمراض سوء التغذية مثل الشره المرضي.
استتباب الأكسجين للعملية الخلوية
عندما يرتفع الارتفاع ، يكون الأكسجين المحيط في الغلاف الجوي أقل من الأكسجين الموجود على السطح. لهذا السبب ، فإن التنفس لدى الفرد في هذه البيئات سينتهي به الأمر غير كافٍ بمعدل منتظم ، والجسم من خلال التوازن يكثف معدل التنفس ثم يزيد ببطء إنتاج الخلايا الحمراء في الدم.
استتباب التمثيل الغذائي للخلايا
يشير هذا النوع من التوازن إلى حقيقة أن التركيب الكيميائي للبيئة الداخلية للكائن يجب ألا يخضع للتغييرات ويجب أن يظل دون تغيير. أي أن المنتجات التي يتكون منها التمثيل الغذائي الخلوي سيتم التخلص منها على الفور ، وهذا النوع من العمليات موجود في الغدد الدهنية والعرقية ، الرئتين ، على الرغم من أن الأهم هو ما تقوم به الكلى.
آليات الاستتباب
هناك نوعان أساسيان من آليات الاستتباب وهما:
الممرات العصبية: وظيفتها تنظيم ضغط الدم لدى الإنسان والثدييات بشكل عام. كما ينظم تركيز الأكسجين وثاني أكسيد الكربون في دم الإنسان.
مسارات الغدد الصماء: في هذه الحالة ينظم تركيز الجلوكوز في الدم. وكذلك تنظيم العلاقة بين البروتينات والكربوهيدرات والدهون. بالإضافة إلى ضبط آثار الصيام والأكل على الجسم.
أهمية التوازن في الإنسان
في جسم الإنسان ، يتحكم جهاز الغدد الصماء والجهاز العصبي في التوازن. توفر الأجهزة والأنظمة تغذية راجعة للدماغ. يحافظ الجسم على التوازن من خلال الحفاظ على درجة الحرارة وتوازن الأس الهيدروجيني وتوازن الكهارل والمياه والتنفس والحفاظ على ضغط الدم.
عندما يأكل الشخص وجبة تحتوي على كميات كبيرة من الإلكتروليتات ، مثل ملح الطعام ، يكتشف الجهاز العصبي خلل الإلكتروليت. يرسل المخ إشارات إلى الجسم للاحتفاظ بالماء والحفاظ على توازن الكهارل. جسديًا ، يمكنك ملاحظة تورم في القدمين وكذلك العطش.
عندما يتم شرب السوائل بشكل فردي ، يتم تخفيف الإلكتروليتات واستجابة للزيادة في الماء ، تطلق الخلايا ما هو موجود بالفعل للحفاظ على التوازن. ثم تقوم الكلى بترشيح السوائل الزائدة والشوارد من النظام.
يتضمن التوازن في عملية الاستيعاب وظيفة التنظيم الذاتي للفيتامينات التي تتفاعل مع الجسم لتحويلها إلى طاقة لدعم الحياة. يشير هذا إلى آلية للخروج من الطاقة الزائدة اللازمة لتحقيق التوازن الفعال. هذا ينظم إنتاج الهرمونات التي تدخل الجسم ، ومن الأمثلة على تصميم الرقصات المسالك البولية ، حيث يتم إطلاق مواد مفلترة غير ضرورية. العرق والغدد المسؤولة عن انفجار سوائل الجسم ، وذلك من أجل إبقاء الجسم عند درجة حرارة قياسية ، بينما يتم إطلاق المواد الزائدة.
ترتبط وظيفة الجسم هذه ارتباطًا وثيقًا بعملية التمثيل الغذائي ، نظرًا لأن استيعاب الطعام سيعتمد على الاستجابة التي يتمتع بها فيما يتعلق بالخارج. يمكن أن تؤثر الظروف المناخية أو الجوية أو الظروف الخارجية سلبًا على حالة الجسم ، ولكن مع ذلك ، إذا تم تنفيذ الاستتباب بطريقة صحيحة ، فإن تكتل الفيتامينات سيعمل كطاقة للجسم.
الاستتباب والجهاز العصبي
الحفاظ على التوازن
الأنظمة البيولوجية ، مثل جسم الإنسان ، في حالة اختلال دائم في التوازن. على سبيل المثال ، عند ممارسة الرياضة ، تزيد العضلات من إنتاج الحرارة وتزيد درجة حرارة الجسم. بنفس الطريقة ، عندما تتناول كوبًا من عصير الفاكهة ، يرتفع مستوى السكر في الدم. يعتمد التوازن على قدرة الجسم على اكتشاف ومعارضة هذه التغييرات.
غالبًا ما تستخدم دورات التغذية الراجعة السلبية للحفاظ على التوازن. تعمل هذه الدورات في مواجهة الحافز أو الإشارة التي تحفزها. على سبيل المثال ، إذا كانت درجة حرارة الجسم مرتفعة للغاية ، فستعمل حلقة التغذية الراجعة السلبية على خفضها مرة أخرى إلى القيمة المرجعية ، أو القيمة الاسمية البالغة 98.6 درجة فهرنهايت / 37.0 درجة مئوية.
10 أمثلة على التوازن في البشر
مثال 1: تسريع التنفس
عندما يتعرض الإنسان لبيئات ذات تركيز منخفض من الأكسجين ، أو عندما تكون مستويات الأكسجين في الدم منخفضة جدًا بحيث لا تلبي الطلب الخلوي ، على سبيل المثال عند ممارسة الرياضة ، تظهر استجابة على الفور تسرع البحث عن التنفس زيادة كمية الهواء المستنشق. في ذلك الوقت ، تتسارع ضربات القلب ويزداد ضغط الدم ، مما يوفر إمدادًا أفضل بالدم المؤكسج في الجسم.
مثال 2: الحفاظ على مستويات الجلوكوز
الجلوكوز هو فئة من السكر توجد في مجرى الدم ، ولكن لكي يظل الشخص بصحة جيدة ، يجب الحفاظ على مستويات الجلوكوز عند المستويات المناسبة. إذا ارتفعت هذه المستويات ، يفرز البنكرياس هرمونًا يعرف باسم الأنسولين ، وإذا بقيت منخفضة جدًا ، فإن الكبد يحول الجليكوجين في الدم إلى جلوكوز ، مما يرفع مستوياته.
مثال 3: توازن الأحماض والقواعد
يحتوي البشر ، في أجسامهم ، على مكونات كيميائية تسمى الأحماض والقواعد ، والتوازن بينها ضروري لضمان عملها بالطريقة المثلى. تعتبر الكلى والرئتان من أجهزة الجسم المسؤولة عن تنظيم هذه المواد في الجسم.
مثال 4: درجة حرارة الجسم
تعتبر درجة حرارة الجسم الداخلية لجسم الإنسان مثالًا جيدًا على التوازن. في الجسم السليم ، يجب أن تكون درجة حرارة الجسم 37 درجة ويطلق الحرارة من خلال التحكم في درجة حرارته.
مثال 5: التحكم في الكالسيوم
ينظم التوازن مستويات الكالسيوم في جسم الإنسان. عندما تنخفض هذه المستويات ، تقوم الغدة الدرقية بإفراز الهرمون ، وإذا كانت مرتفعة للغاية ، فإن الغدة الدرقية تساعد على تثبيت الكالسيوم في العظام وتخفض مستوياته في الدم.
مثال 6: تمرين بدني
في الأنشطة البدنية تتسبب في الجسم إلى الحفاظ على التوازن، وإرسال العضلات اللاكتات لتوفير الطاقة.
مثال 7: وظائف الجهاز البولي
المواد السامة التي تدخل الدم تعلق التوازن في الجسم. ومع ذلك ، فإنه يستجيب عن طريق التخلص منها عن طريق الجهاز البولي. عندما يتبول الفرد فإنه يزيل جميع السموم والمكونات الأخرى غير السارة من الدم ويعيد التوازن إلى الجسم.
مثال 8: منسوب المياه
يتكون أكثر من 50٪ من وزن الجسم من الماء ، والتوازن مسؤول عن الحفاظ على التوازن الصحيح للسائل. تتضخم الخلايا التي تحتوي على الكثير من الماء بطريقة تخاطر بالانفجار ، لكن الخلايا التي تحتوي على القليل جدًا يمكن أن تتقلص. يجب أن يحافظ جسم الإنسان على توازن حتى لا تحدث أي من هذه الحالات.
مثال 9: تنظيم الشرايين
إن الجسم الذي يتمتع بضغط دم صحي هو مثال على التوازن. عندما يكتشف القلب التغيرات في ضغط الدم ، فإنه يرسل إشارات إلى الدماغ ثم يتلقى إشارات حول كيفية الاستجابة. عندما يكون ضغط الدم مرتفعًا جدًا ، يتباطأ القلب ، ولكن إذا كان منخفضًا جدًا ، فإنه يسرع من تحركاته.
مثال 10: الجهاز اللمفاوي ووظائفه
يتعرض جسم الإنسان للفيروسات والبكتيريا التي يمكن أن تسبب المرض ، والجهاز اللمفاوي مسؤول عن مهاجمة والمساعدة في الحفاظ على التوازن ومكافحة العدوى للحفاظ على صحة الجسم.
