Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Понятие о биоадаптации



Биологиче­ским системам на различных уровнях организации свойственна адаптация. Под адаптацией понимается процесс приспособления к условиям среды. Все живые существа и их сообщества при­способлены к географическим, физиче­ским, химическим и биологическим ус­ловиям среды.

Наличие в живой природе адаптации было известно уже давно. В XVIII в. господствовало представление об изна­чальной целесообразности, вложенной в организмы сверхъестественными си­лами. Учение об изначальной целесо­образности было опровергнуто лишь во второй половине XIX в. эволюционной теорией Дарвина. Адаптация не есть заранее данное организму свойство, она возникает и развивается на основе наследственной программы организма и свойства изменчивости под влиянием естественного отбора. В результате от­бора в каждой среде обитания выживали только те формы организмов, генотип которых обеспечивал существование и оставление потомков в данных конкрет­ных условиях. Так появилась приспо­собленность организмов к существова­нию, например, в горах, пустынях или океане, в полярных или экваториальных широтах.

С другой стороны, обитание в любых условиях связано с колебаниями фак­торов окружающей среды на протяже­нии индивидуальной жизни особи. Генотипически обусловлено, что все орга­низмы имеют адаптивные возможности изменяться в определенных преде­лах, приноравливаться к колеблющим­ся факторам среды, как правило, со­храняя постоянство гомеостаза. Часто адаптивные возможности в процессе индивидуальной жизни возрастают бла­годаря тренировке.

В основе адаптации на клеточном, органном и организменном уровнях ле­жат явления раздражимости с харак­терными для нее адекватными ответ­ными реакциями. Без адаптивных реакций невозможна жизнь.

На клеточном уровне адаптация к повреждающим факторам проявляет­ся изменением порога чувствительно­сти и метаболизма, например, при воз­растании функциональной активности ускоряется биосинтез АТФ. На орган­ном уровне повышенная нагрузка ве­дет к гипертрофии интенсивно функци­онирующих органов и тканей. На ор­ганизменном уровне при резком изме­нении окружающей среды адаптации позволяют выжить в результате пере­стройки физиологических функций и поведения. Они направлены на под­держание гомеостаза.

При резком ухудшении условий су­ществования (низкая температура, от­сутствие достаточной влажности) неко­торые организмы переходят в особое состояние анабиоза (гр. ana—вновь, bios—жизнь). При этом жизненные процессы временно прекращаются или эни настолько замедлены, что видимые проявления жизни отсутствуют. При наступлении благоприятных условий происходит восстановление нормаль­ного уровня жизнедеятельности. Явле­ние анабиоза встречается в различных формах у многих организмов.

 

Физиологическая адаптация у выс­ших организмов.

У высших организ­мов, особенно у млекопитающих и че­ловека, важнейшую роль в процессах адаптации играют нервные механизмы, гипоталамо-гипофизарная и симпатико-адреналовая системы.

При физиологической адаптации на­блюдается совокупность реакций, способствующих приспособлению организ­ма к изменению окружающих условий и направленных на сохранение гомео­стаза. В результате повышается устой­чивость организма к низкой и высокой температуре, изменениям давления, увеличенной физической нагрузке и другим факторам. При действии значи­тельных по силе и продолжительности раздражителей в организме возникает комплекс неспецифических реакций — так называемый общий адаптационный синдром. Понятие об адаптационном синдроме и учение о стрессе (англ. stress — напряжение) было разрабо­тано канадским эндокринологом Г. Селье в 1936 г. Факторы, вызывающие развитие этих реакций, могут быть раз­личными: мышечное и нервное перена­пряжение, эмоциональное возбуждение, травма, инфекция, высокая или низ­кая температура. Каждое из этих воз­действий вызывает специфическую от­ветную реакцию и, кроме того, неспе­цифический стереотипный ответ в виде стресса.

Селье, описавший эту реакцию, счи­тал, что реакция эндокринных желез является автономной. В действительно­сти начальный этап включения адапта­ционных механизмов связан с нервной системой — возбуждением ее симпати­ческого отдела. Адаптационное трофи­ческое значение симпатической нерв­ной системы в защитных реакциях организма было установлено совет­ским физиологом академиком Л. А. Орбели.

В развитии реакции стресса имеются три стадии: в первой стадии «тревоги» — происходит раздражение рецепторов, возбуждается симпатико-адреналовая система, усиливается выделение адре­налина мозговым веществом надпочечников. Это сразу же оказывает мощ­ное действие на организм: повышается уровень сахара в крови, усиливаются и учащаются сокращения сердца, воз­растает артериальное давление. Все это способствует повышению активных двигательных реакций, дает возмож­ность интенсивной деятельности.

Вторая стадия стрессорной реак­ции — стадия резистентности отно­сительно устойчивого приспособления. Адреналин, действуя через гипотала­мус, стимулирует выработку специ­альными клетками нейрогормона (ли-берина). Этот нейрогормон влияет на переднюю долю гипофиза, которая вы­деляет адренокортикотропный гормон (АКЛТ) и усиливает продукцию гор­монов коры надпочечников, повышаю­щих устойчивость организма к дейст­вию стрессорных раздражителей: акти­визируются обменные процессы, моби­лизуется жир из жировых депо, в кро­ви нарастает содержание аминокислот и глюкозы.

Третья стадия — истощения— насту­пает в тех случаях, когда напряжение настолько велико, что, несмотря на гипертрофию, кора надпочечников не в состоянии дать необходимое количе­ство гормона. Это может привести к смерти. Адаптационный синдром яв­ляется физиологической мерой против возникновения болезни.

 

Биологические ритмы.

Живые орга­низмы существуют в пространстве и времени, которые с точки зрения диа­лектического материализма являются объективными реальными формами бы­тия. Окружающая нас неживая при­рода ритмична: смена дня и ночи, вре­мен года связана с основными ритмами Земли — ее вращением вокруг своей оси и вокруг Солнца. Живые организ­мы зависят от этих ритмов; в течение сотен миллионов лет эволюции шел про­цесс приспособления к ним, вырабаты­вались ритмичные процессы жизнедея­тельности — биоритмы. Изучением их занимается хронобиология (гр. chronos - время). В изучение биологических рит­мов большой вклад внесли отечествен­ные ученые. Над проблемой восприя­тия времени животными и человеком работали И. П. Павлов, В. М. Бехтерев, С. С. Корсаков. Экологические и физиологические стороны ритмических процессов изучал А. Д. Слоним. Роль биоритмов в регуляции функций орга­низма и их изменения в условиях кос­мического полета изучались В. В. Ла­риным и его сотрудниками.

Биоритмы — результат естественно­го отбора. В борьбе за существование выживали лишь те организмы, которые могли воспринимать время и реагиро­вать на него. В результате постепенно выработался эндогенный ритм орга­низма, синхронный с периодическими процессами внешней среды. Наиболее изучены суточные ритмы (24-часовые) и околосуточные, или циркадные (от 20 до 28 часов; лат. circa — вокруг, около, dias — день).

Периодическим колебаниям в течение суток подвергается большинство физиологических процессов у человека. Из­вестно около 300 функций, имеющих суточную периодичность. Разные функ­ции организма имеют неодинаковый ритм интенсивности. Время, на кото­рое приходится максимум величины процесса, называют акрофазой суточ­ного ритма. Знание этих периодов име­ет большое значение для теории и прак­тики медицины. Еще до систематиче­ского изучения биоритмов в клиниче­ской практике было установлено, что температура тела человека ритмично изменяется в течение суток: в дневные часы она повышена (максимальное зна­чение — в 18 ч.), ночью снижается. Самый низкий уровень между 1 ч но­чи и 5 ч утра, амплитуда колебаний составляет 0,6—1,3°.

Хотя современный человек создал вокруг себя искусственную темпера­турную среду, но температура его тела в течение суток колеблется, как и мно­го лет назад. Дело в том, что темпера­тура тела зависит от скорости протека­ния биохимических процессов. В днев­ное время обмен веществ идет более ин­тенсивно, и это определяет большую активность человека. Суточный ритм температуры тела является очень проч­ным стереотипом. Однако в экстремаль­ных условиях герметичности и малоподвижности (длительное пребывание в изолированной камере с искусственной атмосферой) происходит извраще­ние суточной температурной кривой.

Появление суточного ритма темпе­ратуры тела, позволяющего чередовать степень активности, было одним из важнейших факторов в эволюции жи­вотного мира. Ритмичные суточные ко­лебания испытывает и артериальное давление: днем оно выше, а ночью снижается. При патологии отмеча­ется нарушение многих ритмов. На­пример, у больных гипертонической болезнью в ночное время происходит не снижение, а наоборот, повышение артериального давления, что приво­дит к ухудшению их состояния.

В течение суток меняется интенсив­ность митотического процесса: наиболь­шая скорость деления клеток в утрен­нее время; ночью она снижается. Рано утром (около 5 ч) отмечается наиболь­шая активность делений в костном моз­ге. Активность в почечных клубочках наиболее интенсивна между 3 ч ночи и 6 ч утра. У большинства людей наивысшая биоэлектрическая активность мозга наблюдается утром (с 8 до 12 ч) и вечером (между 17 и 19 ч). Однако есть индивидуумы, у которых наибо­лее высокая работоспособность при­ходится на вечерние и более поздние часы (особенно при умственном труде).

Количество кровяных пластинок в периферической крови у человека умень­шается ночью и увеличивается в утрен­ние и дневные часы. Установлено, что свертываемость крови выше в днев­ные часы. Отмечена периодичность содержания адреналина в крови: его уровень наиболее высок утром и сни­жается до минимума к 18 ч. Как вид­но из приведенных примеров, интенсив­ность большинства физиологических процессов повышается утром и пони­жается ночью. Данные по суточной пе­риодичности активности различных си­стем человека необходимо учитывать з клинике (время суток для проведения операций, назначение сильно действующих лекарственных веществ).

Кроме суточных выделяют и дли­тельные биоритмы: лунно-месячный ритм (28 суток), который наиболее выражен у обитателей моря. У человека этому ритму следует менструальный цикл у женщин (продолжительность беременности в акушерстве измеряют лунными месяцами).

В организме животных и человека наблюдаются и сезонные колебания, связанные с увеличением светового дня весной и уменьшением его осенью и зи­мой. Биоэлектрическая активность моз­га и мышечной системы выше весной и в летний период и понижается зимой. Изменение длины светового дня явля­ется важным фактором, позволяющим организму перестраивать свою деятель­ность, это осуществляется при участии гипоталамо-гипофизарной системы.

Перерезка зрительных путей у жи­вотных нарушает многие биоритмы, связанные с фотопериодизмом. У боль­шинства животных время размноже­ния приурочено к весенне-летнему сезону, когда наиболее благоприятные условия для выращивания потомства.

Полагают, что рассогласование не­которых биоритмов и изменение фотопериодизма в осеннее и весеннее вре­мя года является одной из вероятных причин обострения хронических забо­леваний органов дыхания, сердечно-со­судистой системы. Так, описана сезон­ная динамика обострений туберкулеза, гипертонической болезни, ревматизма. Трансмиссивные заболевания челове­ка имеют выраженную сезонную зависимость, связанную с периодами раз­множения членистоногих — переносчи­ков возбудителей заболеваний (клещи, комары, москиты, др.).

В середине прошлого века было уста­новлено, что изменения солнечной активности происходят периодически, причем длина среднего периода состав­ляет 11,1 года. Наблюдения за числом солнечных пятен и их площадью ведутся уже около 200 лет. При увеличении числа этих пятен, представляющих со­бой возмущенные участки, или активные области Солнца, на Землю посту­пают мощные потоки излучения, кото­рые оказывают влияние на ее магнитное поле и ионосферу.

Ритмические изменения солнечной ак­тивности оказывают влияние на живые организмы, изменяют их реактивность и функциональное состояние различ­ных систем. Советский ученый А. Л. Чижевский еще в 20-х годах этого века показал вероятность связи распространения некоторых инфекционных забо­леваний с уровнем солнечной радиации. Некоторые исследователи получили данные, что число больных, поступаю­щих в психиатрические клиники, резко возрастает в дни усиленной солнеч­ной активности. Клиницисты отмечают увеличение частоты сердечно-сосуди-:тых заболеваний и осложнений во вре­мя наибольшей активности Солнца (Гневышев, Сосунов, 1966). Одной из причин этого может быть происходящая в такие периоды активация свертываю­щей системы крови. По данным работы скорой помощи в Ленинграде и Сверд­ловске, в дни повышенной активности Солнца число инфарктов миокарда и приступов стенокардии на 20 % боль­ше (Куприянович, 1976). Установле­ние таких гелиобиологических связей было сделано на основе изучения как кратковременных (27-дневных), так и 11-летних циклов солнечной активно­сти. В настоящее время под руководст­вом Института кардиологии АМН СССР проводится работа по изучению влия­ния на организм человека гелиофизических и метеорологических факторов и разрабатываются профилактические мероприятия.

Обнаружены и более длительные цик­лы солнечной активности (80—90 лет, 600—800 лет). В конце XIX — начале XX вв. чешский психолог Г. Свобода и немецкий врач В. Флейс высказали гипотезу, что у каждого человека с мо­мента рождения имеются три цикла, связанные с физиологической активно­стью (23 дня), эмоциональной (28 дней) и интеллектуальной (33 дня). Посереди­не каждого цикла имеется критиче­ский, или нулевой, день. Первая поло­вина цикла, предшествующая этому дню, считается положительным перио­дом (подъем работоспособности, физи­ческого, эмоционального и интеллек­туального состояния). Вторая полови­на — отрицательный период, в течение которого состояние ухудшено.

Имеются наблюдения, что в нулевые дни физического цикла чаще происхо­дят несчастные случаи, в нулевые дни эмоционального цикла — эмоциональные срывы, интеллектуального — ухудшение умственной работы. Совпа­дение всех критических дней бывает один раз в году. Гипотеза о наличии стабильных биоритмов с момента рож­дения человека с интервалами 23, 28, 33 дня поддерживается рядом исследо­вателей. Однако она не нашла всеоб­щего признания. Высказывается кри­тическая точка зрения по поводу фатального влияния нулевых дней на ор­ганизм человека, системы которого об­ладают большим диапазоном приспосо­бительных возможностей, обеспечива­ющих сохранение гомеостаза. Вопрос о наличии и значении этих циклов нуж­дается в дальнейшем изучении.

Многие животные и человек имеют способность воспринимать время, про­водить как бы внутренний отсчет вре­мени. Это можно наблюдать и в обы­денной жизни (пробуждение почти в точно назначенное время). У собак удается вырабатывать условные реф­лексы на время, они способны опреде­лять различные интервалы, измеряемые секундами и минутами. Оказалось, что после разрушения одного участка моз­га (гиппокампа) эти рефлексы исчезают и животные не могут различать даже такие интервалы, как 30 и 300 секунд. На состояние других условных реф­лексов эта операция не повлияла. Предполагают, что этот древний участок мозга может участвовать в отсчете вре­мени. Нейроны гиппокампа отличают­ся способностью к очень длительным следовым реакциям.

Русский психиатр С. С. Корсаков в 1887 г. описал психопатологический синдром у больных хроническим алко­голизмом: потеря больными способно­сти к временной ориентации. Они не могут выполнять ритмические пробы, у них не вырабатываются условные рефлексы на время, хотя формальное значение времени сохраняется (они знают количество минут в часе, секунд в минуте). Имеются данные о пораже­нии у таких больных ядер, образую­щих стенку третьего желудочка и в об­ласти гиппокампа. Известно описание больного, у которого имелось двухстороннеее поражение области гиппокампа. Все события текущего года, дня мгновенно стирались в его памяти, он даже не помнил того, что сделал или сказал несколько минут назад. Каждый день бесследно исчезал из его памяти.

Кроме центральных механизмов вре­менной ориентации имеются и клеточ­ные; предполагают, что они связаны с периодическими процессами, происхо­дящими в мембранах клетки.

У человека наряду с биологическими факторами большое влияние на био­ритмы оказывают социальные факторы, трудовой распорядок. Перестройка рит­мов, связанная с изменением режима труда и отдыха, наблюдалась при дли­тельном пребывании в искусственно изолированной среде (сурдокамере). Пересечение нескольких часовых поясов на самолете нарушает естественную периодичность биоритмов организма. Наблюдается дезадаптация, нарушение сна и бодрствования, снижение работоспособности. Приспособление к новым условиям длится несколько дней; это следует учитывать при длительных перелетах.

Последнее время считается более це­лесообразным рекомендовать отдых и лечение выздоравливающих больных (в частности, при сердечно-сосудистой патологии) в санаториях этого же ре­гиона. Это диктуется тем, что прибыв­ший из другого часового пояса человек первые несколько дней (7—10) нахо­дится в состоянии десинхроноза, то же наблюдается при возвращении — пере­стройка биоритмов в обратном порядке.

Достижения хронобиологии начина­ют использоваться на практике. Учет особенностей биоритмов необходим для составления рационального режима труда и отдыха у представителей ряда профессий: рабочих ночных смен, пило­тов, космонавтов. Значение биоритмов, связанных с сезонными и гелиофизиче-гкими циклами активности, должно 5ыть использовано в профилактической медицине в борьбе за здоровье челозека.

 

 




©2015 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.