§50. Нервно-гуморальная регуляция организма животного. Эволюция нервной системы

Определения и обозначения

Нервная регуляция — управление работой органов с помощью нервных импульсов. Импульс быстро проходит по нервным клеткам и передаёт сигнал определённым органам или тканям. Благодаря этому организм может быстро отвечать на прикосновение, звук или другое изменение среды.

Гуморальная регуляция — влияние веществ, переносимых жидкостями организма, на работу органов и процессы в них. Такие вещества распространяются, например, с кровью и могут достигать разных частей тела. Этот способ нужен для изменения работы органов и поддержания согласованности процессов в организме.

Нервно-гуморальная регуляция — совместное действие нервных и гуморальных механизмов, согласующих деятельность организма. Нервная система и вещества в жидкостях организма передают сигналы разными путями, но влияют на одни и те же функции. Их взаимодействие помогает сочетать быстрые ответы с более продолжительными изменениями.

Нервный узел — скопление нервных клеток, которое обрабатывает сигналы и участвует в управлении организмом. В узле клетки связаны друг с другом, поэтому сигнал может быть согласован с работой разных частей тела. Объединение клеток в узлы — один из способов централизации нервной системы.

Как это устроено

Нервная и гуморальная регуляция различаются способом передачи сигнала. Нервный импульс распространяется по нервным клеткам к определённым органам, поэтому ответ обычно возникает быстро и имеет точное направление. Биологически активные вещества переносятся жидкостями организма, поэтому они могут влиять на клетки, до которых доходит эта жидкость. Такое воздействие чаще развивается медленнее, но нередко длится дольше.

Эти механизмы не разделены, потому что организму приходится решать сразу несколько задач: быстро реагировать и одновременно согласовывать работу органов. Например, нервные сигналы могут быстро изменить деятельность органа, а вещества, переносимые жидкостями, — поддержать или изменить его работу на более длительное время. Совместное действие регуляторов помогает организму отвечать на внешние и внутренние изменения не отдельным органом, а согласованно.

В ходе эволюции у многих животных расположение нервных клеток становилось более упорядоченным. Если клетки образуют сеть по телу, сигнал может распространяться в разные стороны; если они собираются в скопления и соединяются нервными стволами, появляется возможность объединять и согласовывать сигналы. Такое усложнение связано с тем, что животным, активно передвигающимся и взаимодействующим со средой, требуется более слаженная координация. При этом эволюцию разных групп нельзя представлять как одну прямую последовательность.

Диффузная нервная система — сеть нервных клеток, распределённая по телу. Узловая система устроена иначе: клетки собраны в нервные узлы, соединённые нервными стволами, то есть продольными пучками нервных волокон. Трубчатая нервная система имеет вид нервной трубки и характерна для позвоночных. Различия строения отражают особенности организации животных, но сами по себе не означают, что все группы животных прошли одинаковый путь развития.

Централизация означает, что часть нервных клеток объединяется в узлы и центры, способные собирать и обрабатывать сигналы. Если сигналы поступают в такие центры, организму легче согласовать действия разных органов и частей тела. У позвоночных важную роль в управлении играет головной мозг — часть центральной нервной системы, которая обрабатывает информацию и участвует в координации. Поэтому развитие нервных центров расширяет возможности управления, движений и поведения.

Регуляция организма и усложнение нервной системы животных

Сначала определите, что сравнивается: способ передачи сигнала или строение нервной системы. Затем прочитайте особенности управления и сопоставьте их с примерами. Таблица показывает общие различия, а внутри каждой группы животных могут быть свои особенности.

Разбор задач

Задача 1

Животное быстро отдёрнуло конечность после прикосновения к горячему предмету. Нужно определить, какой способ регуляции прежде всего обеспечил такую реакцию. В условии важны скорость ответа и то, что движение возникло в ответ на конкретное воздействие. Поэтому сначала сравним время действия нервных импульсов и веществ, переносимых жидкостями.

1. Найдём признак, который требуется объяснить: конечность отдёрнута быстро.
2. Вспомним, что нервные импульсы передают сигналы по нервным клеткам к органам и обычно вызывают быстрый ответ.
3. Сопоставим это с гуморальным механизмом: вещества разносятся жидкостями и чаще действуют медленнее.

Ответ: прежде всего сработала нервная регуляция. Она обеспечила быстрый ответ на прикосновение к горячему предмету.

Задача 2

Нервный импульс вызывает быстрое сокращение мышцы, а вещество, переносимое кровью, изменяет работу органа. Нужно сравнить два способа регуляции по скорости, направленности и длительности. В первом случае сигнал идёт по нервным клеткам к определённой ткани, во втором вещество переносится жидкостью организма. Сравнение должно опираться на эти различия, а не на то, что оба воздействия меняют работу органов.

1. Определим путь сигнала: импульс передаётся нервными клетками, а вещество — кровью.
2. Сравним скорость: нервный сигнал обычно вызывает ответ быстрее, тогда как гуморальное воздействие развивается медленнее.
3. Сравним направленность и длительность: нервный сигнал обычно адреснее, а вещество может разноситься по организму и действовать дольше.

Ответ: нервная регуляция обычно быстрая и направленная, а гуморальная связана с переносом веществ жидкостями и часто действует медленнее, но дольше. Это общие особенности, а конкретный эффект зависит от вещества и организма.

Задача 3

У одного животного нервные клетки образуют сеть по всему телу, у другого они собраны в узлы и соединены нервными стволами. Нужно назвать типы систем и объяснить, в чём проявляется усложнение. Для решения достаточно обратить внимание на расположение нервных клеток: в первом случае они распределены в сети, во втором — собраны в скопления. Затем следует связать это различие с тем, насколько организованно могут обрабатываться сигналы.

1. В первом описании клетки образуют сеть по телу, значит, это диффузная нервная система.
2. Во втором описании клетки собраны в узлы и соединены стволами, значит, это узловая нервная система.
3. Скопления клеток могут собирать и согласовывать сигналы, поэтому узловая система более централизована.

Ответ: у первого животного диффузная нервная система, у второго — узловая. Эволюционное усложнение в данном сравнении проявляется в объединении нервных клеток в узлы и возможности более согласованного управления.

Типичные ошибки

Ошибка: считать нервную и гуморальную регуляцию полностью независимыми. Так думают, потому что у механизмов разные способы передачи сигналов, но различие путей не означает, что они не взаимодействуют. Проверьте себя: оба механизма влияют на работу органов и вместе согласуют функции организма.

Ошибка: полагать, что гуморальные сигналы передаются только по нервам. Такое представление возникает из-за смешения любых сигналов с нервными импульсами. Проверьте себя вопросом «что переносит вещество?» — гуморальные вещества разносятся жидкостями организма.

Ошибка: считать, что эволюция нервной системы у всех животных шла по одной прямой линии. Сравнение простых и более централизованных систем может создать впечатление единой последовательности, но группы животных развивались по-разному. Проверяйте вывод по строению и степени централизации, не выстраивая всех животных в один ряд.

Ошибка: путать узловую систему с диффузной. В обоих случаях нервные клетки связаны между собой, поэтому легко не заметить, где они расположены. Проверьте себя: сеть по телу — диффузная система, скопления клеток, соединённые нервными стволами, — узловая.

Связь с другими темами

Чтобы понять регуляцию, нужно знать, что клетки и органы животного взаимодействуют, а организм отвечает на изменения внутренней и внешней среды. Новая тема связывает эти представления с устройством нервной системы и органов чувств: именно они помогают получать сигналы и отвечать на них. Она также опирается на знания о рефлексах и подготавливает к дальнейшему изучению регуляции функций организма. Так можно проследить путь от восприятия изменения до согласованного ответа органов.

Что запомнить

• Нервная регуляция осуществляется нервными импульсами.
• Гуморальная регуляция связана с действием веществ, переносимых жидкостями организма.
• Нервные и гуморальные механизмы взаимодействуют.
• В ходе эволюции нервные клетки у многих животных объединялись в узлы и центры.
• Диффузная система представляет собой сеть нервных клеток.
• Узловая система отличается скоплениями нервных клеток, соединёнными нервными стволами.
• У позвоночных нервная система имеет трубчатое строение.