Definizione di equilibrio dinamico

Un sistema in equilibrio dinamico avrà piccoli cambiamenti che si sommano per non produrre alcun cambiamento netto. Molti sistemi biologici sono in equilibrio dinamico, dall’acqua all’interno di una cellula, all’equilibrio dinamico sperimentato da popolazioni di predatori e prede. L’equilibrio dinamico è diverso da un equilibrio statico, in cui le parti non si muovono una volta raggiunto l’equilibrio.,

L’equilibrio dinamico ha significati diversi in ogni sottodisciplina scientifica, come la biochimica o l’ecologia. In chimica, l’equilibrio di una reazione è il punto in cui i prodotti e i reagenti hanno la più bassa energia libera. L’equilibrio dinamico, d’altra parte, è il punto in cui i prodotti vengono generati velocemente come stanno cadendo a pezzi. Questo potrebbe non essere lo stesso dell’equilibrio chimico, poiché gli enzimi forzano molte reazioni oltre i loro equilibri naturali rendendo i prodotti più veloci di quanto non si rompano., A causa di ciò, il chimico spesso si riferisce all’equilibrio dinamico come uno stato stazionario dinamico, per distinguere chiaramente tra i due punti di una reazione.

Gli ecologi e i biologi della popolazione si riferiranno spesso all’equilibrio dinamico quando si parla di popolazioni di organismi. Quando si studia il numero di organismi in una popolazione nel tempo, molti fattori influenzano la crescita di una popolazione. Spesso, le popolazioni attraverseranno periodi di boom e busto. Ampie risorse causano alti tassi di riproduzione in tutti gli animali, portando ad una popolazione molto più alta., Quando le risorse sono distribuite tra questo numero più alto, non ci sono quasi abbastanza risorse per andare in giro. Quindi, la popolazione muore. Gli ecologisti vedono questi cicli come un equilibrio dinamico in cui la popolazione è bloccata, senza mai guadagnare o perdere un gran numero di individui.

Esempi di equilibrio dinamico

Glucosio in un organismo

Per tutta la vita, i livelli di glucosio nel corpo rimangono relativamente gli stessi. Nel corso di una giornata, tuttavia, il tuo corpo utilizza enormi quantità di glucosio e deve sostituirlo., Ogni cellula del tuo corpo richiede glucosio per funzionare. Poiché le cellule utilizzano questo glucosio, il fegato e il sistema digestivo funzionano rapidamente per sostituirlo. Il glucosio dal cibo che mangi viene spostato dallo stomaco e dall’intestino nel flusso sanguigno. Il fegato immagazzina il glucosio come glicogeno e deve rompere questa grande molecola per rilasciare il glucosio nel sangue. Nel tuo corpo, il glucosio è in equilibrio dinamico. Mentre il glucosio ha periodi di alta e bassa concentrazione, è relativamente stabile., Se i livelli di glucosio nel tuo corpo cadono dall’equilibrio dinamico, o non puoi sostituire il glucosio che usi, alla fine morirai.

Dinamica predatore-Preda

Gli ecologi spesso studiano le relazioni tra più specie e i loro effetti l’una sull’altra. Una relazione in natura che spesso mostra l’equilibrio dinamico è la dinamica predatore-preda. Immagina una riserva naturale che contiene solo conigli e lupi. Con l’aumentare della popolazione di conigli, fornisce più cibo per la popolazione di lupi. Questo imposta entrambe le popolazioni in equilibrio dinamico., Anche i lupi, raccogliendo i benefici dell’aumento della popolazione di conigli, iniziano a riprodursi di più. Dopo un periodo di tempo, anche la popolazione di lupi inizia ad aumentare drammaticamente. Man mano che nascono più lupi e mangiano i conigli, le loro popolazioni alla fine si livellano. I lupi, che continuano a riprodursi ad alti livelli, alla fine iniziano a diminuire la popolazione di conigli, che non riesce a tenere il passo. I conigli diminuiscono e alla fine i lupi rimangono senza cibo sufficiente per sostenere una grande popolazione., Questo equilibrio dinamico di entrambe le popolazioni è interessante perché mostra una relazione diretta di causa ed effetto tra diverse specie in un ecosistema.

  • Equilibrio statico – Quando un sistema raggiunge un punto di stabilità in cui nessuna parte è ancora in movimento.
  • Equilibrio-Un punto in una reazione in cui l’energia libera più bassa esiste su entrambi i lati di un’equazione chimica.
  • Energia libera-L’energia in un sistema in grado di provocare una reazione.

Quiz

1., Molte membrane cellulari hanno proteine speciali note come acquaporine che consentono alle molecole d’acqua di passare attraverso la membrana. Se la cella è posta in un ambiente isotonico, quale dei seguenti sarà ottenuto?
A. Equilibrio statico
B. Equilibrio dinamico
C. L’equilibrio non sarà raggiunto

La risposta alla domanda #1
B è corretta. Sebbene il sistema totale non presenti un cambiamento evidente, le molecole d’acqua vengono costantemente scambiate attraverso le aquaporine., Il tasso di assunzione e di uscita sono gli stessi in un ambiente isotonico, che ha la stessa concentrazione di soluto come l’interno della cellula. La cellula si basa su questo equilibrio dinamico per continuare a ciclo cellulare nutrienti e ossigeno all’interno e all’esterno della cellula.

2. Scenario 1: Una scatola di banane è bilanciata su una scala. Il peso delle banane è equivalente al contrappeso e la scala è perfettamente livellata. Scenario 2: Una scimmia entra e mangia una banana. La scala cade fuori equilibrio e il contrappeso tocca il pavimento., Il ricercatore aggiunge una banana alla scatola, sera le scale. La scimmia mangia un’altra banana e il ciclo ricomincia.
Come descriveresti questi due scenari?
A. Equilibrio dinamico; Equilibrio statico
B. Equilibrio statico; Equilibrio dinamico
C. Entrambi sono equilibrio dinamico

La risposta alla domanda #2
B è corretta. Nel primo scenario, la scala è all’equilibrio e nulla sta cambiando. Questo è equilibrio statico. Nel secondo scenario, la scala non è mai realmente all’equilibrio ma viene resettata ogni volta dal ricercatore., In questo modo, lo scenario rimane in un equilibrio dinamico. Sebbene un equilibrio dinamico possa avere cambiamenti a breve termine, la media nel tempo è costante.

3. Gli organismi esistono sempre in equilibrio dinamico, mai statico. Perché?
A. L’energia che sostiene la vita è contenuta nei legami delle molecole, che devono essere utilizzate.
B. Tutte le cellule hanno membrane, che consentono alle molecole d’acqua di esistere in equilibrio dinamico.
C. Alcune cellule esistono in equilibrio statico.

La risposta alla domanda #3
A è corretta., Il glucosio è la molecola principale che gli organismi usano per immagazzinare e trasferire energia. Per ottenere l’energia dal glucosio e usarlo in processi come la replicazione del DNA, il glucosio deve essere scomposto. Altre parti dell’organismo devono sostituire questo glucosio se il processo deve continuare. Mentre tutte le cellule hanno membrane, non tutte le membrane permettono all’acqua di passare liberamente. Nell’equilibrio statico, nulla poteva essere scomposto e nessuna energia poteva essere rilasciata.