Биологическая адаптация

Адаптация

Биологическая адаптация (от лат. adaptatio — приспособление) — предложение приспособления организма к внешним условиям в процессе эволюции, включая морфофизиологическую и поведенческую составляющие. Адаптация может обеспечивать выживаемость в условиях конкретного местообитания, устойчивость к воздействию факторов абиотического и биологического характера, а также успех в конкуренции с другими видами, популяциями, особями. Каждый вид имеет собственную способность к адаптации, ограниченную физиологией (индивидуальная адаптация), пределами проявления материнского эффекта и модификаций, внутривидовой изменчивостью, мутационными возможностями.

Приспособленность живых существ к естественным условиям внешней среды была осознана людьми ещё в античные времена. Вплоть до середины XIX века это объяснялось изначальной целесообразностью природы. В теории эволюции Чарлза Дарвина было предложено научное объяснение адаптационного процесса на основе естественного отбора.

Адаптации видов в рамках одного биоценоза зачастую тесно связаны друг с другом. Если адаптационный процесс у какого-либо вида не находится в равновесном состоянии, то эволюционировать может весь биоценоз (иногда — с негативными последствиями) даже в стабильных условиях окружающей среды.

В философских предпосылках

В античности Парменид, Демокрит, Парацельс , Гиппократ, Платон, Аристотель и другие философы в том или ином виде замечали и указывали, что заболевания, поведение и некоторые другие виды психической деятельности зависят от внешних факторов, внешней среды окружающей человека.

Парацельс - считал, что все органические функции вызваны действием единого универсального «жизненного принципа». Если деятельность «жизненного принципа» внутри формы происходит нормальным и регулярным образом, который не нарушают никакие препятствия (в том числе и внешние), такое состояние называется здоровьем. Если же его деятельность по какой-либо причине нарушается или если он действует ненормально или нерегулярно, такое состояние называется болезнью.

В теориях эволюции

Тем не менее, научное обоснование идей адаптации разрабатывалось медленнее, чем философские воззрения и эмпирические знания на этот счёт и кардинально не менялось практически до 1809 года, когда французский естествоиспытатель Жан Батист Ламарк создал первое целостное учение об эволюции живой природы, основные идеи которого были изложены в «Философии зоологии».

На основе законов Ламарка сложилось направление, обычно называемое ламаркизмом или неоламаркизмом, а более точно эктогенезом — эктос — внешний (греч.), эктогенез — эволюция под действием внешних сил. В рамках этого направления эволюция рассматривалась как адаптивный процесс, основанный на всеобщем свойстве живых существ — «наследовании благоприобретённых свойств» (признаков). Следовательно, приспособленность рассматривалась как причина, а не результат эволюции. Единицей эволюции в рамках эктогенеза, является потомство родителей, которые передали своим потомкам результаты «упражнения или неупражнения органов», то есть череда поколений.

Дальнейшее развитие вопросы влияния внешней среды на человека получили в трудах английского естествоиспытателя, создателя теории эволюции Чарльза Роберта Дарвина. В 1859 году он выпустил книгу «Происхождение видов путём естественного отбора или сохранение благоприятствуемых пород в борьбе за жизнь», в которой было показано, как развивались все виды живого, согласно выдвинутому им положению о «выживании наиболее приспособленных». Дарвин рассматривал приспособление (адаптацию) лишь в качестве средства для выживания. Согласно дарвинизму, эволюция представляет собой процесс адаптации организмов к условиям окружающей среды, причем приспособленность организмов является результатом эволюции.

В физиологии

Уолтер Кеннон, ввел в 1929 году в физиологию понятие гомеостаз считая, что постоянство внутренней среды организма поддерживается благодаря симпатической нервной системе и гормонам.

Категория поведения как особой формы саморегуляции жизни складывалась у И. П. Павлова (по образцу учения К. Бернара) о гомеостазе, то есть об основных константах (давлении, температуре и др.), которые удерживают эту систему в стабильном состоянии в крайне неустойчивой внутренней среде. И. П. Павлов применил эту идею к взаимоотношениям организма с еще более неустойчивой, непредсказуемой средой — внешней. Открытые им условно-рефлекторные механизмы служили достижению «уравновешивания» организма с этой средой.

Проблема определения адаптации.

Философ Ю. Урманцев указывает на то, что по объему и содержанию «адаптация» — понятие не только междисциплинарное, но и весьма сложное, требующее достаточно осторожного обращения. Он обращает внимание на недостатки используемых в энциклопедиях определений рассматриваемого понятия.

Под адаптацией понимается способность любой системы получать новую информацию для приближения своего поведения и структуры к оптимальным. Системы адаптивны, если при изменении в их окружении или внутреннем состоянии, снижающем их эффективность в выполнении своих функций, они реагируют или откликаются, изменяя свое собственное состояние или состояние окружающей среды так, чтобы их эффективность увеличилась. Согласно этим авторам термин адаптация в общем случае выступает в трех аспектах:

- адаптация как свойство системы приспосабливаться к возможным изменениям функционирования - система адаптации;

- адаптация как сам процесс приспособления адаптивной системы - собственно, адаптация;

- адаптация как метод, основанный на обработке поступающей информации и приспособленный для достижения некоторого критерия оптимизации - адаптационные алгоритмы.

Адаптация может осуществляться на различных уровнях:

- на уровне клетки в виде функциональных или морфологических изменений;

- на уровне органа или группы клеток, имеющих одинаковую функцию;

- на уровне организма как морфологического так и функционального целого, представляющего собой совокупность всех физиологических функций, направленных на сохранение витальных функций и самой жизни.

Влияние Солнца на организм

Русский естествоиспытатель Александр Леонидович Чижевский в начале 20-х годов прошлого века обнаружил, что колебания интенсивности самых разнообразных массовых процессов на нашей планете синхронны и предположил, что на динамике биологических систем на всех уровнях их природной организации сказывается нестационарное и неоднородное влияние Солнца; — в понятие «внешняя среда» им отныне включалось и космическое пространство. Первые свои соображения на этот счет А. Л. Чижевский высказал в Калуге в октябре 1915 года в докладе «Периодическое влияние Солнца на биосферу Земли». Обработка Чижевским огромного статистического материала вскрыла параллелизм в ходе кривых общей смертности и деятельности Солнца, Исследуя динамику общей смертности, учёный вполне логично рассматривал больной организм как систему, выведенную из состояния устойчивого равновесия. Для подобной системы порой достаточно незначительного внешнего импульса, чтобы эта неустойчивость резко возросла вплоть до гибели организма. Таковым импульсом могут быть резкие изменения физических факторов внешней среды, толчком к которым служат «капризы солнцедеятельности».

Измерение адаптированности

В результате обработки многолетних наблюдений при сравнительном анализе популяций и групп, находящихся в различных экологических условиях (на Крайнем Севере и в средних широтах Сибири), А. Н. Горбанем и Е. И. Смирновой под руководством ак. АМН СССР К. Р. Седова получен вывод: наибольшую информацию о степени адаптированности популяции к экстремальным или просто изменившимся условиям несут корреляции между физиологическими параметрами. В типичной ситуации при увеличении адаптационной нагрузки уровень корреляций повышается, а в результате успешной адаптации — снижается. Показано, что этот эффект группового стресса связан с организацией системы факторов, действующих на группу.

Если система факторов организована в соответствии с принципом Либиха (монолимитирование) то с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, снижается, растет сумма абсолютных величин коэффициентов корреляции и, в то же время, растет разброс этого облака — возрастают дисперсии.

Если происходит взаимное усиление давления различных факторов (синергичные системы), то, напротив, с ростом адаптационного напряжения размерность облака точек, представляющего группу в пространстве физиологических параметров, растет, падает сумма коэффициентов корреляции. Дисперсии в то же время возрастают — так же, как и в предыдущем случае.

Неспецифические адаптационные реакции организма

Применение более мягких, чем стрессовые, физиологических воздействий способно значительно повышать адаптационные возможности организма, что было доказано и нашло выражение в теории «Неспецифических Адаптационных Реакций Организма» (НАРО) и активационной терапии отечественных учёных Л. Х. Гаркави и Е. Б. Квакиной.

Высшая нервная деятельность человека обеспечивает необычайную гибкость индивидуальных реакций на самые разные изменения. При чрезмерных действиях отдельных абиотических факторов (например, климата), организм использует выработанные в процессе исторического развития механизмы и реакции, а именно:

- включение в процесс структур, находящихся в покое или фазе восстановления.

- антагонистическую регуляцию функций.

- опережающее включение реакций, направленных на предупреждение повреждения.

- включение неспецифических адаптационных реакций (общий адаптационный синдром — Г. Селье) и (НАРО — Гаркави Л. Х. и соавт.).

Специфические адаптационные реакции по Ф. Меерсону, — ответ организма и отдельных его систем — («доминирующие системы») на специфичность действующего фактора, выражающийся в изменениях метаболизма (мотивированных специфичностью воздействия) как в данных системах, так и в организме в целом.

Неспецифические и специфические реакции, согласно П. Горизонтову, взаимосвязаны и взаимозависимы, поскольку являются ответом организма на различные свойства (количественные и качественные) одного раздражителя. Выраженность специфической реакции организма определяется выраженностью специфических качеств воздействия и уровня неспецифических реакций организма в ответ на данное воздействие, то есть неспецифическое звено адаптационной реакции обусловливает величину специфического ответа организма на какое-либо воздействие. Именно комплекс неспецифического и специфического звеньев действующего фактора обусловливает функциональные, а при многократном его действии и структурные адаптационные изменения в организме и его системах. То, что стрессовые события, иммунные сдвиги и развитие заболеваний ассоциированы, еще не говорит о присутствии причинно-следственных связей между ними. Это лишь свидетельство изменения представлений о механизмах адаптации. То, что ранее мыслилось как раздельные «системы» (комплексом защитных механизмов), теперь представляется комплексным механизмом защиты организма.

Федеральное агентство по образованию РФ

Кубанский Государственный Технологический Университет

ДОКЛАД на тему:

Влияние физических и химических факторов на организм. Понятие об адаптации

Выполнил студент:

гр. 07-Н-ТС1 Фролов А.В.

Проверила:

Поварова Л.В.

Краснодар 2011