§ 8. Организм как единое целое

Определения и обозначения

Организм — целостная живая система, в которой клетки, ткани, органы и системы органов взаимосвязаны и совместно обеспечивают жизнедеятельность. Это значит, что тело нельзя рассматривать как набор независимых частей. Такое определение помогает понять, почему изменение работы одного органа отражается на других.

Система органов — совокупность органов, объединённых общими функциями и совместной работой. Например, органы дыхательной системы вместе обеспечивают поступление кислорода и удаление углекислого газа. Понятие нужно, чтобы отличать отдельный орган от группы органов, решающих общую задачу.

Регуляция функций — управление и согласование работы органов и систем организма. Благодаря регуляции органы начинают работать сильнее или слабее в зависимости от потребностей тела. Без неё действия разных частей организма не складывались бы в единый результат.

Саморегуляция — способность организма поддерживать согласованность процессов и относительно постоянные условия внутренней среды при их изменении. Температура тела, состав крови и другие показатели могут немного колебаться, но обычно остаются в допустимых пределах. Саморегуляция позволяет организму сохранять работоспособность и приспосабливаться к среде.

Как это устроено

Основой организма служит клетка: именно в ней происходят процессы обмена веществ, получения энергии и воспроизведения. Клетки, похожие по строению и функциям, объединяются в ткани, потому что совместная работа делает выполнение задачи более эффективным. Из тканей формируются органы, а органы соединяются в системы, поэтому каждый следующий уровень включает предыдущий и получает новые возможности.

Органы одной системы выполняют общую задачу, но не действуют полностью самостоятельно. Например, разные органы пищеварительной системы последовательно изменяют пищу и обеспечивают поступление питательных веществ в кровь. Для этого им нужны кислород, нервные сигналы и вещества, которые доставляются кровеносной системой, поэтому результат зависит от других систем.

Работу органов согласуют нервная и гуморальная регуляция. Нервная регуляция передаёт сигналы по нервам и обычно вызывает быстрый, точный ответ, например учащение сердцебиения. Гуморальная регуляция происходит с помощью гормонов и других веществ, переносимых кровью, поэтому её действие может распространяться на разные органы и сохраняться дольше.

При физической нагрузке клеткам требуется больше энергии, а значит, им нужно больше кислорода и питательных веществ. Дыхательная система усиливает поступление кислорода, кровеносная быстрее переносит его, а сердце увеличивает объём перекачиваемой крови. Такое согласование позволяет поддерживать работу мышц, хотя потребности организма изменились.

Совместная деятельность систем поддерживает внутреннее равновесие и помогает приспосабливаться к условиям среды. Организм не сохраняет все показатели абсолютно неизменными: он регулирует их в определённых пределах. Если один орган повреждён, нарушается связанное с ним звено, и другие органы могут получать меньше кислорода, питательных веществ или управляющих сигналов.

Уровни организации организма и их взаимосвязь

Читать таблицу удобно снизу вверх, чтобы проследить, из каких частей складывается организм, и сверху вниз, чтобы увидеть усложнение функций. Каждый уровень не исчезает в следующем, а сохраняет свои особенности и включается в более крупную систему. Например, работа клеток мышечной ткани становится частью работы органа, системы органов и всего организма.

Для самопроверки назовите состав каждого уровня и его связь с соседними уровнями. Если удаётся объяснить, как клетка связана с организмом через ткань, орган и систему органов, значит, иерархия понята правильно.

Разбор задач

Задача 1

Условие. Проследите путь от клеток, сокращающихся в стенке желудка, до работы организма после приёма пищи. Назовите уровни организации. Нужно показать не только порядок уровней, но и участие разных систем в общем результате.

1. Сокращающиеся клетки образуют мышечную ткань, потому что выполняют сходную работу и действуют согласованно.
2. Мышечная и другие ткани входят в состав желудка, который перемешивает пищу и участвует в пищеварении.
3. Желудок работает вместе с другими органами пищеварительной системы, а питательные вещества затем поступают в кровь и используются клетками всего организма.

Ответ. Последовательность такова: клетка — ткань — орган — система органов — организм. После еды пищеварительная система перерабатывает пищу, кровеносная переносит питательные вещества, а клетки используют их для получения энергии и роста.

Задача 2

Условие. Во время бега учащаются дыхание и сердцебиение. Объясните, почему изменения происходят одновременно и какую роль играют дыхательная и кровеносная системы. Причину нужно искать в возросшей потребности мышечных клеток в энергии и кислороде.

1. При беге мышцы сокращаются активнее и расходуют больше энергии, поэтому им требуется больше кислорода и питательных веществ.
2. Дыхание учащается, чтобы быстрее получать кислород и удалять углекислый газ, образующийся в клетках.
3. Сердце сокращается чаще, чтобы усилить движение крови и доставить кислород к мышцам, а нервные и гуморальные сигналы согласуют оба изменения.

Ответ. Дыхательная и кровеносная системы действуют одновременно, потому что обеспечивают одну потребность работающих мышц. Дыхательная система обогащает кровь кислородом, а кровеносная доставляет его к тканям и уносит углекислый газ.

Задача 3

Условие. При повреждении органа одной системы нарушилась доставка кислорода к тканям. Объясните, почему последствия могут затронуть другие органы, и укажите виды регуляции. Нужно проследить зависимость от общего транспорта веществ и управления.

1. Недостаток кислорода уменьшает эффективность работы клеток, поэтому страдает ткань, в которой они находятся.
2. Поскольку ткани образуют органы, а органы объединены в системы, нарушение может ослабить работу мышц, мозга, сердца и других частей тела.
3. Нервная регуляция быстро изменяет деятельность органов, а гуморальная дополняет этот ответ веществами, переносимыми кровью.

Ответ. Последствия распространяются на организм из-за взаимозависимости систем и общего кровоснабжения. Согласовать ответ помогают нервная и гуморальная регуляция, а саморегуляция стремится сохранить внутреннее равновесие.

Типичные ошибки

Организм считают простой суммой органов. Так ошибаются, если видят только строение и не учитывают обмен сигналами и веществами. Проверьте себя: сможете ли вы объяснить, как работа сердца, лёгких и мышц связана во время бега?

Орган путают с системой органов. Причина ошибки в том, что и орган, и система выполняют функцию, но имеют разный состав. Чтобы проверить ответ, назовите один орган и перечислите несколько органов системы, в которую он входит.

Нервную и гуморальную регуляцию считают независимыми. Такое представление возникает, если учить определения по отдельности. Проверьте себя на примере нагрузки: быстрый нервный сигнал и действие гормонов должны быть описаны как согласованный ответ.

Согласованную работу понимают как неизменность всех показателей. На самом деле показатели могут меняться, например при беге, но возвращаться к допустимому уровню. Проверка проста: спросите, способен ли организм изменить дыхание и сердцебиение, сохраняя внутреннее равновесие.

Связь с другими темами

Для понимания темы нужны знания об уровнях организации живого, строении клетки, тканей и органов, а также об основных системах органов человека. Эти сведения позволяют проследить переход от небольшой части организма к его целостной работе. Без них трудно объяснить взаимозависимость уровней.

Тема подготовит к изучению нервной и эндокринной регуляции, обмена веществ и постоянства внутренней среды. Позже станет понятнее, как сигналы и гормоны управляют органами и почему организм приспосабливается к изменениям. Знание принципа целостности поможет связывать процессы, изучаемые в разных разделах биологии.

Что запомнить

• Организм — целостная система взаимосвязанных частей.
• Клетки образуют ткани, ткани — органы, органы объединяются в системы органов.
• Системы органов совместно обеспечивают жизнедеятельность.
• Работа органов и систем регулируется и согласуется.
• Нервная и гуморальная регуляция взаимодействуют.
• Изменение работы одной части организма может повлиять на другие.
• Согласованность процессов помогает организму сохранять внутреннее равновесие.