double arrow

Адаптация живых организмов к экологическим факторам

У различных организмов требования к условиям окружающей среды различны: одни организмы способны выживать в широких пределах колебаний конкретного фактора, другие - при более узких.

Толерантность к факторам среды определяет область географического распространения особей данного вида, т.е. ареал вида. Изменения, колебания факторов среды влияют на численность вида, которая почти никогда не остается постоянной и меняется в более или менее широких пределах.

Формы и особенности адаптаций

Изменения экологических факторов зависят от астрономических, климатических, геологических процессов. Животные и растения приспосабливаются к множеству факторов, и это закрепляется в процессе эволюции и естественного отбора на генетическом уровне.

Такие особенности живых организмов, которые вырабатывались и закреплялись в процессе эволюции и которые обеспечивают жизнеспособность организмов в условиях изменяющихся экологических факторов, называются адаптациями.

Формы адаптации

Морфологические адаптации.

Примеры:

Приспособления плаванию у китов и дельфинов - изменялось строение тела.

В растительном мире: растения пустынь приспособились к условиям сухого климата.

Физиологические адаптации

В условиях пустынь животные способны обеспечивать потребность во влаге путем биохимического окисления жиров (верблюд).

Зеленые растения - фотосинтез в условиях определенного газового состава воздуха (СО2).

Поведенчески е адаптации

Приспособление к изменениям температуры: сезонные кочевки животных, перелеты птиц.

Хищники - выслеживание и преследование добычи - лисы.

Жертвы - ответные реакции - затаивание или запутывание следов.

Фазы развития процесса адаптации

Первая фаза - аварийная. При этом реакциями организма человека управляет центральная нервная система, вовлекая гормональные факторы. В результате этого организм получает повышенную энергию: усиливается кровообращение, меняется дыхание.

В этой фазе изменения функций органов носят хаотический, поисковый характер, это попытка адаптации к новым условиям.

Вторая фаза - переход к устойчивой адаптации. Организм выбрал направление изменения функций различных органов.

На этом этапе снижается интенсивность гормональных сдвигов, реакция организма переключается на более глубокий тканевый уровень - изменения на клеточном уровне.

Третья фаза - фаза устойчивости адаптации. Она включает новый уровень деятельности клеток, клеточных мембран который обеспечивает устойчивость организма.

Особенность третьей фазы:

1. Мобилизация энергетических ресурсов организма.

2. Повышенный синтез белков (структурных и ферментов).

3. Мобилизация иммунных систем.

Но любая адаптация не проходит организму даром, т.к. организм испытывает определенное напряжение управляющих систем и в третьей фазе. Это называется "ценой адаптации".

Третья фаза не есть нечто неизменное. Организм не может оставаться стабильным долгое время - возможны флуктуации: временное снижение устойчивости, с последующим восстановлением. Эти изменения устойчивости связаны как с состоянием организма, так и с действием разных побочных факторов.

Адаптация организма человека к различным условиям

Организм человека вырабатывает специфические приспособительные реакции в отношении каждого фактора и эти реакции различны, как различны сами действующие факторы. Например, адаптация к холоду отличается от адаптации к невесомости.

Адаптация к действию низких температур

Если низкие температуры действуют на организм человека не круглосуточно, а, чередуясь с нормальными температурами (работа в холодных цехах или холодильниках), то адаптации выражаются не слишком явно, они стерты.

Другое дело - жизнь в условиях Севера. Здесь и низкая температура, другой режим освещенности, другой уровень радиации.

После первой "аварийной" фазы адаптации наступает устойчивая адаптация, благодаря изменениям в ферментативных системах: усиливается липидный обмен, что повышает энергетические процессы организма. В крови повышается уровень жирных кислот и понижается уровень сахара. Таким образом, происходят специфические изменения тканевых процессов. Этому способствуют также нервные и гуморальные (связанные с различными железами) механизмы. Так в условиях Севера повышена активность щитовидной железы (это способствует выработке тепла) и надпочечников.

Адаптация к действию высокой температуры

Система, регулирующая температуру тела, делится на три отдела:

1) периферический или рецепторный, где осуществляется количественная оценка действия холода или тепла;

2) проводниковый, по которому происходит передача информации;

3) центральный, где информация анализируется, и формируются физиологические и поведенческие реакции.

Между организмом и средой происходит обмен энергией: от более нагретого предмета (человека) тепло переходит к окружающим предметам путем радиации, конвекции и за счет испарения жидкости с поверхности тела и из дыхательных путей. Этот процесс называется теплоотдачей. Образование тепла или теплопродукция происходит в ходе окислительных процессов. В устойчивом состоянии величина теплопродукции равна теплоотдаче.

Уравнение теплового баланса:

DQ = M - E = 0, где

М - теплопродукция;

Е - теплоотдача.

Не всегда DQ = 0, но в организме всегда поддерживается постоянная температура жизненноважных органов: сердца, мозга, печени, почек.

Химические механизмы терморегуляции - это биохимические процессы, позволяющие увеличить или уменьшить выработку организмом тепла. Большую роль здесь играет щитовидная железа. В организме источником энергии является богатое энергией соединение аденозинтрифосфорная кислота (АТФ). При её расщеплении выделяется большое количество энергии. Эта реакция катализируется особым ферментом, активность которого регулируется гормоном щитовидной железы. Таким образом, в условиях жаркого климата происходит угнетение функции щитовидной железы и уменьшение теплопродукции.

Адаптация к различному режиму двигательной активности

Двигательная активность - основное свойство животных и человека.

Если двигательная активность человека становится высокой, то его организм должен приспосабливаться к новому состоянию. Адаптация сводится тогда к перестройке мышечной ткани, её массы в соответствии с повышенной функцией.

В основе этого лежит активация синтеза мышечных белков.

При пониженной двигательной активности (гипокинезии, гиподинамии) снижается активность окислительных реакций, т.е. уменьшается выделение энергии. Падает частота сердечных сокращений, ниже становится кровяное давление. Если при этом питание остается прежним, то в организме накапливаются жиры и углеводы, ожирение, атрофия сердечной мышцы, ослабление работы других органов - печени, сосудов, органов пищеварения.

Временные параметры организма человека

Любой живой организм, как и любой вид материи, имеет пространственно-временную организацию.

В клетках и тканях организма непрерывно идут процессы ассимиляции и диссимиляции. Они складываются из различных дискретных реакций, каждой из которых характерен некий промежуток времени.

Физиологические системы функционируют также дискретно: или в виде замкнутых циклов, например, дыхание, сердцебиение, или в виде последовательно идущих этапов - пищеварение.

Каждый из этих процессов имеет свои временные параметры.

Пример: сердечно-сосудистая система характеризуется сердечным циклом (~ 0,8 с). Скорость кругооборота крови, т.е. время, за которое частица крови пробегает малый и большой круги кровообращения составляет 23-24с. Дыхание: ритм дыхания ~ 12 дыханий в минуту

Связь между ритмической активностью различных систем неодинакова: например, сердечные сокращения и ритм дыхания тесно связаны: изменения сердечного цикла однозначно изменяют и ритм дыхания. Но с пищеварением эти процессы не связаны во времени.

Особенно сложными и многообразными по временным характеристикам являются элементы ЦНС и элементы двигательного аппарата (первый способен давать до 500 имп/с, мышца ~ 150-200 имп/с).

В здоровом организме все функции согласованы во времени, т.е. существует строгая синхронизация всех процессов в организме. Усвоение ритмов - характерное универсальное свойство всего живого.

Бег без изменения скорости энергетически эффективней, чем бег с переменной скоростью.

Музыка облегчает ходьбу на большие расстояния (С песней весело шагать). Это происходит благодаря синхронизации - усвоению ритмов. Человек интуитивно подстраивает ритм ходьбы к ритму работы сердца. Ритмичная по своему характеру работа, например косьба, идет легко.

Было установлено, что собственные ритмы организма не являются самостоятельными и независимыми, а связаны с колебаниями внешней среды, главным образом сменой дня и ночи. Были выявлены также колебания связанные с месячным циклом, с сезонными, годовыми.

Отрасль биологии, занимающейся биоритмами организма, называется хронобиологией. Особая заслуга здесь принадлежит русским ученым И.М. Сеченову и И.П. Павлову.


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



Сейчас читают про: