التوازن

يميل أي نظام في حالة توازن ديناميكي إلى الوصول إلى حالة ثابتة ، وهو توازن يقاوم قوى التغيير الخارجية. عندما يكون هذا النظام مضطربًا ، تستجيب الأجهزة التنظيمية المدمجة للمغادرين لإنشاء توازن جديد ؛ هذه العملية هي واحدة من السيطرة على ردود الفعل. جميع عمليات تكامل وتنسيق الوظيفة ، سواء بوساطة الدوائر الكهربائية أو عن طريق الجهاز العصبي والهرموني ، هي أمثلة على التنظيم المتماثل.

من الأمثلة المألوفة للتنظيم المتماثل في النظام الميكانيكي هو عمل منظم درجة حرارة الغرفة ، أو منظم الحراره. قلب الترموستات هو عبارة عن شريط ثنائي المعدن يستجيب لتغيرات درجة الحرارة من خلال استكمال أو تعطيل الدائرة الكهربائية. عندما تبرد الغرفة ، تكتمل الدائرة ، ويعمل الفرن ، وترتفع درجة الحرارة. عند مستوى محدد مسبقًا ، تنقطع الدائرة ، ويتوقف الفرن ، وتنخفض درجة الحرارة. ومع ذلك ، فإن الأنظمة البيولوجية ، التي تتسم بدرجة أكبر من التعقيد ، لا تحتوي على أجهزة تنظيمية إلا بشكل شبه تقارن مع الأجهزة الميكانيكية. ومع ذلك ، هناك نوعان من النظم على حد سواء ، في أهدافهما – الحفاظ على النشاط ضمن النطاقات المحددة ، سواء للسيطرة على سمك الفولاذ المدلفن أو الضغط داخل الجهاز الدوري.

السيطرة على درجة حرارة الجسم عند البشر هي مثال جيد على التوازن في النظام البيولوجي. في البشر ، تتقلب درجة حرارة الجسم الطبيعية حول قيمة 37 درجة مئوية (98.6 درجة فهرنهايت) ، ولكن يمكن أن تؤثر العوامل المختلفة على هذه القيمة ، بما في ذلك التعرض والهرمونات ومعدل الأيض والمرض ، مما يؤدي إلى درجات حرارة مرتفعة أو منخفضة بشكل مفرط. يتم التحكم في درجة حرارة الجسم بواسطة منطقة في الدماغ تسمى الغدة النخامية. تتم التغذية الراجعة حول درجة حرارة الجسم عبر مجرى الدم إلى المخ وينتج عنها تعديلات تعويضية في معدل التنفس ومستوى السكر في الدم ومعدل الأيض. يساعد فقدان الحرارة عند البشر عن طريق تقليل النشاط والعرق وآليات التبادل الحراري التي تسمح بدور كميات أكبر من الدم بالقرب من سطح الجلد. يتم تقليل فقدان الحرارة عن طريق العزل ، وانخفاض الدورة الدموية على الجلد ، والتعديل الثقافي مثل استخدام الملابس ، والمأوى ، ومصادر الحرارة الخارجية. يشكل المدى بين مستويات درجة حرارة الجسم المرتفعة والمنخفضة الهضبة المتجانسة – النطاق “الطبيعي” الذي يحافظ على الحياة. مع اقتراب أي من الطرفين ، فإن الإجراء التصحيحي (من خلال ردود الفعل السلبية) يعيد النظام إلى المعدل الطبيعي.

كما تم تطبيق مفهوم التوازن على البيئات البيئية. تم اقتراح التوازن في النظم البيئية لأول مرة من قِبل عالم البيئة الأمريكي الكندي المولد روبرت ماك آرثر عام 1955 ، وهو نتاج مزيج من التنوع البيولوجي وأعداد كبيرة من التفاعلات البيئية التي تحدث بين الأنواع. كان يُعتقد أنه مفهوم يمكن أن يساعد في تفسير استقرار النظام الإيكولوجي – أي ثباته كنوع بيئي معين مع مرور الوقت (نرى المرونة البيئية). منذ ذلك الحين ، تغير المفهوم بشكل طفيف ليضم أجزاء غير حيوية (غير حية) للنظام الإيكولوجي ؛ وقد استخدم هذا المصطلح من قبل العديد من علماء البيئة لوصف المعاملة بالمثل التي تحدث بين الأجزاء الحية وغير الحية للنظام البيئي للحفاظ على الوضع الراهن. فرضية غايا – نموذج الأرض الذي طرحه العالم الإنجليزي جيمس لوفلوك والذي يعتبر مختلف أجزائه الحية وغير الحية كمكونات لنظام أكبر أو كائن وحيد – يفترض أن الجهد الجماعي للكائنات الفردية يساهم في التوازن على مستوى الكواكب.