5 месяцев назад
Нету коментариев

Процессы ассимиляции и диссимиляции, характе­ризующие жизнь и различные ее проявления, могут осуществляться только с участием внешней, окружа­ющей организм среды. Среда эта очень сложна и из­менчива, поэтому организм, чтобы существовать, дол­жен постоянно ощущать все, что в ней происходит. Разумно оценивать обстановку животные, а тем более растения и простейшие организмы, у которых вообще отсутствует нервная система, конечно, не могут. Зато все живые существа, начиная от одноклеточной амебы и водоросли и кончая человеком, обладают замечатель­ным свойством отвечать (реагировать) на внешние воздействия. Это свойство живых организмов называ­ется раздражимостью.

Долгое время считали, что свойствами раздражи­мости обладают только животные, имеющие нервную систему. В настоящее время доказано, что раздражи­мость — всеобщее и важнейшее свойство живых организмов. Ею обладают простейшие одноклеточные существа, животные, растения и человек.

Перемена условий среды, которая вызывает реак­цию со стороны организма, называется раздражителем. Живые организмы в процессе эволюции приобрели свойства реагировать только на определенные условия внешней среды и их изменения. Именно эта способ­ность позволяет организмам избирать требуемые для их жизни и развития условия.

Итак, значение раздражимости состоит в том, что она позволяет живым существам находиться в постоян­ной связи с окружающим миром, дает возможность приспособляться к нему, уравновешивать его влияние, благодаря чему и возможны защита и сохранность жизни.

Животные и растения по-разному реагируют на воздействие внешней среды вследствие неодинакового уровня их развития и различного характера приспо­собления к условиям жизни.

У простейших и у растений раздражимость прояв­ляется в относительно элементарных формах. Простей­шие, как и некоторые подвижные отдельные клетки многоклеточных организмов (сперматозоиды, лейко­циты, подвижные споры), обнаруживают раздражи­мость в форме таксисов, то есть движений в сторону раздражителя или от него. Если организм уходит от раздражителя, это называется отрицательным такси­сом, если же организм движется к раздражителю, значит, таксис его положителен. Название того или иного вида таксиса определяется характером раздражителя. Так, фототаксисом именуют движение, возникшее под действием света, хемотаксисом — вызванное химиче­ским веществом, термотаксисом — изменением темпе­ратуры и т. д.

Приведем несколько примеров. Стремление к свету характерно не только для целых растений, но и для каждой живой зеленой клетки. На слабом свету хлоро­пласты «подплывают» к стенкам клеток, обращенным к свету, и располагаются перпендикулярно к лучам света. Это явление положительного фототаксиса позво­ляет улавливать максимум солнечных лучей. А на очень ярком свету в клетках растений осуществляются противоположные реакции: хлоропласты очень быстро становятся ребром к свету, разбегаются в стороны и прячутся от солнечных лучей, тесно прижимаясь к боковым стенкам клеток (отрицательный фототаксис). Под микроскопом это явление легко наблюдать, но объяснить его пока что полностью не удается. Ясно одно, что под действием освещения в протоплазме кле­ток зеленых растений разыгрываются какие-то слож­ные физиолого-биохимические реакции, которые уп­равляют поведением хлоропластов. Зеленые однокле­точные водоросли под действием света ведут себя аналогично хлоропластам клеток растений. Если стек­лянный сосуд с водой, содержащий подвижные клетки зеленых водорослей (например, эвглену), освещать с одной стороны, зеленые организмы соберутся к свету. Значит, зеленые водоросли проявляют положительный фототаксис. Инфузории туфельки находятся обычно в самом верхнем слое воды, потому что они нуждаются в кислороде и собираются там, где его больше, то есть проявляют положительный хемотаксис по отношению к кислороду.

Большое биологическое значение имеют таксисы и у подвижных клеток многоклеточных животных и растений. В основе процесса оплодотворения, то есть слияния гамет, лежат хемотаксические реакции. Осо­бенно отчетливо они проявляются при слиянии гамет у водных животных. Яйцеклетки вырабатывают осо­бые вещества, которые оказывают мощное положитель­ное хемотаксическое действие на сперматозоиды свое­го вида. Эти же вещества хемотаксически отрицатель­но влияют на «чужие» сперматозоиды. Высокая специфичность этих реакций и исключительная чувст­вительность сперматозоидов поразительны — они реа­гируют на ничтожно малые концентрации «привлека­ющих» веществ, выделяемых яйцеклеткой.

Хемотаксические реакции лежат в основе питания простейших животных. Простейшие проявляют поло­жительный хемотаксис по отношению к веществам, пригодным к пище, и отрицательный к веществам, бесполезным и ядовитым.

Выдающийся русский ученый И. И. Мечников от­крыл замечательную особенность особых структурных телец крови — фагоцитов находить и уничтожать воз­будителей заболеваний (различных бактерий), прони­кающих в организм. Эта особенность фагоцитов бо­роться с вредными бактериями организма связана с положительной хемотаксической реакцией.

Растения не располагают специальными, восприни­мающими раздражение органами. Раздражимость рас­тений проявляется в форме тропизмов и настий. Тропизмами называют направленные ростовые движения (изгибы) растений под влиянием односторонних воздей­ствий внешней среды. Тропизмы можно наблюдать у молодых растений, когда в их верхушках под дейст­вием особых химических веществ (гормонов роста рас­тений, или ауксинов) происходит изгиб.

Механизм изгибания стеблей растений в сторону света заключается в том, что на освещенной стороне стебля ауксин частично разрушается, а частично пере­ходит в затененную сторону. Создавшийся там избы­ток этого гормона усиливает рост, в результате чего стебель изгибается в направлении источника света. Внешне это явление выглядит так, будто бы растение «тянется» к раздражителю или, наоборот, отстраняет­ся от него. Характерной чертой тропизмов является их четкая направленность. Как и таксисы, тропизмы мо­гут быть положительными или отрицательными.

Раздражители, вызывающие тропизмы, различны по своему характеру. Например, широко известен, как уже было отмечено, фототропизм.

Явление геотропизма проявляется у растений по отношению к действию силы тяжести. Стебли всегда растут вверх, в сторону, противоположную действию силы тяжести. Корни же, наоборот, тянутся вниз, то есть они обладают положительным геотропизмом, а стебли — отрицательным. Известны также хемотро­пизмы — реакции на действие химических веществ, и тигмотропизмы, то есть ответное действие на прикосно­вение. Тигмотропизмом обладают многие стелющиеся растения (виноград, хмель, плющ): для роста они нуж­даются в соприкосновении с какой-либо опорой (дере­вом, стеной и т. п.).

Особым видом двигательных реакций растений являются настии. Так называют реакции, которые воз­никают в ответ на раздражение, действующее на рас­тение не односторонне (как при тропизмах), а со всех сторон. Настии возникают в ответ на действие тех же факторов среды — света, температуры, влажности и т. д. К явлениям настии относятся поднятие и по­никание листьев, раскрытие и поворачивание цветов. Движение этих органов происходит благодаря измене­нию давления протоплазмы клеток, возможно, при этом известную роль играет и их рост. Примером фото­настийможет служить явление световой мозаики, то есть такое расположение листьев, при котором они не затеняют друг друга. Очень чувствительны к измене­нию температуры цветы. На основании этого свойства К. Линней устроил у себя в саду «цветочные часы». Он подобрал почти на каждый час суток открываю­щиеся или закрывающиеся цветы. Кроме фото- и термонастий, известны также никтинастии, то есть суже­ние листьев ночью, и ряд других.

Очень сложные автоматические движения типа настий проявляются у упомянутого нами миксотроф­ного растения мухоловки. Если на ее лист сядет насе­комое, в ответ на раздражение лист захлопывается, и жертва оказывается в западне. Когда насекомое на­чинает биться, чтобы выбраться, усиливается раздра­жение секреторных клеток листа, они выделяют сок, содержащий ядовитые вещества, и протеолитический (растворяющий белки) фермент. Насекомое погибает, переваривается и всасывается. После этого лист рас­крывается и вновь готов к «охоте».

В эволюции многоклеточных животных большое значение имела их подвижность как свойство, необхо­димое при добывании пищи. В связи с подвижностью у многоклеточных животных возникли приспособле­ния, обеспечивающие ориентацию в окружающей среде — специальные нервные окончания, так назы­ваемые рецепторы, служащие для восприятия опреде­ленных изменений среды. В дальнейшем развитии организмов они усложнялись и превращались в спе­циальные органы чувств. В ходе эволюции рецепторы приобретали способность тонко реагировать на ни­чтожно малые изменения среды, что связано с разви­тием у них возбудимости.

Наивысшего развития способность отвечать на раз­дражения достигла у подвижных многоклеточных жи­вотных. Это объясняется возникновением и развитием у них специализированных возбудимых тканей, в пер­вую очередь нервной и мышечной.

Возбуждение представляет собой активный ответ данной клетки или ткани на раздражение. Оно сопро­вождается повышением жизнедеятельности и соответ­ствующими изменениями обмена веществ и выража­ется в специфической для каждой ткани форме (на­пример, железистая клетка при возбуждении выделяет секрет, мышца сокращается и т. д.). Нервные волокна обладают способностью с большой скоростью прово­дить возбуждение в виде так называемых нервных импульсов, с помощью которых осуществляется коор­динация деятельности всех частей тела многоклеточ­ных животных и взаимодействие животных с условия­ми внешней среды. Установлено, что возбуждение у высших животных распространяется со скоростью бо­лее чем 100 метров в секунду.

Основной формой раздражимости животных, имею­щих центральную нервную систему, служит рефлекс — определенная реакция организма, наступающая в ответ на раздражение органов чувств и других рецеп­торов. Термин рефлекс (отражение) введен в науку французским философом Р. Декартом в XVII веке. Он впервые сформулировал понятие рефлекса как уни­версального механизма деятельности человека и животных. Впоследствии рефлекторные реакции исследо­вались многими физиологами и представления о фи­зиологической сущности рефлекса углублялись и совершенствовались. Много нового в учении о рефлек­торной деятельности нервной системы внес основопо­ложник русской физиологической школы И. М. Сече­нов. Классический труд И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863 г.) имел огромное значение для формирования естественнонаучного материалистиче­ского мировоззрения передовой революционной интел­лигенции 60-х годов прошлого века.

Рефлекторный акт имеет большое приспособитель­ное значение. Животные, обладающие рефлекторной функцией, могут быстро реагировать на различные изменения внешней или внутренней среды.

По мере повышения организации животных услож­няется и рефлекторная раздражимость. При развитии сложных центральных систем появляется новая форма рефлекторной раздражимости — образование связи между отдельными рефлексами. В результате возни­кают сложные цепные рефлексы — инстинкты (от лат. инстинктус — побуждение), то есть врожденная форма поведения животного, типичного для данного вида. Эта форма рефлекторной раздражимости характеризу­ется тем, что один рефлекс может непосредственно вызвать другой, а этот — следующий и т. д. Таким образом создается сложная цепь рефлексов, строго за­крепленные формы поведения, характерные для инстинктов. Возникновение сложных форм инстинктив­ного поведения было важным этапом эволюции форм раздражимости, скачком в приспособленности живот­ных к условиям среды.

Простые и сложные рефлексы наследуются от ро­дителей. Они проявляются в ответ на соответствую­щие раздражители независимо от обучения. Создатель материалистического учения о высшей нервной дея­тельности И. П. Павлов назвал их безусловными реф­лексами. В отличие от них условные рефлексы приоб­ретаются в процессе индивидуальной жизни и лежат в основе обучения.

Условный рефлекс возникает при сочетании безу­словного рефлекса с каким-либо раздражителем, пер­воначально не связанным с данным рефлексом. На­пример, если каждый раз, когда собака получает корм, звенит звонок, то после известного числа повторений устанавливается новая связь, или условный рефлекс. В результате у собаки в ответ на звук звонка слюнные железы выделяют слюну. Если же собаке с выработан­ным условным рефлексом на звонок давать корм, не сопровождая его звонком, то условный рефлекс исчез­нет. Таким образом, как говорил И. П. Павлов, «по­стоянную связь внешнего агента с ответной на него деятельностью организма законно называть безуслов­ным рефлексом, а временную — условным рефлексом».

Павлов считал, что деятельность насекомых бази­руется в основном на сложных цепных безусловных рефлексах — инстинктах. Однако отсюда не следует, что насекомые совершенно лишены способности к при­обретению условных рефлексов. В настоящее время хорошо известно, что в ограниченной мере они способ­ны к обучению. Эта способность нашла себе примене­ние в пчеловодстве. Путем так называемой «дрессиров­ки» пчел можно приучить к определенным запахам и к посещению определенных видов растений.

Наибольшего развития условные рефлексы дости­гают у позвоночных животных, имеющих централь­ную нервную систему, которая состоит из спинного и головного мозга. При высших формах условнорефлек­торной деятельности временные связи устанавливают­ся в коре головного мозга. Если у собаки или другого какого-либо млекопитающего удалить большие полу­шария головного мозга, то оперированные животные бывают не способны образовывать условные рефлексы.

Явления раздражимости лежат в основе не только взаимодействия организма и среды, но также служат для согласования функций всех частей организма, су­ществования и развития его как целого. И. П. Павлов различал высшую нервную деятельность, обеспечиваю­щую нормальные сложные взаимоотношения организ­ма с внешним миром, и низшую нервную деятельность. Последняя обеспечивает целостность организма, согла­сованность всех его функций и органов. Четкое согла­сование и взаимосвязь работы органов необходимы для осуществления основных процессов: пищеварения, кровообращения, дыхания и т. д. В организме дея­тельность всех органов представляет собой единое це­лое. Без такой согласованности и четкого ритма работы органов жизнь организма невозможна. Спинной мозг и подкорковые центры головного мозга управляют ра­ботой органов внутри организма, а кора головного моз­га осуществляет связь организма со средой.

Единство высшей и низшей нервной деятельности обусловливает приспособленность организма к усло­виям внешней среды, сохраняет жизнь особи. «Живой организм представляет крайне сложную систему, со­ставленную из почти бесконечного ряда частей, связан­ных как друг с другом, так и в виде единого комплек­са с окружающей средой»,— утверждает И. П. Пав­лов (И. П. Павлов. Полное собрание сочинений, т. 11, кн. 2, стр. 274).