Geum.ru

Лекция введение в экологию (В. И. Торшин)

Вид материалаЛекция

Содержание


Лекция 5 время и функции организма.
Временные параметры организма и его систем
Синхронизация работы различных систем
Внешние задаватели времени
Подобный материал:
1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11

ЛЕКЦИЯ 5 ВРЕМЯ И ФУНКЦИИ ОРГАНИЗМА.


Живой организм, подобно любым видам материи, имеет пространственно-временную организацию.

Физиологические системы и составляющие их элементы, вплоть до отдельных клеток, взаимосвязаны. И если форма пространственных связей в значительной мере изучена, то форма временных связей различных систем изучена меньше.

Временные параметры организма и его систем


В клетках и тканях непрерывно протекают процессы ассимиляции и диссимиляции, которые складываются из этапов - дискретных химических реакций. Каждая из этих реакций имеет свою временную характеристику.

Все физиологические системы функционируют также дискретно:

в виде замкнутых циклов (например, дыхание) или в виде последовательно протекающих этапов (например, пищеварение). При этом как циклы, так и этапы процессов имеют свои временные параметры. Так, для сердечно-сосудистой системы характерной временной мерой является сердечный цикл (в среднем 0,8 с), состоящий, в свою очередь, из строго соотносящихся между собой фаз. Кровь протекает за единицу времени определенное расстояние по сосудам разного калибра с линейной скоростью, разной в различных отделах сосудистой системы. Скорость кругооборота крови, то есть время, за которое частица крови пробегает большой и малый круги кровообращения, составляет около 23-24 с. Дыхание складывается из циклической системы смены вдоха и выдоха (ритм - около 12 дыханий в минуту).

Пищеварительная система также работает со своими временными показателями, характеризующими скорость переработки пищи в каждом отделе и ее перемещение в последующий. Здесь ритмы более длительные - от десятков минут до часов, что зависит от характера пищи и от многообразия внешних и внутренних условий. Наиболее точную временную характеристику дает ритмическая двигательная активность голодного желудка - сокращения его возникают 1 раз за 1-1,5 часа и длятся по нескольку десятков минут.

Фильтрация плазмы почками происходит со скоростью около 120 мл/мин. Для каждой железы внутренней секреции характерно выделение определенного количества в единицу времени. Ткани поглощают в среднем около 300 мг кислорода в минуту. Можно приводить и другие примеры, касающиеся дозировки функции во времени и т. д.

Ритмическая активность разных физиологических систем синхронизирована между собой неодинаково. Например, тесно связаны между собой ритмы работы сердца и внешнего дыхания: изменения частоты сердечных сокращений всегда однонаправлены с частотой вдоха и выдоха. Однако связь этих систем с пищеварением почти не выражена. Выделения того или иного гормона не стабильны во времени и связь между ними бывает нередко опосредованной.

В двигательном аппарате временные параметры изначально многообразны. Из каждого мотонейрона спинного мозга идут потоки импульсов к мышечным волокнам, включенным в данную двигательную единицу. В свою очередь, двигательные единицы каждой мышцы могут работать синхронно и асинхронно, вступать друг с другом в содружественные или антагонистические отношения.

Таким образом, все элементы центральной нервной системы и элементы двигательного аппарата отличаются своими временными характеристиками. Такое свойство А. А. Ухтомский назвал гетерохронизмом.

Синхронизация работы различных систем


Казалось бы, гетерохронизм не создает условий для согласованности в работе и препятствует, например, координированным движениям. Однако в процессе совместной деятельности системы «нерв-синапс-мышца» вырабатывается общий оптимальный ритм (по А. А. Ухтомскому происходит «усвоение ритма» - наименее лабильные структуры подтягиваются до уровня наиболее лабильных). На этом основана любая мышечная деятельность. В начале работы, когда такая синхронизация только устанавливается, мы замечаем неуверенность, дискомфорт, а затем, как говорится, «втягиваемся», и дело идет успешно.

Усвоение ритма подобного рода характерно и для сердечной мышцы и различных элементов проводящей системы сердца. Синусный узел - пейсмекер - автоматически генерирует импульсы с частотой около 70 возбуждений в секунду. Атриовентрикулярный узел, будучи изолирован от синусного, обладает более низкой лабильностью: он способен возбуждаться не больше 40 раз в секунду. Волокна миокарда обладают еще меньшей лабильностью. Но сердце функционирует как единый орган, так как все перечисленные структуры усваивают единый ритм - 70 возбуждений в секунду.

Без согласования во времени невозможно функционирование целостного организма, состоящего из неоднородных по своим временным параметрам систем. Таким образом, можно утверждать, что усвоение ритмов - характерное универсальное свойство всего живого.

Внешние задаватели времени


В терминологии, характеризующей внешние факторы и порождаемые ими внутренние колебания, нет единообразия. Так, например, существуют названия: «внешние и внутренние датчики времени», «задаватели времени», «внутренние биологические часы». Генераторы внутренних колебаний называют также внутренними осцилляторами и т. д. Мы будем пользоваться терминами «задаватели ритмов» и «задаватели времени» в отношении внешних условий, вызывающих те или иные закономерные колебания функций, а сами эти колебания будем относить к биоритмам.

Существует много различных классификаций биоритмов в зависимости от внешних задавателей времени. Наиболее распространенная принадлежит Халбергу (1969), который выделяет следующие группы ритмов:
  1. Ритмы высокой частоты. К ним относятся все колебания. Наименьшая длительность цикла - 0,5 часа.
  2. 2. Ритмы средней частоты: (ультрадный - с длительностью от 0,5 до 20 часов, циркадный - 20-28 часов, инфрадный - с длительностью от 28 часов до 6 дней);
  3. 3. Ритмы низкой частоты:(циркавижинтанный - с 20-дневной длительностью, циркатригинтанный - соответствует лунному месяцу, цирканный – годичный).