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| Imagem térmica de uma tarântula de sangue frio (ectotérmica) sobre uma mão humana de sangue quente (endotérmica). (Imagem: Arno / Coen; permissão: copyleftxfusr. Link da imagem: http://en.wikipedia.org/wiki/File:Wiki_tarantula.jpg). |
O
uso mais frequente do termo refere-se à homeostase biológica. A
sobrevivência de organismos vivos requer um meio interno
homeostático; muitos ambientalistas acreditam que este princípio
também se aplica ao meio externo. Um grande número de sistemas
ecológicos, biológicos e sociais são homeostáticos, mantêm o
equilíbrio contrariando qualquer mudança, e caso não sejam bem
sucedidos em repor o equilíbrio, isso pode conduzir à interrupção
do funcionamento do sistema. Sistemas complexos, como por exemplo o
corpo humano, precisam de homeostase para manter a estabilidade e
sobreviver. Mais do que apenas sobreviver, estes sistemas devem ter a
capacidade de se adaptar ao seu ambiente externo e interno.
Os
sistemas homeostáticos exibem certas propriedades:
- São extremamente estáveis;
- Toda a sua organização, interna, estrutural e funcional, contribui para a manutenção do equilíbrio.
- São imprevisíveis (o resultado de uma determinada ação pode mesmo ser o oposto do esperado).
Seguem-se
alguns dos mais importantes exemplos de homeostase em mamíferos:
- A regulação da quantidade de água e minerais no corpo, conhecida como osmorregulação. Tem lugar principalmente nos rins.
- A remoção de resíduos metabólicos, conhecida como excreção. Tem lugar em órgãos excretórios como os rins e os pulmões.
- A regulação da temperatura corporal, realizada principalmente pela pele e pela circulação sanguínea.
- A regulação dos níveis de glicose no sangue, realizada principalmente pelo fígado e pela insulina segregada pelo pâncreas. Estado de equilíbrio no corpo.
Mecanismos de homeostase: feedback
Quando
ocorre a mudança de uma variável, o sistema pode reagir segundo
dois tipos de feedback:
- O feedback negativo é a reação pela qual o sistema responde de modo a reverter a direção da mudança. Dando a entender a manter estáveis as variáveis, permite a manutenção da homeostase. Por exemplo, quando a concentração corporal de dióxido de carbono aumenta, os pulmões são estimulados a aumentar a sua atividade e expelir mais dióxido de carbono. A termorregulação é outro exemplo de feedback negativo. Quando a temperatura corporal sobe, ou desce, receptores na pele e no hipotálamo sentem a alteração, desencadeia uma ordem no cérebro que dá início a uma reação no sentido de gerar ou libertar calor, conforme seja o caso.
No
feedback negativo, o órgão X estimula o órgão Y, cuja função
inibe ou paralisa a atividade do órgão X. Em outras palavras, o
estímulo bloqueia o seu próprio "estimulador".
- No feedback positivo, a resposta amplifica a mudança da variável. Isto tem um efeito desestabilizador, pelo que não contribui para a homeostase. O feedback positivo é menos comum nos sistemas naturais do que o feedback negativo, mas tem as suas aplicações. Por exemplo, nos nervos, um potencial elétrico limite desencadeia a geração de um potencial de ação muito mais elevado. (Ver também ponto de equilíbrio.) Outros eventos de feedback positivo são a coagulação do sangue e vários eventos na gestação.
O
feedback positivo é quando um órgão y estimula um órgão x, e
este, através de produtos da sua atividade, retroestimula o órgão
y, intensificando sua ação. Um mecanismo destes, isoladamente,
levaria à exaustão ou esgotamento energético do sistema. Por isso
o feedback positivo está sempre acoplado a feedback negativo.
Na
sua Hipótese
de Gaia,
James
Lovelock
afirma que toda a massa de matéria viva da Terra, ou de qualquer
outro planeta com vida, funciona como um vasto organismo que
ativamente modifica o seu planeta para produzir o ambiente que melhor
serve as suas necessidades. Sob este ponto de vista, o planeta
inteiro mantém homeostase. Se um sistema deste tipo ocorre ou não
na Terra é ainda assunto de debate. Contudo, alguns mecanismos
homeostáticos relativamente simples são aceitos na generalidade.
Por exemplo, quando os níveis atmosféricos de dióxido de carbono
sobem, as plantas crescem mais e removem dióxido de carbono da
atmosfera. Quando a luz solar é intensa e a temperatura atmosférica
sobe, o fitoplâncton da superfície oceânica prolifera e produz
mais dimetilo de enxofre, que age como núcleo de condensação de
nuvens conduzindo à produção de mais nuvens, ao aumento do albedo
do planeta e à redução da temperatura atmosférica.
A
homeostase é uma das características fundamentais dos seres vivos.
É a manutenção do ambiente interno dentro de limites toleráveis.
O ambiente interno de um organismo vivo consiste basicamente nos seus
fluidos corporais. Estes incluem o plasma sanguíneo, a linfa, e
vários outros fluidos inter- e intracelulares. A manutenção de
condições estáveis nestes fluidos é essencial para os seres
vivos, uma vez que a ausência de tais condições é prejudicial ao
material genético. No que respeita a um dado parâmetro, um dado
organismo pode ser conformista
ou regulador.
Os reguladores tentam manter o parâmetro a um nível constante,
independentemente da sua variação no ambiente externo. Os
conformistas permitem que o ambiente externo determine o parâmetro.
Por exemplo, os animais endotérmicos mantêm uma temperatura
corporal constante, enquanto que os animais ectotérmicos exibem uma
grande variação deste parâmetro. Isto não quer dizer que os
conformistas não tenham adaptações que lhes permitam exercer algum
controle sobre o parâmetro em questão. Por exemplo, é frequente de
manhã observar répteis sobre pedras aquecidas pelo sol a fim de
elevar a sua temperatura corporal. Uma vantagem da regulação
homeostática é permitir um funcionamento mais eficiente do
organismo. Por exemplo, os animais ectotérmicos tendem a ficar
letárgicos a baixas temperaturas, enquanto que os animais
endotérmicos mantêm uma atividade normal. Por outro lado, a
regulação requer energia. Uma das razões pelas quais as cobras
conseguem sobreviver com uma refeição semanal é porque requerem
muito menos energia para manter a homeostase.
A
capacidade de sustentar a vida dos fluidos do corpo humano é afetada
por todo um leque de fatores, como a temperatura, a salinidade, o pH,
ou as concentrações de nutrientes, como a glicose, vários íons,
oxigênio, e resíduos, como o dióxido de carbono e a ureia. Dado
que estes fatores afetam as reações químicas que mantêm o corpo
vivo, este inclui mecanismos fisiológicos para os manter dentro dos
limites desejáveis.
Exemplos
- Regulação térmica:
- Os músculos esqueléticos tremem para produzir calor quando a temperatura corporal é muito baixa.
- Outra forma de gerar calor envolve o metabolismo de gordura.
- O suor arrefece o corpo por evaporação.
- Regulação química:
- O pâncreas produz insulina e glucagon para regular a concentração de açúcar no sangue.
- Os pulmões absorvem oxigênio e expelem dióxido de carbono.
- Os rins excretam ureia e regulam as concentrações de água e de uma grande variedade de íons.
Muitos
destes órgãos são controlados por hormonas segregadas pela
glândula pituitária, cuja ação é, por sua vez, regulada pelo
hipotálamo.
O
termo começa a ser usado em outras áreas, além das Ciências
Biológicas. As companhias de seguros podem falar de homeostase
de risco,
quando, por exemplo, condutores com ABS apresentam uma sinistralidade
semelhante aos condutores sem ABS, porque inconscientemente compensam
o veículo mais seguro com hábitos de condução menos seguros.
Sociólogos e psicólogos referem a homeostase
de stress,
a tendência duma população ou dum indivíduo para manter um certo
nível de stress, frequentemente criando stress artificial se o nível
"natural" de stress não for suficiente. Em Qualidade
podemos dizer que homeostase, uma das propriedades fundamentais dos
sistemas, é a propriedade que os sistemas apresentam de
auto-regularem o seu nível de desempenho em torno de um ponto ótimo,
quando livre de interferências externas. Sua utilidade para o
gerenciamento dos processos industriais consiste no tratamento das
manifestações mensuráveis da homeostase baseado na teoria da
variação, formulada por Shewhart.
