Определение динамического равновесия

Система в динамическом равновесии будет иметь небольшие изменения, которые суммируются, чтобы не производить никаких чистых изменений. Многие биологические системы находятся в динамическом равновесии, из воды внутри клетка, к динамическому равновесию, испытываемому популяциями хищников и жертв. Динамическое равновесие отличается от статического равновесия, в котором части не перемещаются, как только они достигли равновесия.

Динамическое равновесие имеет разные значения в каждой научной дисциплине, такие как биохимия или экология, В химии равновесие реакции – это точка, в которой продукты и реагенты имеют наименьшую свободную энергию. Динамическое равновесие, с другой стороны, является точкой, в которой продукты генерируются так же быстро, как они распадаются. Это может не совпадать с химическим равновесием, так как ферменты заставляют многие реакции далеко выходить за пределы своего естественного равновесия, делая продукты быстрее, чем они распадаются. В связи с этим, химик часто называют динамическое равновесие динамическим устойчивым состоянием, чтобы четко различать две точки реакции.

Экологи и Население Биологи часто ссылаются на динамическое равновесие, когда говорят о популяциях организмов. При изучении количества организмов в популяции с течением времени многие факторы влияют на рост популяции. Часто население проходит периоды бума и спада. Достаточные ресурсы вызывают высокие темпы размножения у всех животных, что приводит к гораздо более высокой популяции. Когда ресурсы распределены между этим большим числом, ресурсов почти не хватает. Таким образом, население отмирает. Эколог видит эти циклы как динамическое равновесие, в котором застряло население, никогда не набирая и не теряя большого числа людей.

Примеры динамического равновесия

Глюкоза в организме

На протяжении всей жизни уровень глюкозы в организме остается относительно одинаковым. Однако в течение дня ваше тело потребляет огромное количество глюкозы и должно заменить ее. Каждая клетка в вашем теле требует глюкозы для функционирования. Поскольку клетки используют эту глюкозу, печень и ваш пищеварительная система работать быстро, чтобы заменить его. Глюкоза из пищи, которую вы едите, выводится из желудок и кишечник в кровоток. Печень хранит глюкозу как гликоген и должен сломать этот большой молекула вниз, чтобы выпустить глюкозу в кровь, В вашем организме глюкоза находится в динамическом равновесии. Хотя глюкоза имеет периоды высокой и низкой концентрации, она относительно стабильна. Если уровни глюкозы в вашем организме выходят за рамки динамического равновесия или вы не можете заменить глюкозу, которую используете, вы в конечном итоге умрете.

Динамика Хищник-Добыча

Экологи часто изучают отношения между несколькими вид и их влияние друг на друга. Одна из взаимосвязей в природе, которая часто демонстрирует динамическое равновесие, – это динамика хищной добычи. Представьте себе природный заповедник, который содержит только кроликов и волков. Поскольку популяция кроликов увеличивается, это обеспечивает больше пищи для популяции волков. Это приводит обе популяции в динамическое равновесие. Волки, пожиная выгоды от увеличения популяции кроликов, также начинают размножаться. Через некоторое время популяция волков также начинает резко увеличиваться. Поскольку все больше волков рождаются и едят кроликов, их популяция в конечном итоге выравнивается. Волки, все еще размножающиеся на высоких уровнях, в конечном счете начинают уменьшать популяцию кроликов, которая не может успевать. Кролики уменьшаются, и в конечном итоге волки остаются без достаточного количества пищи, чтобы поддержать большую популяцию. Это динамическое равновесие обеих популяций интересно, потому что оно показывает прямую причинно-следственную связь между различными видами в экосистема.

  • Статическое равновесие – Когда система достигает точки устойчивости, в которой все еще не движутся никакие детали.
  • равновесный – Точка в реакции, в которой самая низкая свободная энергия существует с обеих сторон химического уравнения.
  • Свободная энергия – энергия в системе, способная вызвать реакцию.

викторина

1. Многие клеточные мембраны содержат специальные белки, известные как аквапорины, которые позволяют молекулам воды проходить через мембрану. Если ячейка находится в изотонический среда, что из следующего будет получено?A. Статическое равновесиеB. Динамическое равновесиеC. Равновесие не будет достигнуто

Ответ на вопрос № 1

В верно. Хотя общая система не будет демонстрировать заметных изменений, молекулы воды постоянно обмениваются через аквапорины. Скорость приема и выработки одинаковы в изотонической среде, которая имеет одинаковую растворенное вещество концентрация как внутри клетки. Клетка опирается на это динамическое равновесие, чтобы продолжать цикл клеточных питательных веществ и кислорода внутри и снаружи клетки.

2. Сценарий 1: Ящик с бананами сбалансирован по шкале. Вес бананов эквивалентен противовесу, а весы идеально выровнены. Сценарий 2: Обезьяна входит и ест банан. Весы выходят из равновесия, а противовес касается пола. Исследователь добавляет банан в коробку, выравнивая весы. Обезьяна ест еще один банан, и цикл начинается заново. Как бы вы описали эти два сценария?A. Динамическое равновесие; Статическое равновесиеB. Статическое равновесие; Динамическое равновесиеC. Оба динамического равновесия

Ответ на вопрос № 2

В верно. В первом сценарии масштаб находится в равновесии, и ничего не меняется. Это статическое равновесие. Во втором сценарии масштаб никогда не находится в равновесии, но исследователь каждый раз сбрасывает его. Таким образом, сценарий остается в динамическом равновесии. Хотя динамическое равновесие может иметь изменения в краткосрочной перспективе, среднее значение во времени является постоянным.

3. Организмы всегда существуют в динамическом равновесии, а не статично. Почему?A. Энергия, которая поддерживает жизнь, содержится в связях молекул, которые необходимо использовать.B. Все клетки имеют мембраны, которые позволяют молекулам воды существовать в динамическом равновесии.C. Некоторые клетки существуют в статическом равновесии.

Ответ на вопрос № 3

верно. Глюкоза является основной молекулой, которую организмы используют для хранения и передачи энергии. Чтобы получить энергию от глюкозы и использовать ее в таких процессах, как репликация ДНК, глюкоза должна быть разрушена. Другие части организм должен заменить эту глюкозу, если процесс должен продолжаться. Хотя все клетки имеют мембраны, не все мембраны позволяют воде свободно проходить. В статическом равновесии ничто не могло быть сломано, и никакая энергия не могла быть выпущена.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *