повторное приспособление к обычным условиям жизни

Адаптация человека к окружающей среде. Механизмы адаптации человека к окружающей среде

Физиологическая адаптация подразумевает постепенное приспособление организма к изменяющимся условиям окружающей среды, например, жаре или холоду. Это происходит, поскольку каждое живое существо в значительной степени зависит от окружающих условий. А чтобы организм мог полноценно функционировать, ему необходимо восстанавливать равновесие между протекающими процессами. Изменение условий вносит в них дисбаланс, что может привести к проблемам со здоровьем. Это и привело к появлению физиологической адаптации, которая является единственным способом регулирования внутренних процессов организма под воздействием различных факторов, оказывающих на него раздражающий эффект.

Еще Чарльз Дарвин был заинтересован механизмами физиологической адаптации. Работа Волтеар Бредфорда Кеннона позволила открыть, каким именно образом работает симпато-адреналовая система при сильном стрессе. Также в изучении механизма адаптации ученым помогли работы Павлова и его учеников, которые смогли доказать общность внутренних нарушений у живых организмов при долгом воздействии раздражителей.

Фактически, физиологическую адаптацию можно считать синонимом гомеостаза — способности организмов сохранять постоянство внутренней среды.

Физиологическая адаптация в примерах

Человек способен приспособиться практически ко всему. В качестве примера можно привести световую адаптацию — находясь длительное время на ярком свету, глаза снижают чувствительность к источникам света, тогда как если долго пробыть в темноте, то эффект будет обратным.

Наибольшую роль в исследовании механизма адаптации человека сыграли эксперименты с высотой. Подъем на большую высоту вызывает комплексные изменения, однако наиболее заметной становится гипоксия с пониженным барометрическим давлением. Постепенно начинает проявляться головокружение, одышка, различные зрительные и слуховые нарушения, обычные для больных высотной болезнью. Однако, из-за физиологической адаптации, данные симптомы постепенно идут на спад.

Человек адаптируется к таким условиям:

Изменения затрагивают абсолютно все, начиная от субклеточного уровня, закачивая целостным организмом.

Физиологическая адаптация человека может быть натренирована. В этом случае она протекает гораздо быстрее.

К примеру, закаливание позволяет организму быстрее приспосабливаться к световым и температурным раздражителям. Фактически, при регулярном и длительном воздействии экстремальных раздражителей, можно раздвинуть возможностей человеческого организма.

Живой организм представляет собой чрезвычайно сложную систему, которая функционирует как единое целое, приспосабливаясь к постоянно меняющейся внешней среде и изменяя ее в результате своей деятельности.

Приспособления, которые выработались в организме в процессе эволюции в от­вет на воздействия внешней среды, или вырабатываются в процессе жизни каждого индивидуума, называются адаптациями. «Способность к приспособлению являет­ся, вероятно, наиболее отличительной чертой жизни»,

— писал канадский физио­лог, лауреат Нобелевской премии Г. Селье.

Эта способность неразрывно связана с другой физиологической закономерно­стью — способностью организма сохранять постоянство внутренней среды, т.е. гомеостаз. В единстве и гармонии двух этих принципов существования живых ор­ганизмов и лежит основа развития и безопасности человека (рис. 5.3).

Все адаптации делятся на фенотипические (индивидуальные),

развивающиеся в течение онтогенеза каждого индивидуума, и
генотипические,
или
наследуемые.
Кроме того, выделяют адаптации:

происходящие с затратой энергии за счет перестройки деятельности органов и систем при сохранении гомеостаза организма; например, при возникнове­нии экстремальной ситуации человек перестраивает свою деятельность так, чтобы сохранить жизнь и здоровье в этих условиях;

Основные принципы безопасного существования организма

, которые протекают по принципу
подчинения
организма условиям среды (например, смена окраски шерсти у зайцев в зимний период года; принятие правил того сообщества, в которое человек попадает) или
избегания
их (залегание медведя в берлогу на зимнюю спячку; отъезд человека из зоны ЧС, где идут спаса­тельные работы). Человек, в отличие от животных, кроме биологических механиз­мов может использовать социальные достижения для адаптации, такие как одежду, кондиционеры, транспорт, защитные приспособления и т.д. В процессе эволюции это привело к уменьшению функциональных биологических резервов адаптации, что потребовало развития социальных средств повышения безопасности существо­вания человека (рис. 5.4).

В процессе индивидуальной адаптации выделяются два этапа: срочный и долго­временный.

этапа адаптации является то, что организм использует для приспособления имеющиеся в его распоряжении ресурсы, и поэтому сообразно действию фактора внешней среды формируется ответ, обусловленный напряжением функций всех органов и систем. Такое функционирование на пределе физиологиче­ских возможностей представляет прямую опасность для организма, поскольку высо­ка вероятность возникновения срыва. С другой стороны, срочная адаптация не обе­спечивает реализацию всех потенциальных адаптивных возможностей организма, а только включает «оперативные», имеющиеся в данный период, возможности.

Долговременный этап адаптации развивается постепенно в процессе длитель­ного, хронического воздействия на организм нагрузок или факторов среды. Повы­шение интенсивности функционирования структур является первым шагом, запу­скающим долговременную адаптацию. В основе долговременной адаптации лежит образование новых структур (например, увеличение количества клеток) или увели­чение размеров уже имеющихся структур. Эти новые структуры могут в дальней­шем обеспечить выполнение возросших задач. Так, например, адаптация мышечной системы к повышенным нагрузкам выражается в увеличении мышечной массы. Но­вые структуры формируются по следующей схеме. Усиление работы органа (сердца, скелетных мышц, легких и т.д.) мобилизует синтез нуклеиновых кислот и белков в работающих клетках благодаря экспрессии гена, ответственного за синтез того или иного конкретного белка. Это приводит к наработке РНК или увеличению скорости ее транскрипции на структурных генах ДНК. Увеличение количества информацион­ной РНК вызывает рост количества рибосом, в которых и происходит синтез белко­вых молекул. В результате масса работающей структуры нарастает и увеличиваются ее функциональные возможности. Возникшие новые структуры называются систем­ным структурным следом (ССС) (рис. 5.5).

Процесс адаптации связан с формированием общего адаптационного синдрома (ОАС), описанного канадским физиологом Г. Селье. «Общий адаптационный син­дром — это комплекс реакций, возникающий в целостном организме под действием различных повреждающих факторов и обеспечивающий приспособление организма к данным условиям» (Г. Селье. «Синдром, вызываемый разными повреждающими агентами», 1936). Общий адаптационный синдром — неспецифическая реакция ор­ганизма на самые разнообразные сильнодействующие факторы, в том числе и на факторы среды. Интенсивность ОАС зависит от силы действующего фактора. Об­щий адаптационный сидром нередко обозначают как стресс-реакцию. Стресс

(англ.
stress
— напряжение) У. Кэннон (1927) определил как физиологические реакции, возникающие в организме человека и животных под действием стимула, несущего угрозу, — стрессора. Стрессоры могут быть разной природы: физические, химические, биологические, психические;

Этапы формирования срочной и долговременной

адаптации (по Ф. 3. Меерсону)

СССР — системный структурный след; Г Ф — генетический аппарат – функция

однако реакция организма, независимо от этого, протекает по одному сценарию.

Проявления стресса (триада Селье) заключаются в следующем: 1) увеличение массы надпочечников; 2) инволюция (обратное развитие) вилочковой железы (тиму­са) и лимфатических узлов; 3) появление кровоточащих язв в желудке и двенадцати­перстной кишке.

Общий адаптационный синдром в своем развитии проходит ряд стадий. Первая из них — реакция тревоги (alarm reaction); вторая — стадия резистентности (устой­чивости); третья — стадия восстановления (если раздражитель прекращает свое действие) или истощения (если стрессор значительной силы или действует в тече­ние продолжительного времени), после которой организм, как правило, погибает.

Во время стресса в качестве наиболее ранней реакции происходит активация симпатической нервной системы (системы стресса), которая вызывает усиление деятельности сердца, повышение кровяного давления, повышение обмена веществ во всех органах и системах, т.е. адаптационно-трофический эффект (по JI. А. Ор- бели); стимуляцию выброса в кровь из мозговой зоны надпочечников катехолами­нов, к которым относятся такие гормоны, как адреналин и норадреналин (рис. 5.6). Под влиянием катехоламинов идет распад гликогена в печени и в крови повышается концентрация глюкозы. Кроме того, адреналин является сильным липолитическим фактором, стимулирующим распад жира с образованием свободных жирных кис­лот и энергии. Основной же эффект катехоламинов состоит в мобилизации энерге­тических и структурных резервов организма, что обеспечивает активацию нервной (психической) и мышечной деятельности. Параллельно активируется гипоталамо-,

Механизм формирования стресса

(общего адаптационного синдрома— ОАС)

гипофизарно-надпочечниковая система и в кровь секретируются огромные количе­ства глюкокортикоидов (важнейший из них у человека — кортизол). Один из основ­ных эффектов кортизола состоит в том, что он повышает уровень сахара в крови, причем делает он это за счет стимуляции глюконеогенеза — синтеза глюкозы из неуглеводных источников, в частности из аминокислот. Концентрация глюкокорти­коидов в крови во время стресса может вырасти в десятки раз. Совокупность этих нейрогормональных перестроек в организме в условиях стресса обеспечивает ор­ганы питательным и энергетическим материалом, что необходимо для активации деятельности человека в стрессовой ситуации.

Стрессовая реакция, если завершается восстановлением, повышает устойчи­вость организма к самым разнообразным факторам и, с одной стороны, является положительной, поскольку лежит в основе закаливания, тренировок; с другой сторо­ны, нередко после перенесенного стресса, если вовремя не оказана психологическая помощь, развивается так называемое посттравматическое стрессовое расстройство (ПТСР), которое является тяжелой болезнью.

В организме для уменьшения воздействия стрессирующих факторов существу­ют и антистрессовые системы, которые включают следующие внутренние и внеш­ние компоненты:

— образование эндогенных морфиноподобных веществ (опиатов), вызывающих уменьшение боли, улучшение настроения, повышение порога чувствительно­сти;

— наличие антиоксидантных систем, нейтрализующих недоокисленные продук­ты обмена веществ, которые укрепляют клеточные мембраны (витамины Е, С, ферменты и т.д.);

— активация парасимпатической нервной системы за счет умеренной физической нагрузки, глубокого диафрагмального дыхания, медитаций, мышечной и пси­хической релаксации (расслабления), аутотренинга;

— рациональное питание с повышенным содержанием овощей и фруктов, обла­дающих антиоксидантными свойствами;

— в трудных ситуациях, когда естественные антистрессовые системы не справля­ются, используется фармакотерапия (прием седативных препаратов).

Таким образом, в любых ситуациях жизнедеятельности в организме устанавли­вается баланс между стрессовыми и антистрессовыми механизмами, благодаря чему сохраняется жизнь в экстремальных ситуациях и формируются срочные или долго­временные адаптивные реакции к внешним воздействиям. Это помогает человеку повышать свой уровень защищенности (безопасности) в любой новой ситуации, а также при действии различных факторов, угрожающих жизни и здоровью.

Психофизиологическая адаптация — как человек приспосабливается к обществу

Данный тип адаптации отличается от прочих тем, что процесс здесь двусторонний. Внешняя среда влияет на человека, однако и его личность привносит в общество свой вклад с учетом различных психологических особенностей.

Всего есть три типа такой адаптации:

Данный процесс адаптации, как правило, сопровождает человека с самого рождения. Каждый новый этап жизни требует проявления адаптивности — способности приспособления к меняющимся обстоятельствам.

При этом процесс далеко не всегда безболезненный. Если он затягивается, могут возникнуть различные расстройства сна, раздражительность и навязчивые состояния.

Источник

Адаптация организмов к различным условиям существования

Урок 64. Введение в общую биологию и экологию 9 класс ФГОС

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобрев в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока «Адаптация организмов к различным условиям существования»

Процесс приспособления к изменяющимся внешним условиям называется адаптацией.

С позиций экологии можно считать, что становление (возникновение) и существование, многообразие организмов, их изменчивость и сохранение в природе являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации.

На первый взгляд может показаться что животные и растения расселяются по земле хаотично. Однако, на самом деле все не так просто.

Организмы всегда обитают в тех условиях, к которым они приспособились в процессе эволюции.

Так если лягушку, которая все время обитала во влажной среде, переселить в условия с очень жарким и сухим климатом, она погибнет, так как не имеет специальных приспособлений для таких условий.

Африканская роющая лягушка, так же приспособилась к среде своего обитания, когда заканчивается сезон дождей, она роет нору глубиною от 15 до 20 см, а затем выделяет большое количество слизи, которая высыхая превращается в своего рода кокон и в нем лягушка впадает в спячку.

В ожидании сезона дождей, она может провести до 7 лет в защитном коконе, который размягчается во время дождя, сигнализируя животному, что пришло время пробудится.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни на нашей планете. Адаптации обеспечивают возможность существования, выживания и размножения организмов.

Между организмами и средой имеется соответствие. Если присмотреться внимательнее к животным одного географического пояса, то можно заметить их сходство.

Различные приспособления к условиям обитания, сформировались не сразу. Вы уже знаете, что в процессе эволюции выживают сильнейшие те организмы, которые имеют какие-либо приспособления. Так из поколения в поколение организмы сменяли друг друга, становясь все более совершенными и приспособленными к конкретным условиям обитания.

В условиях сурового климата на севере Земли животным с мелкими размерами непросто, поэтому в таких условиях многие животные имеют крупные размеры, потому что так проще поддерживать постоянную температуру тела.

Например, белый медведь Арктики имеет вес до 1000 кг, бурый медведь из Аляски весит около 700 кг, а малайский медведь недотягивает и до 70 кг.

Крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост до 120 см, а экваториальный галапагосский пингвин — до 40 см.

Многие выступающие части тела (конечности, хвост, уши) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Такую закономерность можно проследить при сравнении видов зайцев в зонах их обитания в направлении от Центральной Америки к Северной. Так, при сравнении чернохвостого (калифорнийского) зайца, американского зайца-беляка и арктического беляка заметно постепенное уменьшение длины ушей конечностей, относительно ареала обитания.

Чем суровее климатические условия, тем шерсть млекопитающих длиннее, а подшёрсток гуще.

Обитатели жарких мест имеют большие уши, которые служат им для теплоотдачи.

В жаркий период кенгуру часто лижут свои запястья, чтобы испарение слюны вызывало охлаждение.

Все эти примеры показывают, что под влиянием окружающей среды организмы соответственно изменяются и приспосабливаются.

Животные со схожим образом жизни, которые занимают схожее положение в структуре природных сообществ, имеют близкие типы строения и объединяются в группы, называемые жизненными формами.

Например, подземные животные, которые ведут роющий образ жизни будут иметь компактное тело, которое не будет мешать в продвижении под землёй; с коротким бархатистым мехом; короткий хвост, короткими мощными передними конечностями роющего типа; рудиментарными глазами часто закрытыми кожной перепонкой.

Сходное внешнее строение имеют роющее насекомое медведка, которое по внешнему строению напоминает маленького крота.

Важно заметить, что такие организмы чаще схожи только внешне, то есть имеют схожие органы, которые контактируют с внешней средой, но не принадлежат к одному виду животных.

Физиологические и поведенческие реакции

Циклические, то есть повторяющиеся через равные промежутки времени. Направленные, изменяются лишь в определённую сторону. Хаотические, могут быть неопределёнными.

К хаотическим изменениям можно отнести ураганы, пожары.

Естественно, организмы к ним чаще всего не приспособлены и при внезапном изменении обстановки могут погибнуть.

К направленным изменениям относят похолодание или потепление климата организмы в таком случае приспосабливаются постепенно.

А вот циклические изменения, повторяются периодически и обуславливают характер поведения многих организмов. Приспособления к таким изменениям закреплены наследственно.

К циклическим изменениям относят чередование светлого и тёмного времени суток.

Суточные ритмы приспосабливают организмы к смене дня и ночи.

У растений интенсивный рост, распускание цветков приурочены к определённому времени суток.

Есть отдельные виды цветов, которые предпочитают распускаться только с наступлением вечера. Конечно, цветов с таким «нестандартным образом жизни» не так уж и много, но в отличие от дневных цветов, у этих «ночных жителей» есть удивительные качества, которые либо вовсе не присущи дневным цветам, либо не так ярко выражены. Например, все ночные цветы очень ароматны и пахучи, а многие из них являются опасными, их листья или лепестки – ядовиты.

Животных также, как и растений можно разделить на дневных и ночных.

Однако суточные ритмы проявляются не у всех видов, а только у тех, в жизни которых смена дня и ночи играет важную экологическую роль.

Обитатели пещер или глубоких вод, где такой смены нет, живут по другим ритмам.

Да и среди наземных жителей суточная периодичность выявляется не у всех. Например, крохотные землеройки сменяют активность и отдых каждые 15-20 минут, невзирая на время суток. Из-за высокой скорости обмена веществ они вынуждены питаться круглосуточно.

К циклическим изменениям относят и смену времени года ─ сезонные (годовые) ритмы.

Приспособление к такому изменению можно проследить на примере годового цикла жизни благородного оленя. Это животное как вы знаете не впадает в зимнюю спячку.

Всю зиму олень проводит в поисках еды. Поедает ветки побеги деревьев и кустарников, а также лишайники, которые в народе так и называют «оленьим мхом». Чтобы найти своё любимое лакомство – подснежную зелень – в сильно заснеженные зимы олени мигрируют в районы, где снега меньше.

В конце февраля и в марте начинается массовое сбрасывание рогов. Взрослые самцы оленей отделяются от семьи.

Начинается линька, которая заканчивается в мае, цвет шерсти приобретает летнюю окраску.

В конце апреля происходит отрастание новых рогов.

В конце мая и весь июнь наблюдается массовый отел оленей. В это время самки держатся редколесья с хорошо развитым высоким травяным покровом.

Первые 3-4 дня рождённые телята у оленей совсем беспомощные и все время лежат. Только на 5-7 день оленята начинают идти вслед за матерью, а через месяц могут самостоятельно пастись.

В августе происходит активное выпадение летнего волосяного покрова, и летняя окраска начинает заметно изменятся на зимнюю. Самцы держатся отдельно от семьи, путешествуя по наиболее богатым кормом пастбищам.

В конце месяца начинаются первые попытки рева. В сентябре заканчивается окостенения рогов. Самки отделяются от телят.

В октябре продолжается гон, который в этом месяце приобретает наибольшую активность. Во время гона самцы-олени обламывают рогами ветки деревьев и кустов, бьют копытами землю, очень мало едят и теряют до 25% своего веса.

В ноябре и декабре старые самцы оленей снова отделяются от стада и бродят в одиночку. В это время самки уже оплодотворены, а самцы восстановили вес, потерянный во время гона.

Таким образом в жизни видов периоды роста, размножения, линек, миграций, глубокого покоя закономерно чередуются и повторяются так, что критическое время года организмы встречают в наиболее устойчивом состоянии.

Самый же уязвимый процесс — размножение и выращивание молодняка — приходится на наиболее благоприятный сезон.

Эта периодичность смены физиологического состояния в течение года во многом врождённая.

Например, если, австралийскую птицу Эму поместить в зоопарк Северного полушария, то период размножения наступит в положенное им время, осенью, когда в Австралии весна.

Резкие кратковременные изменения погоды (летние заморозки, зимние оттепели) обычно не нарушают годовых ритмов растений и животных.

Так как перестройка внутренних годовых ритмов происходит с большим трудом, и только через несколько поколений.

Разные организмы приспосабливаются к изменяющимся условиям по-разному… кто-то остаётся и зимует в родных краях как те же олени… кто-то впадает в зимнюю спячку.

Спячка ─ это состояние пониженной жизнедеятельности, наступающее у теплокровных животных в тех случаях, если пища становится малодоступной и сохранение высокой активности и интенсивного обмена веществ невозможны. Перед спячкой животные накапливают в организме питательные вещества до 40 % массы тела, в основном это жиры, и устраиваются в убежище.

Насекомоядные птицы перелетают в тёплые края, где их ждёт большое изобилие пищи.

Растениям в этом случает повезло меньше они не могут никуда улететь. Поэтому все они хорошо приспособлены к меняющимся условиям.

Периодически повторяющиеся изменения внешних условий способствовали формированию ритмов жизни у растений.

Например, суточные ритмы (движение листьев).

Горизонтальное положение листьев относительно земли днём, увеличивает объем получаемой солнечной радиации, а вертикальное положение листьев ночью снижает радиационные потери тепла.

В течение годичного цикла растения проходят несколько этапов сезонного развития:

Вегетация в начале цикла развития начинается ранней весной.

Наблюдается прорастание семян однолетников или отрастание побегов и развёртывание листьев многолетников).

Следующий этап сезонного развития – бутонизация. За ним следует цветение.

В середине и конце лета в зависимости от вида растения наступает этап плодоношения.

После наступает вегетация в конце цикла. Следом идёт этап отмирания у однолетних растений этот процесс затрагивает весь организм полностью.

У многолетних происходит отмирание — надземных органов. Деревья сбрасывают листву осенью. Стебли многолетних трав засыхают.

Источник