"Биология. Общие закономерности", Мамонтов С.Г., Захаров В.Б.
Физиологическая адаптация — это изменение работы органов и систем, которое помогает организму жить при переменах окружающей среды. При жаре человек потеет, при холоде сужаются сосуды кожи, а на высоте дыхание становится чаще: так тело регулирует теплообмен и снабжение кислородом. Эти реакции координируются нервной и эндокринной системами и помогают поддерживать гомеостаз — относительное постоянство внутренней среды. Приспособление отдельного человека к новым условиям называют акклиматизацией; у него есть пределы.
Текст подготовлен нейронной сетью по теме параграфа и не заменяет учебник — важные факты и формулировки сверяйте с ним.
Физиологическая адаптация — изменение работы органов и систем организма, помогающее ему сохранять жизнедеятельность при изменении условий среды. Например, при жаре меняется работа кожных сосудов и потовых желёз. Это понятие помогает отличать изменения функций от перемен во внешнем строении тела.
Акклиматизация — постепенное приспособление организма отдельной особи к новым климатическим или другим условиям среды. Она развивается в течение жизни: например, после переезда в высокогорье человеку требуется время, чтобы организм привык к недостатку кислорода. Термин подчёркивает, что речь идёт об изменениях у конкретного человека, а не у всего вида.
Гомеостаз — поддержание относительного постоянства внутренней среды организма, несмотря на изменения внешних условий. Температура тела и содержание воды в организме могут немного меняться, но регулирующие системы стремятся удерживать их в подходящих пределах. Благодаря гомеостазу клетки продолжают нормально работать при переменах погоды и нагрузки.
Стресс — общее состояние напряжения организма в ответ на сильное или непривычное воздействие, сопровождаемое физиологическими изменениями. Таким воздействием могут быть холод, жара, физическая нагрузка или опасность. Понятие важно, чтобы понимать: стресс описывает работу организма, а не только переживание неприятных эмоций.
Температура, влажность, содержание кислорода и доступность воды влияют на скорость процессов в организме и условия работы клеток. Поэтому при изменении среды органы должны перестроить свою работу: например, при жаре телу нужно усилить отдачу тепла, а в сухом климате — экономнее расходовать воду. Эти реакции возникают потому, что организм стремится сохранить подходящие условия внутри, хотя внешние условия меняются. Если воздействие слишком сильное или долгое, возможностей такой перестройки может не хватить.
Работу органов согласуют нервная и эндокринная системы. Нервная система быстро получает сведения от рецепторов и посылает сигналы, например меняя частоту дыхания или просвет сосудов. Эндокринная система действует с помощью гормонов: они могут медленнее запускать и дольше поддерживать изменения обмена веществ и работы органов. Согласованные реакции помогают поддерживать гомеостаз, потому что разные системы не действуют независимо друг от друга.
При жаре организм усиливает теплоотдачу: кожные сосуды расширяются, к поверхности тела поступает больше крови, а потоотделение возрастает. Испаряясь, пот забирает тепло с кожи и охлаждает тело. При холоде кожные сосуды сужаются, поэтому к поверхности поступает меньше крови и тепло теряется медленнее. Дрожь вызывает непроизвольные сокращения мышц, при которых образуется дополнительное тепло; так организм регулирует и теплоотдачу, и теплопродукцию.
На большой высоте воздух разрежен, и организм получает с каждым вдохом меньше кислорода. В ответ дыхание учащается, а кровообращение может активнее доставлять кислород к тканям. Это быстрые начальные реакции; при длительном пребывании постепенно развиваются изменения, улучшающие снабжение тканей кислородом. Акклиматизация занимает время, потому что перестройка функций не происходит мгновенно и зависит от особенностей организма.
Физиологические реакции бывают кратковременными и длительными. Учащение дыхания при подъёме на высоту может возникнуть быстро, а некоторые изменения при продолжительном проживании в новых условиях формируются постепенно. Индивидуальная акклиматизация не означает, что возникший признак обязательно станет наследственным: эволюционные приспособления вида связаны с наследственными различиями и их закреплением в поколениях. Также реакция полезна не безгранично: она помогает справиться с воздействием, но не отменяет его и не защищает от любых условий.
| Условия среды | Изменение в организме | Значение реакции |
|---|---|---|
| Жара | Усиливается потоотделение, расширяются сосуды кожи. | Увеличивается отдача тепла, тело охлаждается. |
| Холод | Сужаются сосуды кожи, может появиться дрожь. | Снижается потеря тепла, усиливается его образование. |
| Недостаток кислорода на высоте | Дыхание учащается; при длительном пребывании постепенно перестраиваются дыхание и кровообращение. | Организм старается доставлять тканям необходимое количество кислорода. |
| Недостаток воды | Организм уменьшает потери воды, например снижая её выведение. | Сохраняется вода, необходимая для работы клеток и органов. |
Сравнивайте строки по одной и той же логике: сначала найдите внешний фактор, затем проследите, какая функция меняется, и определите пользу реакции. В таблице указаны типичные ответы организма, но их выраженность зависит от силы и длительности воздействия. Она также не означает, что приспособление полностью устраняет неблагоприятное влияние среды.
Во время жары у человека усиливается потоотделение. Определите, к какому виду адаптации относится эта реакция и как она помогает организму. Рассуждать нужно от изменения функции к его результату: сам факт появления пота ещё не объясняет, зачем он нужен.
Определяем, что именно изменилось: активнее работают потовые железы. Значит, речь идёт об изменении функции организма, то есть о физиологической адаптации.
Связываем реакцию с условием: высокая температура усиливает риск перегрева. Пот появляется на поверхности кожи и испаряется.
Устанавливаем результат: испарение отводит тепло от тела и способствует его охлаждению. Следовательно, потоотделение помогает регулировать температуру, хотя не отменяет опасности чрезмерной жары.
Ответ: усиленное потоотделение — физиологическая адаптация. Испаряясь, пот охлаждает кожу и помогает организму отдавать тепло при жаре.
После переезда в высокогорную местность человек первое время дышит чаще. Объясните причину реакции и почему её нельзя считать наследственным приспособлением. Для ответа важно связать высоту с доступностью кислорода, а затем определить, у кого именно возникает изменение.
На высоте организм получает меньше кислорода с каждым вдохом. Это создаёт трудность для снабжения кислородом органов и тканей.
Учащённое дыхание помогает увеличить поступление воздуха в лёгкие и является физиологической реакцией на условия среды. При более длительном пребывании могут постепенно меняться и другие функции.
Реакция развивается у отдельного человека в течение его жизни. Она не означает наследственного изменения вида и сама по себе не передаётся потомству.
Ответ: дыхание учащается из-за недостатка кислорода на высоте. Это часть акклиматизации отдельного организма, а не наследственное приспособление, закреплённое в поколениях.
Сравните реакции организма на кратковременное пребывание на холоде и на длительное проживание в холодном климате. Укажите, какие изменения помогают поддерживать постоянство внутренней среды. Нужно различить быстрый ответ на воздействие и изменения, которые развиваются при продолжительной адаптации.
При кратком охлаждении организм быстро сужает сосуды кожи, уменьшая потерю тепла. Может начаться дрожь: сокращения мышц увеличивают образование тепла.
При длительном проживании в холоде некоторые физиологические реакции могут постепенно перестраиваться. Их выраженность зависит от человека и условий, поэтому нельзя считать, что у всех происходят одинаковые изменения.
Сопоставляем назначение реакций: быстрые и постепенно формирующиеся изменения помогают ограничивать охлаждение и поддерживать температуру тела. Так организм сохраняет гомеостаз, пока холод не превышает его приспособительные возможности.
Ответ: кратковременный холод вызывает быстрые реакции, например сужение сосудов и дрожь; длительное воздействие может привести к постепенной акклиматизации. И те и другие реакции помогают уменьшать потерю тепла и сохранять внутреннюю среду, но не делают организм неуязвимым для холода.
Ошибка — считать любую реакцию на среду приспособлением, полезным для организма. Её допускают, потому что реакция возникает одновременно с изменением условий, но совпадение ещё не доказывает, что она повышает устойчивость. Проверьте себя: помогает ли реакция поддерживать жизнедеятельность или это лишь кратковременный ответ, который может быть недостаточным?
Ошибка — путать акклиматизацию особи с эволюционной адаптацией вида. Так происходит, когда любое изменение, связанное со средой, называют наследственным. Проверьте, когда и у кого оно возникает: акклиматизация развивается у отдельного организма в течение жизни, а эволюционные изменения закрепляются в поколениях и связаны с наследственностью.
Ошибка — считать, что физиологическая адаптация полностью устраняет воздействие неблагоприятного фактора. Реакции действительно помогают справляться с холодом, жарой или недостатком кислорода, поэтому их возможности легко переоценить. Для проверки спросите себя, остаётся ли внешний фактор и может ли он повредить организму, если его сила или длительность превысит пределы приспособления.
Ошибка — отождествлять стресс только с отрицательными эмоциями. Это представление возникает из-за привычного употребления слова, но в биологии стресс — общее физиологическое напряжение в ответ на сильное или непривычное воздействие. Проверьте себя: могла ли реакция возникнуть из-за холода, жары или нагрузки, даже если человек не испытывает страха или грусти?
Чтобы понять физиологические адаптации, нужно знать, как нервная и эндокринная системы регулируют работу органов и помогают сохранять постоянство внутренней среды. Тема опирается на знания о терморегуляции, дыхании и кровообращении: именно эти процессы меняются при жаре, холоде и недостатке кислорода. Она также связана с приспособленностью организмов к среде и естественным отбором. При этом реакция отдельной особи в течение жизни и наследственная адаптация вида — разные явления.
Чем физиологическая адаптация отличается от внешнего приспособления?
Физиологическая адаптация связана с изменением работы органов и систем, например с усилением потоотделения. Внешнее приспособление проявляется в особенностях строения или окраски организма.
Почему акклиматизация не передаётся потомству?
Акклиматизация происходит у отдельного организма в течение его жизни и обычно не меняет наследственную информацию. Потомству передаются наследственные признаки, возникшие и закрепившиеся в популяции в ходе эволюции.
Как потоотделение помогает организму при жаре?
Пот выделяется на поверхность кожи и при испарении забирает тепло. Благодаря этому тело охлаждается, хотя при сильном потоотделении важно восполнять потерю воды.
Почему при подъёме в горы меняется дыхание?
На высоте в каждом вдохе организм получает меньше кислорода, поэтому сначала дыхание может стать чаще и глубже. Постепенно при акклиматизации меняются и другие процессы, помогающие снабжать ткани кислородом.
Всегда ли стресс вреден для организма?
Нет. Стресс — это физиологическая реакция на сильное или непривычное воздействие, а не только отрицательные эмоции. Кратковременная реакция может помочь организму справиться с нагрузкой, но длительное или чрезмерное напряжение способно истощать его.
9. Физиологические адаптации
