Механизмы приспособления организма к окружающей среде

Механизмы приспособления организма к окружающей среде

• Что называется гомеостазом  организма?
• Дайте краткую характеристику основным механизмам приспособления организма к окружающей среде.
• Какова роль стресс-реакции в механизме приспособления организма к окружающей среде?
• В чем заключается роль иммунной системы в обеспечении адаптации организма к окружающей среде?

Способность организма  поддерживать свое устойчивое состояние  долгое время оставалась загадкой.

Первым, кто внес большой вклад  в разработку этого вопроса, был  французский ученый Клод Бернар. Он справедливо считал, что жизнь  нельзя объяснить только на основе обычных химических или физико-химических процессов, что имеется тесная связь  живого организма с окружающей его  средой, которая выражается в различных  формах приспособления.

Даже при резких изменениях в окружающей среде жизнь человека не прекращается. К. Бернар впервые  высказал предположение, что это  связано с тем, что внутренняя среда человека, окружающая клетки и ткани, практически не меняется. У живого организма есть две среды: внешняя, в которой он живет, и  внутренняя, в которой живут элементы его тканей. К внутренней среде  относятся кровь, тканевая жидкость, лимфа. К. Бернару принадлежит такой  афоризм: "Постоянство внутренней среды есть условие свободной и независимой жизни".

Если К. Бернар дал  широкое биологическое объяснение вопроса, то американский ученый Уолтер Кэннон сказал свое слово о постоянстве внутренней среды организма с точки зрения физиологии.

У. Кэннон впервые употребил понятие гомеостаза к постоянству внутренней среды организма. Он один из первых представил живой организм как сложную, открытую систему, имеющую множество связей с окружающей средой. Эти связи осуществляются через органы дыхания, рецепторы кожи и слизистых, пищеварительный тракт, нервно-мышечные органы и др.

Действие факторов окружающей среды через указанные пути передается соответствующим физиологическим  системам, которые способны изменять свои функции в определенных пределах.

Одним из механизмов приспособления организма к окружающей среде является саморегуляция - основа резистентности (устойчивости) организма к воздействующим факторам. 

Взаимосвязь интенсивности воздействия  и включения адаптивных 
механизмов человека (по П. Д. Горизонтову)

Проиллюстрировать приведенную  схему можно на следующем примере. При снижении уровня сахара в крови  срабатывает гомеостатический механизм в печени, который может повысить содержание сахара в крови до определенного  предела. Если снижение сахара больше этого предела, включается следующий  этап регуляции, теперь уже за счет инсулина и глюкагона, гормонов поджелудочной  железы. Глюкагон усиливает распад гликогена в печени и образование  гликогена из белков и жиров, обеспечивает ткани глюкозой, а инсулин способствует быстрейшей ее утилизации. Резкое падение  уровня сахара в крови при воздействии  экстремального фактора (например, тяжелой  физической работы) включает высшие центры регуляции: гипофиз - промежуточный  мозг. 
Таким образом, процессы, обеспечивающие гомеостаз, направлены на поддержание стабильного состояния и устранение (или ограничение) действия вредных факторов.

Большой вклад в изучение механизмов приспособления организма к окружающей среде внес П. К. Анохин. Он явился основоположником физиологической кибернетики, создателем теории функциональных систем.

Функциональная  система - это такое сочетание процессов и механизмов, которое, формируясь в зависимости от данных условий, непременно приводит к эффекту адаптации к этим условиям. Функциональная система создается всякий раз заново, применительно к воздействующему фактору, т. е. организм как бы организует "скорую неотложную помощь", способную в наикратчайший срок, наиболее экономно и рационально вывести организм из экстремальной ситуации.

Феномен адаптации - это самостоятельная категория биологических явлений, результат эволюционно-исторического развития. Недостаточность механизмов адаптации означает снижение надежности биологической системы.

Важную роль в механизмах адаптации играет общий адаптационный синдром, так называемая стресс-реакция. Особое внимание к стрессу появилось после работ Г. Селье (1936 г.), в одной из которых он отмечал: "Стресс является неспецифическим (физиологическим) ответом организма на любое требование, которое к нему предъявляется". Стресс как адаптивная реакция организма возникает под влиянием необычных для повседневной жизни воздействий окружающей среды. Стресс-реакция протекает в три этапа: реакция тревоги, когда мобилизуются все защитные силы организма; стадия устойчивости, при которой включаются механизмы долговременной адаптации; стадия истощения, при которой нарушаются адаптационные механизмы.

Воздействие антропогенных факторов на человека

Последствия стресс-реакции  могут быть различными: либо стресс ведет к первоначальному состоянию  и восстановлению гомеостаза, либо может стать началом развития болезни и гибели организма.

В адаптации организма  важная роль принадлежит иммунной системе.

Иммунитет (от лат. immunitas - избавление от чего-либо) - невосприимчивость организма к заразным болезням, зависящая от естественных или приобретенных в течение жизни свойств организма, препятствующих развитию в нем инфекции. Врожденный иммунитет (видовой или наследственный) - это устойчивость организма к определенным патогенным факторам (невосприимчивость людей к чуме рогатого скота, собак, куриной холере и т. д.). Это свойство передается по наследству и присуще определенному виду. Приобретенный иммунитет развивается в результате перенесения инфекционного заболевания или создается искусственно - прививкой соответствующей сыворотки или вакцины.

Адаптация организма  к изменениям окружающей среды осуществляется и за счет еще одного очень важного  фактора - большого "запаса прочности" организма. Как считал Кэннон, организм устроен по плану ограниченного лимита и принципу строжайшей экономии. Примеров этому можно привести множество. Например, сердце может в любой момент увеличить число сокращений в 2 раза, а артериальное давление повысить на 30-40%. Артериальная кровь содержит кислорода примерно в 3,5 раза больше, чем используется тканями. 
Организм переносит удаление 3/4 печени, полное удаление селезенки. Удаление 2/3 каждой почки переносится без серьезных нарушений почечной функции. Установлено, что 1/10 надпочечников достаточно для сохранения жизни. Запас прочности в живом организме достигается различными путями: резервными возможностями организма, изменением обмена веществ, включением других систем организма, изменениями структуры клетки (гипертрофия, регенерация) и т. д. В ходе эволюции совершенствовалось "экономное и выгодное" расходование энергии и вещества. Принцип парности органов, принцип дублирования функций, детоксическая функция печени, принцип системности и саморегуляции лежат в основе адаптации организма к факторам окружающей среды.

Но любая защитно-приспособительная  организация - понятие относительное. Действующий фактор может предъявлять  требования выше предела приспособительных  возможностей человека.

Несоответствие приспособительных  возможностей человека к влиянию  факторов внешней среды может  носить количественный характер, когда  интенсивность воздействия выше допустимого предела, или качественный характер, когда на организм действуют  факторы, по отношению к которым  в нем не выработаны защитно-приспособительные  механизмы. Это несоответствие может  существовать длительное время или  в необычном для организма  ритме (временный аспект). Особое внимание следует уделять индивидуальной повышенной чувствительности организма к изменению окружающей среды (индивидуальный аспект).