ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ: Под экологической физиологией понимают совокуп­ность знаний о

Эколого-физиологические исследования

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ: Под экологической физиологией понимают совокуп­ность знаний о

Под экологической физиологией понимают совокупность знаний о физиологических механизмах жизнедеятельности организма животных при воздействии природных факторов среды и их сложном сочетании в различных физико-географических условиях.

Особое значение имеют сведения о влиянии этих факторов как на видовые особенности физиологических функций и поведения животных, так и на популяции в связи с условиями их существования в разных ареалах, в разные сезоны года, в разные периоды (фазы) жизненного цикла.

Экологическая физиология представляет собой ветвь эволюционной физиологии – предмета, ставящего задачей изучение происхождения физиологических функций, их эволюцию в связи с общей эволюцией органического мира.

Задачей экологической физиологии (в отличие от эволюционной физиологии) является исследование адаптаций – совокупности физиологических функций в их взаимной связи, суммирующей, замещающей (викарирующей) или еще более сложно интегрирующей взаимоотношения отдельных органов и систем, отдельных более или менее сложных элементов поведения. Однако четкое определение экологической физиологии как раздела физиологии животных невозможно без одновременного ее рассмотрения в общей системе биологических наук, в частности экологии. Это связано с тем, что физиологические исследования происходящих в природе явлений в отдельных ареалах животных или в более широком и даже глобальном (для человека) масштабе входят как органическая часть в более общую биологическую науку – экологию.

Под экологией понимают совокупность или структуру связей между организмами и окружающей средой.

В этом плане экологией используются практически все биологические науки и значительная часть физических и химических знаний не говоря уже о математических приемах изучения добытого материала.

Экология изначально возникла как наука о среде обитания живых организмов: растений, животных (в том числе и человека), грибов, бактерий и вирусов, о взаимоотношениях между организмами и средой их обитания и о взаимоотношениях организмов друг с другом.

Так появились всевозможные частные экологические дисциплины: экология растений, экология животных, экология грибов и т.д. Эти частные экологические дисциплины формировались в рамках соответствующих разделов биологии – ботаники, зоологии, микологии и др. как подразделения этих наук.

Общей экологии тогда просто еще не существовало, так как объект ее изучения не был определен вплоть до 30-х годов ХХ столетия.

Экология – наука синтетическая, способная объединить и естественные и гуманитарные науки.

Физиологические исследования занимают в весьма значительное место, и это место определяется как изучением эволюции отдельных функций, что ближе всего к сравнительной физиологии, так и изучением организмов самых разных филогенетических уровней, но составляющих определенный биоценоз или населяющих определенные физико-географические зоны или ландшафты. Структура популяции в ее динамике является по существу предметом изучения экологии как обобщающей науки, в значительной мере опирающейся на статистический анализ и изучение популяций т. е. животного и растительного населения определенных территорий или регионов. Под популяцией понимают совокупность животных, принадлежащих к определенному виду и населяющих территорию с однородными условиями существования. Морфологические и физиологические особенности популяции зависят от целого ряда внешних воздействий на организм и от того, в какой мере данный вид обладает большей или меньшей вариабельностью своих признаков, определяющих существование животных на данной территории. Физиологический анализ особенностей популяции чрезвычайно важен для решения ряда практических вопросов, так как популяция характеризует и представляет данный вид в его естественных отношениях к другим видам и факторам среды. Поэтому интересен анализ тех факторов, которые определяют те или другие особенности популяции. Чрезвычайно важным является вопрос, в какой мере формирование функциональных особенностей животных зависит от факторов среды и насколько прочными оказываются эти особенности при воздействии на организм на разных этапах постнатального развития для всего последующего развития отдельных особей, популяции в целом.

Если физиолог может исследовать разных животных, например крысу, кошку, черепаху, с целью получения представлений о развитии тех или иных функций на разных этапах эволюции, то в экологической физиологии для сопоставления необходимо иметь по возможности близкие между собой виды, но живущие в разных условиях, историю отпочкования которых от эволюционного древа можно было бы проследить. Сопоставление физиологических особенностей у одних и тех же видов животных, которые существуют на разных территориях в разных условиях, позволяет глубоко проникнуть в закономерности формирования рефлекторной деятельности понять особенности биохимических процессов и дать анализ воздействия определенного комплекса факторов среды на организм в процессе эволюции.

Проблемы эволюционной физиологии, так же как и проблемы экологической физиологии, были четко декларированы в нашей стране на основе материалистического учения И. М. Сеченова и И.П.

Павлова, которое явилось дальнейшим развитием эволюционных идей Ч. Дарвина.

Принципиальные положения этого учения служат основой при собирании материала и его обобщения в связи с решением многих теоретических и практических задач.

Исследование влияния природных факторов среды на протекание физиологических функций широко распространено и за рубежом, особенно в плане изучения отдельных физико-географических и ландшафтных зон. Это направление получило наименование «физиология внешней среды».

В связи с задачами изучения природы отдельных физико-географических зон появились такие разделы физиологии, как пустынная физиология, горная физиология, арктическая физиология и т. п.

Во всех этих разделах рассматриваются частные проблемы экологической физиологии, а совокупность их можно определить как частную экологическую физиологию.

Большое место эколого-физиологические исследования заняли во многих разделах прикладной физиологии.

Это касается, прежде всего, изучения водных организмов, и по существу нет возможности провести границу между гидробиологическими и эколого-физиологическими исследованиями.

Большое место эти вопросы занимают и при изучении сельскохозяйственных животных, особенно в случаях, когда проблема поддержания высокой продуктивности многих европейских пород животных решается в условиях жаркого или тропического климата, в горах или в субарктике.

Влияния биотических факторов среды также являются объектом исследований экологической физиологии. Наиболее важные направления исследований охватывают вопросы питания, пищеварения и пищевых (трофических) связей отдельных видов в биоценозах.

Кроме того, в последние два десятилетия широко развиваются исследования групповых, внутривидовых и внутрипопуляционных отношений, включая проблемы иерархии поведения, размножения и физиологической структуры популяции вида. Этот раздел науки сформировался как самостоятельный – популяционная физиология.

Непосредственно в орбиту экологической физиологии входят и вопросы биоритмологии в ряде случаев отражающие влияниее природных факторов среды – суточные, сезонные и приливные (лунные) ритмы.

Такие проблемы, как обеспечение жизни в условиях Крайнего Севера, жаркого и пустынного климата, в условиях высокогорья и т. д., связаны с изучением общебиологических закономерностей.

Неудивительно поэтому, что многие вопросы экологической физиологии (например, исследование суточного ритма), высокогорной физиологии лучше всего разработаны на человеке, хотя, разумеется, физиологические особенности реакций у человека имеют свою очень сложную специфику.

Особые параметры среды, создаваемые человеком в культурных условиях жизни, осложняют картину приспособления к природным факторам, но вместе с тем позволяют путем выбора соответствующих объектов исследования решать многие общие для человека и животных вопросы.

Например, такие близкие гигиенисту и врачу исследования, как влияние климата на людей, работающих на открытом воздухе или в закрытых помещениях, влияние переездов из одних климатических зон в другие, в различные сезоны, дают большой материал для эколого-физиологических сопоставлений.

Эколого-физиологическая характеристика многих видов животных, например, наиболее близких к человеку обезьян, позволяет решить ряд вопросов терморегуляции человека, особенностей приспособления к интенсивной мышечной деятельности и т. д.

Можно поэтому говорить и об эколого-физиологических аспектах исследования физиологии человека, в особенности когда речь идет о воздействии природных физических агентов или более сложных факторов среды. Практическое значение эколого-физиологических исследований очень велико.

Фактические данные, важные для гигиенических мероприятий, касающиеся жизни и деятельности человека, приобретают огромное значение для сельскохозяйственной физиологии, физиологии полезных и вредных для сельского хозяйства животных.

Вопросы породного районирования и увеличения продуктивности животных, научное обоснование норм кормления разных условиях содержания, специальные приемы по выращиванию молодняка и т. д. – вот далеко не полный список вопросов, непосредственно опирающихся на данные эколого-физиологических исследований. Не менее важна и борьба с вредными для сельского хозяйства и для здоровья человека животными.

Важное значение имеют эколого-физиологические исследования и для разведения полезных представителей дикой фауны, восстановления и увеличения численности охотничье-промысловых животных. В последнее время необходимость проведения эколого-физиологических исследований возникает и для быстро развивающихся отраслей знания, касающихся охраны окружающей среды.

Это относится как к разработке предельно допустимых концентраций отравляющих веществ в воздухе, воде, почве, так и к некоторым нарушениям температурного, газового и других режимов, представляющих опасность для определенных видов организмов. Намечаются пути исследований влияний этих нарушений и на уровне биоценозов.

При выявлении физиологических основ приспособления животных к факторам среды вообще и к экспериментальным в частности физиолог неизбежно использует ряд методических приемов эксперимента и оценки наблюдаемых при этом физиологических данных.

Как правило, для характеристики организма не могут быть использованы параметры только одной его функции или системы.

Например, при изучении приспособления организма к условиям недостатка кислорода необходимо исследование кровообращения, легочного или внешнего дыхания, дыхательной функции крови, окислительных ферментов тканей и других функций.

В условиях недостатка воды (пустыня) необходимо изучение функций всех органов, участвующих в поддержании водного баланса: легких, почек, пищеварительного тракта и кожи. Физиолог, собравший все необходимые данные, как бы рисует схему, характеризующую деятельность отдельных органов и систем, их взаимозамещение и дублирование, обеспечивающие надежность регулирования физиологической системы.

Для физиологической характеристики организма используют следующие приемы: изучают уровень активности животного или отдельных его систем; наблюдают физиологические (а иногда и патологические) сдвиги под влиянием изолированного или сложного воздействия на организм, а также регистрируют время и картину восстановления функций, после сдвига, вызванного в эксперименте; отмечают время выживания при воздействия экстремальных факторов среды. Уровень физиологического состояния и морфофизиологическая характеристика организмов являются предметом изучения сравнительной физиологии, но представляют большой интерес и для экологической физиологии. Так, например, известно, что частоты сердечных сокращений у кролика и зайца относятся как 3:1. Это свидетельствует о значительно большей резервной мощности сердца при выполнении мышечной работы у зайца. Отмечаются и морфологические различия сердца у обоих видов. Подобные явления выявлены и при анализе дыхательной функции крови у животных, в разной мере адаптированных к интенсивной мышечной работе, гипоксии. Одним из часто применяемых методов эколого-физиологического исследования при изменении условий среды, питания и т. д. является отклонение функций отдельных систем и реакций организма. Для изучения этих сдвигов необходимо знание нормальных величин, характерных для данного организма. Это касается не только таких величин, как уровень общего обмена (газообмена), но и показателей общего и местного кровообращения, водно-соленых констант, температуры тела и т. д. Установление этих величин представляет значительные трудности, так как у многих организмов они очень лабильны. Поэтому в большинстве случаев проводят ряд контрольных исследований, совпадающих во времени (по часам суток, сезонам года и т. д.) с постановкой основного эксперимента. Сдвиги различных функций позволяют вскрыть устойчивость данного организма к воздействующему фактору и выявить физико-химические и физиологические механизмы, лежащие в основе этой устойчивости. Широко применяются приемы регистрации времени восстановления физиологических и патологических сдвигов функций после острого воздействия на организм. Сюда относятся исследования температуры тела и других функций после гипотермии, гипертермии, нарушения водного баланса, недостатка кислорода после интенсивной мышечной работы и т. д. Наблюдаемые сдвиги могут рассматриваться как образование известного долга в организме при таком нарушении гомеостазиса. Время и характер кривой погашения такого долга учитываются как критерии устойчивости организма к воздействию данного фактора или к выполнению данного вида деятельности в определенных условиях среды. Большое место в изучении устойчивости организмов, а главное – их способности избегать неблагоприятных факторов среды занимает изучение влияний отталкивающих (репеллентов) и привлекающих (аттрактантов) агентов, которые изменяют двигательное поведение животных. К ним следует отнести не только различные химические агенты, искусственно синтезируемые человеком, но и биологически активные вещества, раздражающие отдельно анализаторы и направляющие поведение животных.

Большой и тщательно проанализированный материал собран при изучении адаптации гомойотермного организма к холоду, выживаемость организма хорошо коррелирует с физиологическими сдвигами. В экологии, а отчасти и в экологической физиологии критерием устойчивости организма считается время выживания в экстремальных условиях среды.

Так, время выживания при недостатке кислорода служит одним из важнейших приемов изучения высотного потолка, т. е. устойчивости к пониженному барометрическому давлению.

Этот показатель, конечно, недостаточен для анализа механизмов устойчивости, но он является итоговым критерием оценки физиологических и морфологических процессов в организме.

Если критериями устойчивости организма при определении высотного потолка являются боковое положение, прекращение дыхательных движений, судорога, то для определения предела устойчивости к высоким и низким температурам предложен тест на температуру выживания, при которой у животных прогрессивно развивается гипер или гипотермия.

Предложена также проба, с помощью которой устанавливаются предельно высокие или низкие температуры среды, при которых организм теряет способность самостоятельно двигаться и тем самым уйти от неизбежной гибели. Эта проба используется главным образом для изучения температурных пределов выживания у пойкилотермных организмов.

Значительное место в определении температурных границ существования занимают исследования устойчивости отдельных функций, органов и системы. В этом плане было проведено значительное количество исследований теплоустойчивости клеток и тканей.

Это направление получило условное наименование цитоэкологии, хотя, разумеется, добытые здесь факты для многоклеточных можно рассматривать только в эколого-физиологическом аспекте, о месте которого в экологии было сказано выше.

Критерием во всей этой большой серии исследований являлось прекращение специфической функции ткани или органа (сокращения мышцы, активности ферментов тканевых, структуры белков, протоплазмы, реснитчатого эпителия и т. д.) при действии высокой температуры.

Однако, как критерий выживаемости в экстремальных условиях, так и прекращение функционирования отдельных органов и систем не могут иметь абсолютного значения при изучении природных адаптаций.

В каждом отдельном случае существование организма в таких экстремальных условиях корригируется взаимоотношениями функционирования регулирующих (нервной, гормональной и гуморальной) и регулируемых систем (периферического нервно-мышечного аппарата, секреторного, репродуктивных органов, сенсорных систем) в их сложных взаимоотношениях. Именно эти взаимоотношения и обусловливают результат экспозиции организма не только и не столько в экстремальных условиях опыта, сколько в условиях естественного существования вида в природе. Факторы среды оказывают влияние и на межорганизменные отношения, изменяя условия существования вида в биоценозе.

Следовательно, эколого-физиологическая характеристика вида или популяции вида складывается из очень сложной цепи явлений, которые в разной мере предупреждают судьбу данной популяции в данных конкретных условиях существования.

Во второй половине ХIХ столетия ученые А.В. Северцов, А.Ф. Миддендорф, И.М. Сеченов, в начале ХХ в. И.П. Павлов указывали на необходимость проведения физиологических исследований в естественных условиях жизни животных.

Запросы к изучению влияния существования в различных условиях среды предъявляли и предъявляют врачи, работающие в условиях Крайнего Севера, жаркого климата Средней Азии, высокогорья Тянь-Шаня и Памира, работники профилактической медицины и курортологии.

Необходимой предпосылкой для изучения реакций организма в природных условиях явилось интенсивное собирание материала о влиянии отдельных изолированных и более сложных факторов внешней среды на протекание физиологических функций, на реакции систем органов, тканей и целого организма.

Использование в метеорологических лабораторных экспериментах разнообразных барокамер, световых камер и т. д. дало возможность же в 30 гг. ХХ-го столетия феноменологически описать некоторые реакции организма на температуру среды, содержание кислорода, лучистую энергию, острую гипоксию при нырянии.

Возникновение экологической физиологии в нашей стране обусловлено задачами освоения новых территорий для хозяйственного использования, повышением продуктивности животноводства, созданием новых населенных пунктов, развитием рыбного хозяйства, использованием животных богатств морей и океанов и т. д.

Источник: https://studopedia.org/1-55167.html

Экологическая физиология

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ: Под экологической физиологией понимают совокуп­ность знаний о
Экологическая физиология – это раздел физиологии, рассматривающий физиологические механизмы, позволяющие живым организмам адаптироваться к неблагоприятным условиям среды в различных физико-географических зонах, в разные сезоны, при воздействии разных факторов. Эти механизмы направлены на сохранение гомеостаза.

ТЕМАТИКА ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ

Основные определения, понятия.

Предмет изучения экологической физиологии.

Это физиологические характеристики, определяющие приспособление к определенным условиям среды.

Общие физиологические характеристики.

  1. Механизмы водного обмена. Например, экономия воды организмами в условиях пустыни, осмотическая регуляция в разных условиях среды (организмы пустынные, полуводные, водные, пресноводные, морские).

  2. Энергетический обмен организма и отдельных систем в различных климатических зонах.

В нашей стране экологическая физиология стала складываться в 30-е гг. XX века. Основные направления в тот период: терморегуляция, адаптация к жаркому климату, к холодному климату, горным условиям, газовому составу воздушной среды, механизмы зимней спячки. В 50-е гг.

исследования по экологической физиологии расширились в связи с освоением новых территорий: арктических, пустынных, горных, морских. Созданы лаборатории при различных заповедниках. Появляются новые направления: влияние шума, вибрации, температуры, радиации, невесомости. В 70-е гг.

проблемы экологической физиологии объединились с задачами охраны окружающей среды.

Физиологическая адаптация – это совокупность физиологических реакций, обеспечивающихся приспособлением организма к измененным условиям среды. Адаптация направлена на поддержание гомеостаза.

Возможные результаты адаптаций:

– повышение устойчивости организма к изменившемуся фактору или условиям.

Основные факторы среды, требующие адаптации:

-холод, т.е. понижение температуры ниже оптимума;

-тепло, т.е. повышение температуры выше оптимума;

-недостаток кислорода, т.е. гипоксия (недостаток кислорода вообще);

-гипоксемия, т.е. недостаток кислорода в крови;

-ишемия, т.е. недостаток кровоснабжения;

-изменение атмосферного давления;

-изменение силы тяжести( перегрузки или невесомость);

-влажность;

-освещенность;

-смена суточного ритма;

-изменение концентрации химических веществ (повышенная соленость воды, пониженная концентрация какого-то элемента, на этой основе развивается новое направление – микроэлементозы, т.е. недостаток в какой-то местности определенного микроэлемента (Fe, I, Ca, F)).

Физиологические механизмы адаптации.

Понятия адаптации в биологии.Адаптация к климатическим условиям и климатическим факторам. Существуют два направления: – адаптация к факторам; – адаптация к условиям. Адаптация к биотическим факторам среды. – экологическая физиология паразитов; – экологическая физиология симбиоза; – экологическая физиология хищник-жертва. Популяционные механизмы адаптации. Адаптация к совместному существованию (совместимость организмов разных видов).Адаптация к техногенным условиям (адаптация к деятельности человека).Адаптация человека к техногенным условиям. -гипокинезия (недостаток движения); -гиподинамия ( состояние, в следствие недостатка движения); -гипертензия (повышенное давление); -гипертония(повышенный тонус сосудов). Адаптация к лекарственным препаратам.Физиологические механизмы адаптации к наркотикам.Адаптация к экстремальным условиям. -примеры адаптации к экстремальным факторам и их условиям: -растений; -животных; -человека. Физиология экстремальных состояний. -стресс; -болезнь; -эйфория; -любовь; -голодание (пост); -особые режимы питания; -жажда; -невесомость; -предельные физические нагрузки. Экологическая физиология микроорганизмов.Экологическая физиология грибов.Экологическая физиология растений.Экологическая физиология животных.Экологическая физиология человека.Прикладное применение экологической физиологии:

  1. Прогнозирование массовых размножений вредителей (саранча, клещи, крысы, колорадский жук, шелкопряд, комары, майский хрущ);

  2. Акклиматизация полезных видов растений и животных, районирование ценных сортов и пород, акклиматизация человека при освоении новых районов( Север, высокогорье, пустыни).

Литература

Электронный ресурс по Экологической физиологии

Трушкина Л.Ю., Трушкин А.Г., Демьянова Л.М. Гигиена и экология человека. – Ростов н/Д: Феникс, 2003. – С. 8-48.

Агаджанян Н.А., Тель Л.З., Циркин В.И., Чеснокова С.А. Физиология человека. – М.: Медицинская книга, Н. Новгород: Издательство НГМА, 2003. – С. 438-439.Прохоров Б.Б. Экология человека. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – С. 5-17.

Экология человека / под ред. А.И. Григорьева. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – С. 15-21.Прохоров Б.Б. Экология человека. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – С. 18-36.

Экология человека / под ред. А.И. Григорьева. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – С.

8-15.

Гора Е.П. Экология человека. – М.: Дрофа, 2007. – С. 41-64.
Гигиена и экология человека / под ред. Н.А. Матвеевой. – М.: Издательский центр «Академия», 2008. – С. 122-147.

Физиология человека. Compendium / под ред. Б.И. Ткаченко. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – С. 480-493.
Нормальная физиология. В 3 т. / под ред. В.Н. Яковлева. Т. 3. Интегративная физиология. – М.: Издательский центр «Академия», 2006. – С. 154-169.

Агаджанян Н.А., Баевский Р.М., Берсенева А.П. Проблемы адаптации и учение о здоровье. – М.: Изд-во РУДН, 2006. – 284 с.Агаджанян Н.А., Григорьев А.И., Черешнев В.А., Сидоров П.И. и др. Экология человека. Учебник. (Гриф Минобрнауки РФ) – М.: Изд-во ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 240 с.Гигиена и экология человека / под ред. Н.А. Матвеевой. – М.

: Издательский центр «Академия», 2008. – 304 с.Гигиена с основами экологии человека / под. ред. П.И. Мельниченко. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2010. – 752 с.Гора Е.П. Экология человека. – Дрофа, 2007. – 540с.Прохоров Б.Б. Экология человека. – М.: Издательский центр «Академия», 2005. – 320 с.

Экология человека / под ред. А.И. Григорьева. – М.

: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 240 с.

Хайдарлиу С. Функциональная биохимия адаптации. – Кишинев. Штиинца, 1984. – 270 с.Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация: Пер. с англ. – М.: Мир, 1988. – 568 с.Хочачка П., Сомеро Дж. Стратегия биохимической адаптации. – М.Мир, 1987.

– 398 с.Экологическая физиология животных. Ч.I. Общая экологическая физиология и физиология адаптаций. В серии: Руководство по физиологии. – Л.: Наука, 1979. – 440 с.Экологическая физиология человека / под ред. О.Г. Газенко. – Л.: Наука, 1980.

– 549 с.

Источник: http://kineziolog.su/content/ekologicheskaya-fiziologiya

Предмет и задачи экологической физиологии

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ: Под экологической физиологией понимают совокуп­ность знаний о

Под экологической физиологией понимают совокупность знаний о физиологических основах приспособлений (адаптации) к природным факторам среды и к сложному сочетанию их в различных физико-географических условиях.

При этом особое значение приобретают сведения о влиянии упомянутых выше факторов как на видовые особенности физиологических функций и поведения животных, так и на особенности отдельных популяций видов в связи с особенностями их существования в разных ареалах, в разные сезоны года, в зависимости от тех или других изменений условий среды.

Как физиологическая дисциплина экологическая физиология представляет ветвь эволюционной физиологии— предмета, ставящего своей задачей изучение происхождения физиологических функций, их эволюцию в связи с общей эволюцией органического мира. Экологическая физиология пользуется физиологическими методиками исследования и физиологическим экспериментом.

Задачей экологической физиологии (в отличие от проблем эволюционной физиологии) является исследование адаптации — совокупности физиологических явлений в их взаимной связи, суммирующей, замещающей (викарирующей) или еще более сложно интегрирующей взаимоотношения отдельных органов и систем, отдельных более или менее сложных элементов поведения и регуляций физиологических функций.

Экологическая физиология тесно связана с проблемами экологии как самостоятельной науки о приспособлении видов и популяций в широком биологическом плане, — науки, опирающейся на данные генетики, зоогеографии, климатологии, не говоря уже о морфологии и систематике животных.

Проблемы эволюционной физиологии, так же как и проблемы экологической физиологии, были четко декларированы в нашей стране на основе материалистического учения И. М. Сеченова, И. П. Павлова, являющегося дальнейшим развитием эволюционного учения Ч. Дарвина.

Принципиальные положения этого учения служат основой как при собирании материала, так и его обобщении в плане решения многих теоретических и практических задач.

Исследование влияния природных факторов среды на протекание физиологических функций получило широкое распространение и за рубежом, особенно в плане изучения отдельных физико-географических и ландшафтных зон.

Это направление получило право гражданства как «физиология внешней среды» (environmental physiology),— термин, прямо не переводимый на русский язык, но часто употребляемый в английской и американской литературе.

В связи с задачами изучения природы отдельных физико-географических зон в зарубежной литературе появились такие главы физиологии, как «пустынная физиология» (desert physiology), «горная физиология» (mountain physiology), «арктическая физиология» (arctic physiology) и т. п. Все эти разделы науки являются частными проблемами экологической физиологии, использующими для исследований ее приемы и методы.

Первые попытки специальных эколого-физиологических сопоставлений в отечественной литературе принадлежат Е. М. Крепсу (1936). Эколого-физиологические исследования терморегуляции были выполнены А. Д. Слонимом и О. П. Щербаковой (1935, а, б, в; 1940). Затем физиологические методы в экологических исследованиях были применены А. С.

Шаталиной (1935), Д. Н. Кашкаровым и Е. П. Коровиным (1936), Н. И. Калабуховым (1933, а, б), А. И. Израэлем (1936). А. И. Израэль (1936) опубликовал первый обзор как собственных и отечественных, так и иностранных исследований.

Эти работы в основном преследовали цели изучения изменений физиологических функций под влиянием определенных факторов среды.

Экологическая физиология животных получила особое развитие при изучении водных организмов. Достижения ее в этой области широко используются гидробиологами. Экологическая физиология занимается изучением и млекопитающих, в том числе сельскохозяйственных животных. Эколого-физиологические исследования проводятся на любых уровнях филогенетического развития животных.

Если физиолог может использовать разных животных, например крысу, кошку, черепаху, с целью получения представлений о развитии тех или иных функций на разных этапах эволюции, то в экологической физиологии для сопоставления необходимо иметь, по возможности, близкие между собой виды, но живущие в разных условиях, историю отпочкования которых от эволюционного древа можно было бы проследить. Сопоставление физиологических особенностей у одних и тех же животных, которые закрепились на разных территориях и существуют в разных условиях, позволяет глубоко проникнуть в закономерности формирования рефлекторной деятельности, понять особенности биохимических процессов, т. е. дать анализ глубокого воздействия определенного комплекса факторов среды на организм в процессе эволюции.

В СССР развитие как экологической, так и эволюционной физиологии неразрывно связано с исследованиями школы И. П. Павлова.

Л. А.

Орбели создал предпосылки для изучения эволюции физиологических процессов не только на основе сопоставления их у видов, находящихся на разных ступенях эволюционной лестницы, но и используя физиологический эксперимент и данные патологии человека. Им обоснованы приемы выявления более древних и более новых элементов в деятельности центральной нервной системы (например, мозжечка, лимбической коры) в регуляции функций организма современных животных.

Учение о кортикальных регуляциях физиологических функций, разработанное К. М. Быковым и его сотрудниками, открыло широкие перспективы анализа взаимоотношений сложного поведения и регуляций физиологических функций животных и человека. Само понятие о среде обитания значительно усложнилось благодаря выделению как физических, так и сигнальных ее факторов, действующих на организм.

Возможность образования условных рефлексов, изменяющих как функцию отдельных органов и систем (железы пищеварительного тракта, гладкая мускулатура, почка и др.

, а также система крови, сердечно-сосудистая система, дыхание), так и общую жизнедеятельность организма и ее проявление — общий обмен веществ, азотистый и углеводный обмен, открыли совершенно новые пути в изучении взаимоотношений между организмом и внешней средой.

Этот путь исследования позволил понять и многие стороны происхождения патологических явлений, вызванных нарушениями деятельности головного мозга.

Наконец, Д. А. Бирюковым (1948, 1960) разработано представление о значении адекватности раздражителя (в том числе и природного) как для выявления врожденной — безусловнорефлекторной деятельности, так и образования условных рефлексов. По представлениям Д. А.

Бирюкова и его сотрудников, нервная система животного отражает не только уровень развития на филогенетической лестнице животного мира, но и весьма тонко экологические условия существования данного вида.

Это выражается как в особенностях сложнорефлекторной деятельности, так и в свойствах нервной системы, ее возбудимости, силе и подвижности нервных процессов.

Все эти исследования намечают основные пути познания реакции животного на внешнюю среду в связи с уровнем его организации и условиями существования в природе. Открылись возможности выделения генетически обусловленных (врожденных) адаптации организмов и адаптации, приобретаемых в процессе индивидуального развития в различных условиях.

Эколого-физиологическое исследование очень редко может ограничиться изучением только одного какого-либо органа или системы. Как правило, приспособление (адаптация) какой-либо системы к условиям существования сопровождается изменениями и сопряженных функций.

Так, например, адаптации организма к недостатку кислорода обязательно охватывают систему легочного, или внешнего дыхания, сердечно-сосудистую систему и систему крови. Очень часто системные адаптации дублируются или замещают друг друга.

Только сопоставление функций отдельных систем и их реакций на изменение во внешней среде может пролить свет на действительные механизмы, которые обеспечивают животному существование в необычных, измененных, а иногда и крайних условиях среды.

В работе по экологической физиологии практика выявила два основных приема. Первый из них — использование массового полевого (обычно экспедиционного) материала — животных, отлавливаемых непосредственно перед постановкой опытов.

Физиолог в этом случае получает животных непосредственно из природы и одновременно использует большое количество сведений об их жизни в природе, обрабатывая их сообразно поставленной задаче, и ставит опыт в соответствии с этими природными условиями.

Приближение условий экспериментирования к естественным (например, создание нор, укрытий, соответствующего освещения, изоляции и т. д.) устраняет многие трудности и в сочетании с полевыми наблюдениями обещает много существенного в понимании физиологических реакций животного. Эти приемы особенно часто применяются при изучении поведения.

Особое значение в полевой работе физиологов приобретают дистантные методы исследования.

Сейчас в экологии и физиологии применяется метод меченых атомов, позволяющий точно исследовать расселение организмов на данной территории.

Большое значение приобретают исследования с помощью регистрации по радио физиологических функций (пульса, дыхания, электрических явлений в тканях и органах, движений и т. п.).

Другой важнейший прием работы — содержание животных в неволе, в лаборатории. При этом открываются возможности использовать животных, история которых известна по возможности полнее (сроки и место вылова, условия содержания и т. д.).

В последнее время все чаще и чаще стараются пользоваться животными, родившимися и выросшими в лаборатории. Это очень важно для исследования происхождения физиологических особенностей, так как здесь физиолог знает всю историю данного организма и может создать те или иные условия воздействия на него.

Специальным и очень важным разделом экологической физиологии является экологическая физиология человека. Необходимость хозяйственного освоения новых территорий часто заставляет человека заселять ранее безлюдные территории.

Плотность населения зависит от социально-экономических условий, но заболеваемость и физиологическое состояние человека определяется часто природными неблагоприятными факторами среды.

Полностью изолировать от них человека, в том числе детей, нет никакой возможности, а частичная и посильная борьба с влиянием этих неблагоприятных факторов может вестись только на основе знания механизмов их сложного и длительного воздействия.

Следовательно, экологическая физиология человека является основой для разработки гигиенических мероприятий, методов физического воспитания человека, широкого планирования оздоровительных мероприятий, строительства новых городов и их планировки и т. д.

Такие проблемы, как физиолого-гигиеническое обеспечение жизни человека в условиях Крайнего Севера, жаркого и пустынного климата, в условиях высокогорья и т. д., имеют в своей основе глубокое изучение общебиологических закономерностей влияния среды на организмы.

Неудивительно поэтому, что многие вопросы экологической физиологии, например проблема суточного ритма, некоторых сезонных изменений, лучше всего разрабатываются на человеке, хотя, разумеется, физиологические особенности этих реакций у человека имеют свою очень сложную специфику.

Особые условия среды, создаваемые человеком в культурных условиях жизни, сильно осложняют многие вопросы приспособления к природным факторам, но вместе с тем позволяют путем выбора соответствующих объектов исследования решать многие общие для человека и животных вопросы.

Например, такие исследования, как влияние климата на людей, работающих на открытом воздухе или в закрытых помещениях, влияние переездов из одних климатических зон в другие в различные сезоны — все это вопросы, близкие гигиенисту, врачу-курортологу и вместе с тем дающие большой материал для эколого-физиологических сопоставлений.

В последние годы экологическая физиология человека получила широкое развитие во всем мире благодаря деятельности международной организации — Интернациональной Биологической программы (International Biological Programme), поставившей задачей всестороннее изучение здоровья и деятельности человека в различных природно-климатических районах земного шара.

Программа предусматривает проведение исследований по единой методике, с тем чтобы результаты, полученные в разных странах различными исследователями, могли быть сопоставлены и позволили обосновать как научные, так и практические выводы. Специальный симпозиум в Киото (Япония) в 1965 г. подробно обсуждал эти вопросы.

Следует отметить весьма важные способы регистрации двигательного поведения, способы разложения суточной деятельности человека на отдельные элементы, определения энергетических затрат, кожной температуры, температуры разных областей тела, определения потоотделения и водного баланса, разработку систем специальных климатических камер, позволяющих унифицировать метеорологические условия исследования человека, адаптированного к разным климатическим зонам.

С другой стороны, эколого-физиологическая характеристика многих видов животных, например наиболее близких к человеку обезьян, позволяет решить ряд вопросов терморегуляции человека, особенностей приспособления к интенсивной мышечной деятельности и т. д. Можно поэтому говорить и об эколого-физиологических аспектах исследования и в области физиологии человека, в особенности когда речь идет о воздействии природных физических агентов или более сложных факторов среды.

Практическое значение эколого-физиологических исследований очень велико. Кроме фактических данных, важных для гигиенических мероприятий, касающихся жизни и деятельности человека, огромное значение они приобретают для сельскохозяйственной физиологии, физиологии полезных и вредных для сельского хозяйства животных.

Вопросы породного районирования и увеличения продуктивности животных, научное обоснование норм кормления в разных условиях и условий содержания, специальные приемы по выращиванию молодняка и т. д.— вот далеко неполный список вопросов, непосредственно опирающихся на данные эколого-физиологических исследований.

Не менее важна и борьба с вредными для сельского хозяйства и здоровья, человека животными.

Практической проблемой является, например, научное обоснование приманочного метода борьбы с вредными грызунами, прогнозирование их размножения и планирование мероприятий по борьбе с вредными животными, защита посевов от повреждений и т. п.

Важное значение имеют эколого-физиологические исследования и для разведения полезных представителей дикой фауны, для восстановления и увеличения численности охотничье-промысловых животных.

В то же время эколого-физиологическое исследование требует анализа наблюдаемых в природной обстановке явлений на всех уровнях физиологической интеграции, на уровне целостного организма, на органном и системном, на тканевом и клеточном, и наконец, молекулярном.

При изучении любого животного объекта исследователь сталкивается, во-первых, с элементами, генетически обусловленными филогенезом вида, во-вторых, с элементами, приобретенными в разные периоды индивидуального развития.

Последние охватывают натуральные условные рефлексы различной сложности и прочности (элементы запечатлевания — импринтинга), более глубокие изменения гормональных отношений и тканевых процессов и, наконец, некоторые результаты естественного (а у домашних животных и искусственного) отбора.

Экологи под популяцией понимают совокупность животных, принадлежащих к определенному виду и населяющих территорию с однородными условиями существования.

Морфологические и физиологические особенности популяции зависят от целого ряда внешних воздействий на организм и от того, в какой мере данный вид обладает большей или меньшей вариабельностью своих признаков, определяющих существование животных на данной территории.

Физиологический анализ особенностей популяции чрезвычайно важен для решения ряда практических вопросов, так как популяция характеризует и представляет данный вид в его естественных отношениях к другим видам, к тем или другим факторам среды. Поэтому интересен анализ тех факторов, которые определяют те или другие особенности популяции.

Изучение этих особенностей заставляет обратиться к формированию рефлекторной деятельности в разные периоды онтогенеза. Безусловные и образующиеся на их основе условные рефлексы возникают в разные периоды постнатального развития.

Поэтому чрезвычайно важно установить, в какой мере формирование тех и других зависит от факторов среды и насколько прочными будут вновь образованные условные рефлексы или сформулированные безусловные, насколько определяющими—факторы среды, действующие на разных этапах постнатального развития, для всего последующего развития отдельных особей, популяции в целом.

—Источник—

Слоним, А.Д. Экологическая физиология животных/ А.Д. Слоним.- М.: Высшая школа, 1971.- 448 с.

Предыдущая глава ::: К содержанию ::: Следующая глава

Источник: https://big-archive.ru/biology/environmental_physiology_of_animals/2.php

1 Предмет и задачи экологической физиологии

ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ ЭКОЛОГИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ: Под экологической физиологией понимают совокуп­ность знаний о

1 Предмет и задачи экологической физиологииДля определения предмета и задач экологической физиологии человека необходимо исходить из принципиальных различий между физиологией человека и физиологией животных. Ранее уже было показано, что особенность функционирования организма человека состоит в социальной обусловленности всей его деятельности.

Вместе с тем чрезвычайно важно, что физиологические функции организма и их изменения, вызванные ранее, например, влиянием климата, у современного человека остаются наследственными. Вывезенные несколько веков тому назад из Африки в Северную Америку негры остаются чернокожими, а переселившиеся на юг Африки европейцы сохраняют свои черты.

Генетическая программа, сформировавшаяся в биологической эволюции предшественников человека, остается без заметных изменений, и прогрессивное развитие человечества осуществляется при помощи все большего овладения энергетическими и материальными ресурсами природы.

В то же время эволюция животных происходит путем изменения генетических программ в результате закрепления наследственностью новых полезных признаков строения и функций организма, выделенных естественным отбором.

Таким образом, физиология человека отличается от физиологии животных прежде всего социальной обусловленностью всех функций его организма, выраженной в тем большой степени, чем ближе данная функция к уровню сознательной деятельности.

Однако это не означает, что на физиологические процессы в организме человека перестали действовать природные факторы, в частности, климатогеографические, сезонные и погодные. Эти влияния могут достигать чрезвычайной степени в условиях Край него Севера и тропиков, высочайших гор и морских глубин.

«Температура и влажность окружающего воздуха, степень разреженности его у высокогорных жителей, преимущественный характер мясного питания у северян и вегетарианского у южан и многое другое — псе это является, конечно, экологическими факторами для человека, и нет оснований отмежевываться, оставлять без изучения роль этих моментов в жизнедеятельности человека»,—справедливо замечает Д. Л.

Бирюков (1958). Кроме природных факторов, большая часть которых испытывает антропогенное влияние, человек подвергается мощному воздействию факторов «второй природы», созданной его производственной деятельностью. Особенно сильное влияние на организм человека оказывают факторы профессиональной специализации, урбанизации и загрязнения окружающей среды.

Современный человек в условиях научно-технического прогресса и глубоких преобразований окружающей среды непрерывно испытывает их мощное воздействие на свой организм. Комплекс этих воздействий приводит к состоянию, которое получило название антропоэкологического напряжения (В. П. Казначеев, 1982).

При этом происходит мобилизация основных регуляторных систем организма, а если наступает их обратимое истощение, то возникает состояние антропоэкологического утомления. Свои специфические особенности имеет антропозкологическое напряжение и утомленно применительно к популяции.

Были выделены следующие виды антропоэкологического напряжения: социально-психологическое, миграционное, производственное, социально-бытовое, климатогеографическое, ипфекционно-иммупологическое, медикаментозное и медикаментозно иммунологическое, генетическое и репродуктивное, особые формы напряжений.

Исследование этих состояний, особенно на уровне популяций с учетом социально-экономических и производственно-бытовых факторов, может послужить основой для понимания происхождения возникающих на этой почве заболеваний и разработки рациональных мер их профилактики.Возникающие при этом «изменения природных и социальных условий носят порою столь напряженный, чрезмерный характер, что их можно расценить как испытания пределов духовных и физиологических возможностей человека, его сознания, интеллекта и моральноволевых качеств» (Н. А. Агаджанян, 1987). При воздействии факторов среды разной интенсивности и длительности, с одной стороны, и свойств организма человека, его реактивности и выносливости, с другой стороны, а также учитывая окружающую обстановку, его организм может воспользоваться разными способами и употребить различные средства, чтобы приспособиться к жизни в новых условиях. В зависимости от сочетания всех этих обстоятельств складывается стратегия адаптации.

етоды изучения физиологических функций

Методы физиологического исследованияВ основе физиологии лежат факты, полученные в ходе эксперимента.Существуют два метода исследования:наблюдение; опыт. Наблюдение за различными проявлениями и нарушениями, которые возникают при заболеваниях и травмах у животных и человека.

Выделяют два вида опыта:острый (вивисекция или живосечение) проводится операция на животных и изучается работа иссеченного органа. Он позволяет определить механизм работы органа. Недостатки: проводится на наркотизированном животном; связан с тяжелой травмой и, как следствие, травматическим шоком и большой кровопотерей.

 хронический – предложен Павловым – после проведенной операции животное выживает, в дальнейшем – наблюдение за жизнью животного. Изучается функция органа в течение длительного времени, изменение функции под влиянием различных условий, влияние нервной и гуморальной регуляции на функции организма.

 

3Методы эколого-физиологических исследований. Приемы и методы эколого–физиологических исследований в природе и эксперименте.

Несмотря на то, что жизнь современного человека в значительной мере ограждена от воздействия крайних и неблагоприятных природных факторов, проблема его адаптации в разных климатических условиях стоит очень остро.

Если для дикой фауны распространение и численность животных определяется экологическими факторами, с одной стороны, и адекватностью реакций организма на эти факторы — с другой, то человек благодаря своей деятельности населяет территории, не только совместимые с его жизнью, но и несовместимые.

Завоевание Арктики и Антарктиды, космические полеты — все это многочисленные примеры нормального существования человека в экстремальных условиях среды, никак не совместимой с жизнью.

Однако повседневная жизнь и трудовая деятельность человека не могут быть изолированы от влияния природных факторов среды как климатических, так и условий питания, обеспечения микроэлементами, витаминами и т. д.

Поэтому за последние десятилетия вслед за интенсивным хозяйственным освоением ранее безлюдных районов земного шара наблюдается повышенный интерес к особенностям физиологии человека в различных экологических условиях.

Кроме того, природные факторы среды широко используются для профилактики и лечения различных заболеваний, и это смыкает интересы врачей-курортологов и климатологов с интересами гигиенистов при проектировании новых городов и поселений, курортного строительства и т. д.Эколого-физиологические исследования на человеке обычно проводятся в следующих направлениях.

Наиболее распространенным приемом исследования является физиологическая характеристика аборигенного и приезжего населения данного климатического района. В этом случае целью исследования является установление «должных» показателей физиологического состояния человека в данном районе.

Подобные исследования в СССР широко проводятся в условиях жаркого климата (Авазбакиева, 1958; Юнусов, 1950; Кафарова, 1967 и др.), малых, средних высот и высокогорья (Миррахимов, 1965, 1966; Сиротинин, 1950; Колчинская, 1965 и мн. др.), в условиях муссонов Дальнего Востока (Матюхин, 1965) и в других районах.

Такое изучение идет обычно в условиях определения основного обмена и включает исследование сердца и сосудистой системы, легочного дыхания, картины красной и белой крови, температуры тела, температуры кожи и реакций терморегуляции, основного обмена и других функций.

Специальным аспектом таких исследований является изучение возрастных особенностей физиологии человека в данных условиях среды и жизни. Это особенно важно в связи с проблемой развития детей в условиях субарктики, жаркого климата и т. д. (Юнусов, 1947; Багдасарова, 1965; Кафарова, 1966 и мн. др.).

Большое место в исследованиях на человеке занимает изучение суточной и сезонной динамики физиологических функций. По существу, без этих знаний трудно говорить об установлении каких-либо физиологических констант.

Ряд исследований посвящен проблеме переездов в широтном и долготном направлениях и применяется для экспериментального изучения сезонного ритма и вопросов акклиматизации (см. гл. IV, V, VI и VII).Наконец, исследование физиологических изменений при переездах в новые природно-климатические условия представляет большой интерес для климатологии и курортологии.

В настоящее время разработана международная программа исследований (International Biological Programme), которая позволит сопоставить результаты физиологических исследований на человеке в различных районах земного шара.Важной стороной исследований на человеке является и изучение патологических явлений. Данные этого раздела науки — географической патологии, также служат для установления” пределов устойчивости человека к крайним природным факторам среды.Совершенно еще мало изученной областью является физиология труда человека в специальных природных условиях. Несмотря на большие возможности создания искусственной среды, оптимальной для работающего человека, полное выключение природных факторов, особенно таких, как температура, барометрическое давление и отчасти световой режим, в горах и в высоких и низких широтах практически невозможно. Кроме того, в этих условиях возникают и специальные формы труда, например дальние зимние переезды, плавание на судах в тропиках, строительные работы, экспедиционные работы и зимовки и т. д. Здесь обычные формы труда человека комбинируются с подчас экстремальными факторами среды, что накладывает глубокий отпечаток на протекание физиологических процессов. Отдельные формы труда всегда отражаются в картине адаптации человека к природным факторам среды.

4 Изучение поведенческих реакций. Роль телеметрии в эколого–физиологических исследованиях.

В изучении поведения отдельных видов и их популяций важное место приобретает задача выявления специфичности действия раздражителей, происхождения отдельных форм поведения в онто- и филогенезе, внутренней (эндогенной) стимуляции поведения, и наконец, процесса замещения поведенческих реакций изменениями физиологических процессов или наоборот.Наиболее общей характеристикой поведения животного организма является распределение двигательной активности на протяжении суток — так называемая суточная периодика двигательной активности. Обычно исследование состоит в том, что все движения животного, помещенного в клетку, регистрируются на протяжении суток. Иногда регистрация усложняется путем дополнительной записи на кимографе движений, связанных с кормушкой, с выходом из гнездовой камеры и т. д. Распределение периодов активности и покоя служит важной характеристикой состояния возбуждения и торможения в центральной нервной системе, отражением воздействия внешних условий на эти отношения, выражением уже выработанного на протяжении прошлого индивидуального опыта или врожденного жизненного цикла.Получаемые таким путем графики активности (актограммы) характеризуют распределение активности во времени, но совершенно не отражают интенсивность мышечных движений. Кроме того, до настоящего времени не разрешен окончательно вопрос о регистрации сложных форм мышечной деятельности животных, например роющей деятельности, полета, специальных двигательных актов

Телеметрия, телеизмерение (от др.-греч. τῆλε «далеко» + μέτρεω – «измеряю») – совокупность технологий, позволяющая производить удалённые измерения и сбор информации для предоставления оператору или пользователю, составная часть телемеханики.Телеметрия используется для изучения дикой природы, в частности для наблюдения за видами, находящимися под угрозой на индивидуальном уровне. Подопытные животные могут быть оснащены инструментарием, начиная от простых бирок и заканчивая камерами, пакетами GPS и передатчиками для обеспечения информацией учёных и управляющих.

Телеметрия используется в гидроакустических оценках рыбы, которые традиционно используются при мобильных обследований с лодок для оценки биомассы рыб и пространственного распределения. И наоборот есть техническое оборудование, размещаемое в стационарных местах, оно использует стационарные преобразователи для контроля прохождения рыбы. Хотя первые серьёзные попытки количественно оценить биомассу рыб были проведены в 1960-х годов, основные достижения в области оборудования и технологий произошли на плотинах гидроэлектростанций в 1980-х. Оценки прохождения рыбы проводятся 24 часа в сутки в течение года, определяется скорость прохождения рыбы, её размер, пространственное и временное распределение.
В 1970 была изобретена двухлучевая техника, позволяющая прямую оценку размера рыбы на месте её нахождения посредством сопротивления цели. Первая переносная расщеплено-лучевая гидроакустическая система была разработана HTI в 1971 и обеспечивала более аккуратные и менее вариабельные оценки сопротивления цели в виде рыбы, чем двухлучевой метод. Система также позволяла отслеживать путь рыбы на 3D, можно было проследить путь движения каждой рыбы и общую направленность движения.
Эта функция оказалась важной для оценки захваченных рыба в воде, утечки, а также для изучения мигрирующих рыб в реках. Эта функция оказалась важной для оценок перемещений рыбы в завихрениях водяного течения, также как и для изучения миграций рыб в реках. В последние 35 лет по всему миру используются десятки тысяч мобильных или стационарных аппаратов гидроакустической оценки.
5 Природные факторы среды и их влияние на организм. Экологические факторы— элементы среды обитания, которые прямо или косвенно связаны с организмами, ее населяющими; их объединение в группы: абиотические, биотические, антропогенные факторы.     Абиотические факторы — факторы неживой природы, среди них химические (например, состав атмосферного воздуха, пресной и соленой воды, содержание в них разнообразных примесей) и физические (температура воздуха, воды, их плотность, давление, господствующие ветры, течения, радиационный фон). Биотические факторы живой природы — животные, растения, грибы, бактерии, оказывающие своей жизнедеятельностью влияние на другие организмы и на неживую природу. Антропогенный фактор (деятельность человека) — фактор, оказывающий наиболее сильное воздействие на организмы и их среду обитания.         2. Взаимосвязь организма и среды его обитания. Поглощение организмами из среды различных веществ: кислорода, углекислого газа, воды, органических и минеральных веществ. Выделение в окружающую среду организмами продуктов обмена. Отрицательное влияние недостатка какого-либо фактора среды (кислорода, воды, света, органических веществ для животных) на жизнедеятельность организмов. Зависимость численности и распределения видов и популяций от абиотических факторов. Биотические факторы как пища, среда обитания для других организмов (растительноядные животные для хищных, хозяева для паразитов). Влияние экологических факторов на размножение организмов (насекомых на опыление растений), их распространение.         3. Приспособленность организмов. Формирование в процессе эволюции у организмов приспособлений к различным экологическим факторам, например к недостатку влаги, тепла, кислорода. Примеры приспособлений: покровительственная окраска и форма тела насекомых, пресмыкающихся, птиц и других животных, благодаря которым они незаметны на окружающем их фоне; восковой налет на листьях некоторых растений, их опушенность, превращение в колючки — защита от чрезмерного испарения воды; обтекаемая форма тела водных животных — приспособление к преодолению сопротивления воды при передвижении. Различные отношения между организмами: конкуренция, симбиоз, хищник — жертва, паразит — хозяин. Примеры: симбиоз ряда шляпочных грибов и деревьев, клубеньковых бактерий и бобовых растений, рака-отшельника и актинии, что приносит пользу обоим организмам; взаимоотношения типа конкуренции (хищник — жертва, паразит — хозяин) способствуют регуляции численности видов и не ведут к гибели всех жертв.

6 Влияние светового излучения на организм.

Видимое излучение — электромагнитные волны, воспринимаемые человеческимглазом, которые занимают участок[1][2] спектра с длинами волн приблизительно от 380 (фиолетовый) до 780 нм (красный)[3].

Такие волны занимают частотный диапазон от 400 до 790 терагерц. Электромагнитное излучение с такими длинами волн также называетсявидимым светом, или просто светом (в узком смысле этого слова).

[4] Наибольшую чувствительность к свету человеческий глаз имеет в области 555 нм (540 ТГц), в зелёнойчасти спектра.

В спектре содержатся не все цвета, которые различает человеческий мозг. Таких оттенков, как розовый или маджента, нет в спектре видимого излучения, они образуются от смешения других цветов.

Видимое излучение также попадает в «оптическое окно», область спектра электромагнитного излучения, практически не поглощаемая земной атмосферой. Чистый воздух рассеивает голубой свет несколько сильнее, чем свет с большими длинами волн (в красную сторону спектра), поэтому полуденное небо выглядит голубым.

Многие виды животных способны видеть излучение, не видимое человеческому глазу, то есть не входящему в видимый диапазон. Например, пчёлы и многие другие насекомые видят свет в ультрафиолетовом диапазоне, что помогает им находить нектар на цветах.

Растения, опыляемые насекомыми, оказываются в более выгодном положении с точки зрения продолжения рода, если они ярки именно в ультрафиолетовом спектре.

Птицы также способны видеть ультрафиолетовое излучение (300—400 нм), а некоторые виды имеют даже метки на оперении для привлечения партнёра, видимые только в ультрафиолете.

7 Учение о гомеостазе – постоянстве внутренней среды организма.\

Гомеоста́з (др.-греч.

 ὁμοιοστάσις от ὁμοιος — одинаковый, подобный и στάσις — стояние, неподвижность) — саморегуляция, способностьоткрытой системы сохранять постоянство своего внутреннего состояния посредством скоординированных реакций, направленных на поддержание динамического равновесия. Стремление системы воспроизводить себя, восстанавливать утраченное равновесие, преодолевать сопротивление внешней среды.

Гомеостатические системы обладают следующими свойствами:

  • Нестабильность системы: тестирует, каким образом ей лучше приспособиться.
  • Стремление к равновесию: вся внутренняя, структурная и функциональная организация систем способствует сохранению баланса.
  • Непредсказуемость: результирующий эффект от определённого действия зачастую может отличаться от того, который ожидался.

Примеры гомеостаза у млекопитающих:

Важно отметить, что, хотя организм находится в равновесии, его физиологическое состояние может быть динамическим.

Во многих организмах наблюдаются эндогенные изменения в форме циркадного, ультрадианного и инфрадианного ритмов. Так, даже находясь в гомеостазе,температура тела, кровяное давление, частота сердечных сокращений и большинство метаболических индикаторов не всегда находятся на постоянном уровне, но изменяются в течение времени.

8 Механизмы поддержания гомеостаза.Когда происходит изменение в переменных, наблюдаются два основных типа обратной связи, на которые реагирует система:

  1. Отрицательная обратная связь, выражающаяся в реакции, при которой система отвечает так, чтобы изменить направление изменения на противоположное.

    Так как обратная связь служит сохранению постоянства системы, это позволяет соблюдать гомеостаз.

    • Например, когда концентрация углекислого газа в организме человека увеличивается, лёгким приходит сигнал к увеличению их активности и выдыханию большего количество углекислого газа.
    • Терморегуляция — другой пример отрицательной обратной связи. Когда температура тела повышается (или понижается)терморецепторы в коже и гипоталамусе регистрируют изменение, вызывая сигнал из мозга. Данный сигнал, в свою очередь, вызывает ответ — понижение температуры (или повышение).
  2. Положительная обратная связь, которая выражается в усилении изменения переменной. Она оказывает дестабилизирующий эффект, поэтому не приводит к гомеостазу. Положительная обратная связь реже встречается в естественных системах, но также имеет своё применение.

Устойчивым системам необходимы комбинации из обоих типов обратной связи.

Тогда как отрицательная обратная связь позволяет вернуться к гомеостатическому состоянию, положительная обратная связь используется для перехода к совершенно новому (и, вполне может быть, менее желанному) состоянию гомеостаза, — такая ситуация называется «метастабильность». Такие катастрофические изменения могут происходить, например, с увеличением питательных веществ в реках с прозрачной водой, что приводит к гомеостатическому состоянию высокойэвтрофикации (зарастание русла водорослями) и замутнению.

9 Роль нервной и эндокринной систем в развитии гомеостатических реакций.

10 Понятие адаптации. Учение о физиологических адаптациях.

11 Определение и классификация физиологических адаптаций.

12 Формы адаптации.

13 Фазы развития адаптации.
14 Стресс и общий адаптационный синдром.
15 Физиологические механизмы природных адаптаций
16 Механизмы адаптации. Механизмы неспецифической и специфической адаптационных реакций.
17 Нервные и гормональные механизмы адаптации

Источник: http://userdocs.ru/biolog/14880/index.html

Medic-studio
Добавить комментарий