У высокоорганизованных животных деятельность центральной нервной системы в норме всегда включает как необходимое условие наличие обратной связи. Так, любое действие животного, например погоня за добычей, сопровождается импульсами, поступающими от центральной нервной системы к мышцам (бег, схватывание добычи), и обратными сигналами от органов чувств (зрение, проприорецепторы и др.), позволяющими учитывать результаты усилий и корректировать их в связи с ходом событий.
Саморегуляция процессов жизнедеятельности также обусловлена обратной связи. Так, подъём артериального давления выше нормы воспринимается специальными рецепторами, которые сигнализируют об этом в вазомоторные центры нервной системы. Это приводит к возникновению центробежных импульсов, ведущих к снижению давления. Подобный процесс – пример отрицательной обратной связи, наиболее часто наблюдаемой в стабильных живых системах. Большинство регуляторных систем животных и растительных организмов работает по этому принципу. Положительная обратная связь преобладают в период эмбрионального развития.
Многие процессы в экологии, например, регуляция динамики популяций, также основаны на положительной и отрицательной О. с. Так, особый случай отрицательной обратной связи представляет собой рассмотренная итальянским математиком В. Вольтерра система хищник – жертва. Увеличение численности жертв способствует усиленному размножению хищников, а рост численности последних, напротив, – снижению численности жертв. Хотя таким образом равновесие и поддерживается в природе, но благодаря запозданию в размножении животных оно приобретает форму волн жизни – широких колебаний численности животных вокруг среднего уровня.
На молекулярном уровне по принципу О. с. регулируется огромное число ферментативных реакций, одновременно протекающих в живой клетке. Координация этой сложной взаимосвязанной системы осуществляется путём изменения активности ферментов (отрицательную обратную связь осуществляют ингибиторы, положительную – стимуляторы) или скорости их синтеза (обратные связи осуществляют эффекторы).
Комбинации положительных и отрицательных обратных связей обусловливают альтернативную смену физиологических состояний (например, сон – бодрствование). Изучение кривой развития патологических процессов неинфекционного характера (трофические язвы, гипертония, маниакально-депрессивный психоз, эпилепсия и т.д.) позволяет, исходя из результата, определить наиболее вероятный тип Обратной связи, лежащий в основе заболевания, и ограничить изучение его этиологии и патогенеза механизмами определённой категории. Живые объекты как наиболее совершенные саморегулирующиеся системы богаты различными типами обратной связи; изучение последних – весьма продуктивно для исследования биологических явлений и установления их специфичности.
Таким образом, общие характеристики обратных связей могут быть сформулированы следующим образом:
Отрицательные обратные связи способствуют восстановлению исходного состояния. Положительные – уводят организм все дальше от исходного состояния.
Самоорганизация на всех уровнях начинается на основе механизмов положительной обратной связи, на которые затем накладываются ограничения отрицательных обратных связей.
Заключение
В настоящем реферате мы рассмотрели понятие и виды обратных связей применительно к живым системам. Подведем некоторые, основные выводы по данному вопросу.
Механизм обратной связи – это реакция системы на внешнее воздействие. Более точно можно сказать, что механизм обратной связи – это механизм, определяющий изменение состояния, являющийся реакцией на внешнее воздействие и определяющийся этой реакцией.
Обратная связь является фундаментальным понятием кибернетики, особенно теории управления и теории информации; обратная связь позволяет контролировать и учитывать действительное состояние управляемой системы (т.е., в конечном счёте, результаты работы управляющей системы) и вносить соответствующие корректировки в её алгоритм управления.
Представления о регулировании по принципу обратных связей. появились в биологии давно. Уже первая гипотеза о рефлекторных реакциях (17 – 18 века) содержала предпосылки этого принципа. В более чёткой форме эти представления были развиты в работах Ч. Белла, И.М. Сеченова и И.П. Павлова, а также на протяжении всего 20 века.
Обратная связь может быть положительной и отрицательной.
Отрицательная обратная связь – тип обратной связи, при котором входной сигнал системы изменяется таким образом, чтобы противодействовать изменению выходного сигнала.
Отрицательная обратная связь делает систему более устойчивой к случайному изменению параметров.
Отрицательная обратная связь широко используется живыми системами разных уровней организации – от клетки до экосистем – для поддержания гомеостаза.
Положительная обратная связь – тип обратной связи, при котором изменение выходного сигнала системы приводит к такому изменению входного сигнала, которое способствует дальнейшему отклонению выходного сигнала от первоначального значения.
Положительная обратная связь ускоряет реакцию системы на изменение входного сигнала, поэтому её используют в определённых ситуациях, когда требуется быстрая реакция в ответ на изменение внешних параметров. В то же время положительная обратная связь приводит к неустойчивости и возникновению качественно новых систем, называемых генераторы (производители).
Положительная обратная связь рассогласует систему, и, в конечном счёте, существующая система трансформируется в другую систему, которая оказывается более устойчивой (то есть в ней начинают действовать отрицательные обратные связи).
Таким образом, общие характеристики обратных связей могут быть сформулированы следующим образом:
Отрицательные обратные связи способствуют восстановлению исходного состояния. Положительные – уводят организм все дальше от исходного состояния.
Самоорганизация на всех уровнях начинается на основе механизмов положительной обратной связи, на которые затем накладываются ограничения отрицательных обратных связей.
Список использованной литературы
1.Данилова В.С. Кожевников Н.Н. основные концепции современного естествознания: учебник для ВУЗов / В.С. Данилова. – М.: АСПЕКТ ПРЕСС, 2000;
2.Кузнецов В.И., Идлис Г.М., Гутина В.Н. Естествознание. – М.: Агар, 2001;
3.Тулинов В.Д., Недельский Н.Ф., Олейников Б.И. Концепции современного естествознания, М.: МУПК, 2005;
4.Wikipedia.org