Лекція 3 Пристосування людини до довкілля
1. Поняття адаптації.
2. Механізми пристосування організму людини до довкілля.
3. Адаптації людини, пов'язані із пристосуванням до географічних умов.
При розробці лекції було використано таку літературу:
Акімова Т.А., Хаскін В.В. Екологія. Людина - Економіка - Біота - Середа. - М.: ЮНІТІ-ДАНА, 2001. - 566 с.
Алексєєв С.В. Екологія. - СПб: ЗМІ Прес, 2000. - 240 с.
Шаблін В.С., Саклава С.П. Психологія людини - М.: Вид-во "Іспит", 2004. - 352 с.
Реймерс Н.Ф. Охорона навколишнього людини середовища: Словник-довідник – М.: Просвітництво, 1992. – 320 з.
1. Поняття адаптації
У словнику, складеному Н.Ф.Реймерсом,адаптаціявизначається з трьох позицій (біологічної, медичної та екологічної): «1) еволюційно виникло пристосування організмів до умов середовища, що виражається в зміні їх зовнішніх та внутрішніх особливостей; 2) будь-яке пристосування органу, функції або організму (у тому числі людини) до умов середовища, що змінюються; 3) сукупність реакцій будь-якої живої системи (організму, співтовариства, біоценозу тощо), що підтримують її функціональну стійкість при зміні умов середовища, що оточують цю систему. Втрата властивості адаптації називаютьдезадаптацією. Адаптація до раніше існуючих умов зветьсяреадаптації.
2. Механізми пристосування організму людини до довкілля
Щоб зрозуміти взаємодію в системі «людина – навколишнє середовище», необхідно мати уявлення про ті механізми, які забезпечують його гармонійну єдність із навколишнім середовищем, та про можливості їх порушення в умовах впливу несприятливих екологічних факторів.
Здатність організму підтримувати свій стійкий стандовгий час залишалася загадкою. Першим, хто зробив великий внесок у розробку цього питання, був французький вчений Клод Бернар. Він справедливо вважав, що життя не можна пояснити тільки на основі звичайних хімічних та фізико-хімічних процесів, що є тісний зв'язок живого організму з навколишнім середовищем, що виражається у різних формах пристосування.
Навіть за різких змін у навколишньому середовищі життя людини не припиняється. К.Бернар вперше висловив припущення, що це пов'язано з тим, що внутрішнє середовище людини, що оточує клітини та тканини, практично не змінюється. У живого організму є два середовища: зовнішнє, в якому він живе, і внутрішнє, в якому живуть елементи його тканин. До внутрішнього середовища належать кров, тканинна рідина, лімфа. К.Бернару належить такий афоризм: «Ставність внутрішнього середовища є умови вільного та незалежного життя».
Якщо Клод Бернар дав широке біологічне пояснення питання, американський учений Уолтер Кеннон сказав своє слово про сталість внутрішнього середовища організму з погляду фізіології.
У.Кеннон вперше вжив поняттягомеостазу(грец.homoios– подібний, однаковий іstasis– стан) до сталості внутрішнього середовища організму. Він один із перших представив живий організм як складну, відкриту систему, що має безліч зв'язків із навколишнім середовищем. Ці зв'язки здійснюються через органи дихання, рецептори шкіри та слизових, травний тракт, нервово-м'язові органи та ін. Дія факторів навколишнього середовища через зазначені шляхи передається відповідним фізіологічним системам, які здатні змінювати свої функції у певних межах.
Одним із механізмів пристосування організму до навколишнього середовища єсаморегуляція– основарезистентності організму до факторів, що впливають.
Взаємозв'язок інтенсивності впливу та включення адаптивних механізмів представлений на рис.1. (Стор. 43).
Надзвичайні, Мобілізація всіх
екстремальних систем організму
Впливи, Регуляція на
що перевищують норму на системному рівні
Звичайні зміни Авторегуляція на
середовища (у межах норми) локальному (місцевому)
Мал. 1. Взаємозв'язок інтенсивності впливу та
включення адаптивних механізмів в організмі людини
Таким чином, процеси, що забезпечують гомеостаз, спрямовані на підтримку стабільного стану організму та усунення шкідливих факторів або їх обмеження.
Великий внесок у вивчення механізмів пристосування організму до довкілля зробив П.К. Анохін. Він є основоположником фізіологічної кібернетики, творцем теорії функціональних систем.Функціональна система- це таке поєднання процесів і механізмів, яке, формуючись залежно від даних умов, неодмінно призводить до ефекту адаптації до цих умов. Функціональна система щоразу створюється заново, стосовно впливаючому чиннику, тобто. організм хіба що створює «швидку невідкладну допомогу», здатну в найкоротший термін, найбільш економно і раціонально вивести організм із екстремальної ситуації.
Важливу роль у механізмах адаптації відіграєзагальний адаптаційний синдром, так званастрес-реакція. Особлива увага до стресу з'явилася після робіт Г.Сельє (1936 рік), в одній з яких він зазначає: «Стрес є неспецифічною фізіологічною відповіддю організму на будь-яку вимогу, яка до нього висувається».
Стрес як адаптивна реакція організму виникає під впливом незвичних дляповсякденне життя впливів навколишнього середовища. Стрес-реакція протікає у три етапи: реакція тривоги, коли мобілізуються всі сили організму; стадія стійкості, за якої включаються механізми довготривалої адаптації; стадія виснаження, коли він порушуються адаптаційні механізми.
Наслідки стрес-реакції можуть бути різними: або стрес призводить до початкового стану, або може бути початком розвитку хвороби та загибелі організму.
У адаптації організму важлива роль належить імунної системи.
Імунітет(від лат.immunitas– позбавлення від чогось) – несприйнятливість організму до заразних хвороб, що залежить від природних або набутих протягом життя властивостей організму, що перешкоджають розвитку у ньому інфекції. Природжений імунітет (видовий або спадковий) – це стійкість організму до певних факторів (несприйнятливість людей до чуми великої рогатої худоби та собак, курячої холери тощо). Ця властивість передається у спадок і властиво певному виду. Набутий імунітет розвивається внаслідок перенесення інфекційного захворювання або створюється штучно – щепленням відповідної сироватки чи вакцини.
Адаптація організму змін навколишнього середовища здійснюється за рахунок ще одного дуже важливого фактора – великого «запасу міцності» організму. Як читав Кеннон, організм влаштований за планом обмеженого ліміту та принципом найсуворішої економії. Прикладів цього можна навести безліч. Наприклад, серце може будь-якої миті збільшити кількість скорочень у 2 рази, а артеріальний тиск підвищиться на 30-40%. Артеріальна кров містить кисню приблизно в 3,5 рази більше, ніж використовується тканинами. Останні дані з геноміки, говорять про те, що геном людини містить більшу частину"Мовчать" генів. Чому ці гени не функціонують? На це запитання вчені відповідають по-різному. Одна з версій передбачає, що ці гени потрібні при стресових ситуаціях, коли організму потрібні додаткові сили.
Організм переносить видалення печінки на 3/4 повне видалення селезінки. Видалення 2/3 кожної нирки переноситься без серйозних порушень ниркової функції. Встановлено, що 1/10 частини надниркових залоз достатньо підтримки життя. Запас міцності у живому організмі досягається різними шляхами: резервними можливостями організму, зміною обміну речовин, включенням інших систем організму, зміною структури клітини (гіпертрофія, регенерація) тощо. У ході еволюції вдосконалювалося «економне та вигідне» витрачання енергії та речовини. Принцип парності органів, принцип дублювання функцій, детоксична функція печінки, принципи системності та саморегуляції лежать в основі адаптації організму до факторів довкілля. Але будь-яка захисно-пристосувальна організація – поняття відносне. Чинний фактор може пред'являти вимоги вище за межу пристосувальних можливостей організму.
Невідповідність пристосувальних можливостей людини впливу чинників довкілля може мати кількісний характер, коли інтенсивність впливу вище допустимої межі, чи якісний характер, коли на організм діють чинники, стосовно яких у ньому не вироблені захисно-пристосувальні механізми. Ця невідповідність може існувати тривалий час у незвичайному для організму ритмі (тимчасовий аспект). Особливу увагу слід приділяти індивідуальній підвищеній чутливості організму змін навколишнього середовища (індивідуальний аспект).
Виділяють три типи реагування на вплив будь-якого фактора:
спринтер - витримує вплив короткочасних сильних навантажень, але не здатний протистояти слабким, довготривалим подразникам;
стайєр - витримує тривалий вплив слабких подразників і вкрай нестійкий при дії сильних короткочасних подразників;
мікст – змішаний тип реагування проявляється у поєднанні реакцій обох типів реагування.