Войти
Закрыть

Адаптація як властивість біологічних систем

11 Клас

Ви вже знаєте, що живі організми протягом усього свого життя перебувають у певному середовищі існування. А неживі та живі компоненти (або фактори) середовища здійснюють на них різноманітні впливи. Результатом таких впливів є зміни живих організмів, які не дають їм загинути під дією факторів середовища. Такі зміни називають пристосуваннями до певних умов існування. Процес пристосування живих організмів до дії факторів навколишнього середовища називають адаптацією. Цим терміном також позначають ті зміни в будові, поведінці або процесах життєдіяльності організмів, які виникли як результат пристосування до певних умов існування. Принцип єдності організмів та середовища існування Слід зауважити, що адаптації в певного виду виробляються протягом його еволюції. Завдяки адаптаціям він пристосовується до свого середовища існування (мал. 1.1). У своєму середовищі він живе і залишає потомство. Але в разі зміни умов середовища (наприклад, потрапляння в інше середовище) в організму можуть виникнути проблеми, і він навіть може померти, бо його адаптації відповідають тому середовищу, до якого він пристосовувався. Як ви знаєте, програма розвитку ознак організму зберігається в його геномі, який він отримує від батьківського покоління. Потім ця програма передається його нащадкам, і так далі. Таким чином, вона може існувати тривалий час, залишаючись майже незмінною. Тому організми одного виду мають схожий вигляд і поведінку. Але, як ви знаєте, у кожного організму є свої невеликі відмінності в генетичному матеріалі, які сприяють його пристосуванням до умов середовища. Таких відмінностей у геномі може бути багато, але «спрацьовують» лише ті, завдяки яким він вижив. Тому в процесі еволюції закріплюються такі варіації генів, які спричинили кращу адаптацію виду. І потім саме ці гени передаються нащадкам. Нагадуємо, що зміни в геномі можуть бути пов'язані зі зміною окремих нуклеотидів ДНК (генні мутації), структури чи кількості хромосом (хромосомні та геномні мутації) (див с. 8-9) або в результаті функціональних змін у роботі геному без структурних порушень (генетична регуляція, наприклад, епігенетичні процеси)....
0 Переглянути

Подразливість біологічних об’єктів

11 Клас

Однією з базових властивостей живих організмів є подразливість. Подразливістю називають здатність організмів переходити в діяльний стан зі стану фізіологічного спокою у відповідь на дію певних факторів (подразників). Сам процес дії подразника на організм називають подразненням. Здатність відповідати на вплив факторів властива не лише живим організмам. Так, рН буферних розчинів у відповідь на додавання невеликих кількостей кислот або лугів відновлюється самостійно. Але для живих організмів здатність до подразливості є обов'язковою для виживання. Без цієї властивості організми не спроможні підтримувати свій гомеостаз. Подразливість має місце на всіх рівнях організації живого. Види подразників Подразники, які здатні діяти на живі організми, можна розділити на такі групи: за природою, за силою та за біологічним значенням. За природою подразники поділяють на фізичні, хімічні та змішані. Фізичні подразники діють на організми за допомогою фізичних факторів і, відповідно, бувають механічними, тепловими, світловими та електричними. Такими подразниками, наприклад, є тиск води на мешканців водойм, світло сонця, низька чи висока температура середовища та ін. Деякі речовини — кислоти, луги, гормони, вітаміни, продукти обміну речовин тощо — є хімічними подразниками для живих організмів. Ці речовини перебувають в організмах у вигляді молекул або окремих йонів і діють на клітинному рівні. А змішані подразники здійснюють на організми комбінований вплив, який складається і з фізичних, і з хімічних компонентів. До таких подразників належать, скажімо, осмотичний тиск і рН середовища. За силою подразники бувають пороговими, підпороговими і надпороговими. Порогові подразники мають силу, мінімально необхідну для виникнення відповідної реакції організму. У підпорогових подразників сила впливу на організм менша за порогову і не може викликати реакцію організму. У надпорогових така сила, відповідно, є більшою за порогову. Для різних організмів величина порогового показника може бути різною. Так, сова здатна бачити предмети за умови рівня освітлення, що набагато менший, ніж той, за якого ці ж предмети буде бачити людина....
0 Переглянути

Подразливість одноклітинних організмів та грибів

11 Клас

Як і в будь-яких живих організмів, життєдіяльність одноклітинних про- та еукаріотів залежить від наявності харчових ресурсів, температури, кислотності, солоності, освітленості середовища тощо. Рецептори, відповідальні за сприйняття певних сигналів із навколишнього середовища, містяться на цитоплазматичній мембрані або всередині клітини одноклітинних організмів. Як правило, рецептори є окремими білковими молекулами. Таким чином, наприклад, влаштовані рецептори до цукрів у кишкової палички. Але іноді в одноклітинних розвиваються цілі органели, пов'язані з рецепторною функцією. Так, у деяких протеобактерій у цитоплазмі є магнітосома (мал. 2.1) — довгий ланцюжок, утворений кристалами Fe3O4 або Fe3S4. Цей ланцюжок виконує функцію магнітної стрілки компаса, дозволяючи бактерії орієнтуватись у магнітному полі. Важливу роль у житті організмів відіграє чутливість до світла. У цитоплазматичних мембранах бактерій містяться фоторецептори — фітохроми та криптохроми (докладніше див. § 3). Археї та еукаріоти використовують для світлочутливості білок родопсин, до складу якого входить терпеноїдна сполука ретиналь (провітамін А). У багатьох одноклітинних та колоніальних еукаріотів у клітині є спеціальна органела — стигма, або світлочутливевічко. Назва цієї структури може ввести в оману: сама стигма світла не відчуває. Натомість вона є скупченням гранул пігменту каротину. Залежно від положення джерела світла стигма або відбиває його проміні на родопсинові рецептори, або відкидає на них тінь (мал. 2.2). Це допомагає клітині визначитись із напрямком руху до світла. Особливо складна будова характерна для світлочутливих органел деяких динофітових водоростей, наприклад варновії. У цього одноклітинного організму стигма має власну «роговицю», утворену видозміненою мітохондрією, «кришталик», утворений із цистерн ЕПС, та «сітківку», що є видозміненим хлоропластом (див. мал. 33.2 а, с. 69). Рухові реакції клітин у відповідь на подразник, що діє з одного боку, називають таксисами. До таксисів здатні всі рухливі одноклітинні (бактерії, археї, протисти), а також вільні клітини багатоклітинних організмів: сперматозоїди, фібробласти, лейкоцити (мал. 2.3) тощо. Пересування клітин під час таксису забезпечується органелами руху (докладніше див. § 14)....
0 Переглянути

Подразливість у рослин

11 Клас

Життєдіяльність вищих рослин залежить насамперед від наявності світла, води і мінеральних речовин. Здатність реагувати на дію цих чинників забезпечується білковими рецепторами, що зосереджені на мембранах та в цитоплазмі рослинних клітин. Унаслідок збудження рецептора відбувається виділення сигнальних сполук або електричне збудження клітин. Коли хімічний або електричний сигнал досягає своєї мішені, рослина здійснює пристосувальну реакцію, спрямовану на досягнення оптимальних умов існування. Вона накопичує або виділяє певні речовини, відкриває або закриває продихи, переходить до наступної стадії розвитку або у стан спокою, змінює напрямок росту. До особливо виразних реакцій рослин на зовнішній вплив належать швидкі рухи, помітні неозброєним оком (докладніше див. § 16). На відміну від багатьох тварин, рослини не мають специфічних органів чуття, але їхні рецепторні білки можуть бути зосереджені у складі спеціалізованих клітин та навіть тканин. Реакція рослин на світло, гравітаційне поле, зміну температури і вологості Рослини, за деякими винятками, критично залежать від світла, тож не викликає сумнівів, що вони здатні його розпізнавати. Однак, як не дивно, фоторецепція рослин ніяк не пов'язана з хлорофілом. Цю функцію забезпечують інші речовини, а саме фітохроми та криптохроми (мал. 3.1), присутні в цитоплазматичній мембрані та цитоплазмі. Фітохроми — рецепторні білки, до складу яких входять жовчні пігменти (біліни). Фітохроми мають синьо-зелене забарвлення і реагують на червоне світло — саме цей тип світла поглинається хлорофілом, тож є найважливішим для рослин. Під впливом фітохрому рослини проростають із насіння, утворюють листки та починають квітнути. Саме завдяки фітохрому хлорофіл синтезується лише на світлі. Нещодавно було доведено, що фітохроми відіграють також роль основних терморецепторів рослинного організму. Криптохроми — рецепторні білки, до складу яких входить флавоноїдний пігмент птерин. Вони мають жовте забарвлення і поглинають синє та ультрафіолетове світло. Криптохроми відіграють важливу роль у відкриванні продихів, диференціюванні пластид у дозрілі хлоропласти, розкритті сім'ядоль і розпрямленні верхівки молодого пагона. З дією цих пігментів пов'язане і вигинання стебла в бік джерела світла. Клітини верхівки молодого пагона виробляють фітогормон ауксин. Ця речовина збільшує приток поживних речовин у верхівку і сприяє прискоренню її зростання. Під дією криптохромів, збуджених світлом,...
0 Переглянути

Подразливість у тварин

11 Клас

Подразливість у тварин відбувається на основі внутрішньоклітинної та міжклітинної регуляції. Подразники можуть діяти як на рецептори на поверхні клітин, так і на внутрішньоклітинні структури (мембрани клітин, мітохондрії) або процеси (транскрипцію, трансляцію тощо). Тварини мають специфічні сенсорні системи, до складу яких входять різноманітні органи чуття. У них є багато типів рецепторів, які різняться між собою за характером подразнень, що сприймаються (фоторецептори, хеморецептори, механорецептори тощо). Більша частина подразників у тварин викликає зміну електричного потенціалу на клітинній мембрані, що запускає певний механізм їхньої відповіді. Прийняття сигналів від подразників та відповіді на них у тварин забезпечують спеціальні збудливі тканини. Збудливі тканини До збудливих тканин у тварин відносять нервову, м'язову та секреторну (залозистий епітелій деяких залоз) (мал. 4.1). Клітини цих тканин здатні збуджуватися, тобто певним чином реагувати на дію подразника — у них виникає процес збудження. Збудження може виникати тільки за умови певної сили дії подразника. Сила дії подразника, яка може викликати цей процес, визначає поріг збудження. На процес збудження впливають також швидкість виникнення подразнення та його тривалість. Характерною особливістю нервової тканини є здатність до проведення збудження і його передачі на інші збудливі тканини....
0 Переглянути

Види рецепторів. Сприйняття сигналів

11 Клас

Фоторецептори забезпечують тваринам зір. Вони можуть бути розподілені по всьому тілу або зосереджуватися в очах тварини. Існують різні типи фоторецепторів. Так, у ссавців у сітківці є рецептори — колбочки, які сприймають тільки певну частину спектра, вони забезпечують кольоровий зір. В очах тварин може бути кілька типів колбочок. Крім того, в очах ссавців є рецептори — палички, які сприймають увесь спектр видимого світла й забезпечують сутінковий зір. Інші групи тварин можуть мати інші типи фоторецепторів. Так, у бджіл є рецептори, які сприймають поляризоване світло. Хеморецептори Хеморецептори є найдавнішими з рецепторів тварин. Вони сформувалися ще в одноклітинних еукаріотів, від яких походять багатоклітинні тварини. Хеморецептори забезпечують такі відчуття, як нюх і смак. Принцип роботи цих рецепторів полягає у їх взаємодії з певними молекулами на поверхні клітин. У більшості тварин ці рецептори зосереджені у спеціальних органах (носі ссавців, вусиках комах і ракоподібних тощо). Хоча трапляються й інші варіанти. Наприклад, у мух рецептори смаку розташовані на ногах. Механорецептори Механорецептори тварин сприймають механічні подразнення і забезпечують такі відчуття, як дотик, слух, рівновага тощо. Вони можуть розташовуватися як на поверхні тіла (дотикові рецептори), так і у внутрішніх органах (пропріорецептори або рецептори м'язового відчуття, слухові рецептори). Рецептори, які розташовані на поверхні тіла, можуть сприймати подразнення безпосередньо, а можуть використовувати для цього якісь структури. Так, механорецептори у ссавців приєднуються до основи чутливих волосків — вібрисів, які виконують роль органа дотику. Теплові рецептори Теплові рецептори, як і механорецептори, можуть розташовуватися і на поверхні тіла, і у внутрішніх органах. Рецептори внутрішніх органів, які контролюють температуру, є дуже важливими для гомойотермних тварин, наприклад птахів або ссавців. З їхньою допомогою вони можуть підтримувати потрібний рівень температури тіла. Рецептори на поверхні тіла «відстежують» температуру зовнішнього середовища. У ссавців таких рецепторів два типи: холодові визначають температуру, яка є нижчою за температуру тіла, а теплові — температуру, яка є вищою за температуру тіла. У деяких тварин, скажімо ямкоголових змій, терморецептори використовуються для полювання на теплокровну здобич....
0 Переглянути

Сенсорні системи тварин

11 Клас

Сприйняття подразнень та передачу відповідних сигналів до нервової системи у тварин здійснюють сенсорні системи. Це складні структури, які не тільки сприймають сигнали, але й здійснюють їх обробку. Сенсорні системи людини та хребетних тварин, які мають складну будову, називають аналізаторами (зоровий аналізатор, слуховий аналізатор тощо). Цей термін запропонував учений-фізіолог І. П. Павлов. Кожна із сенсорних систем організму складається з трьох основних частин. Периферична частина сенсорної системи забезпечує сприйняття подразнення і представлена рецепторами та допоміжними структурами органів чуття. Око, вухо, ніс ссавців — це периферичні частини сенсорних систем зору, слуху і нюху відповідно. Наступною частиною сенсорної системи є провідна, або середня, частина. Вона представлена нервами, по яких сигнали від периферичної частини надходять до мозку. У системі зору ссавців цією частиною є зоровий нерв, а в системі нюху — нюховий. У деяких випадках сенсорна система може не мати окремого нерва. Тоді нейрони її провідної частини входять до складу якогось із нервів. Так, провідна частина системи смаку людини входить до складу трьох різних черепномозкових нервів. Центральна частина сенсорної системи представлена ділянкою мозку, яка обробляє сигнали, що надходять від органів чуття. У ссавців це відбувається в певних зонах кори головного мозку, тому цю частину їхньої сенсорної системи називають також кірковою. Механізм роботи всіх сенсорних систем є схожим. Рецептори органів чуття сприймають подразнення. Допоміжні системи цих органів покращують сприйняття, але безпосередньої участі в цьому процесі не беруть. Так, вушні раковини ссавців спрямовують звукові хвилі у слуховий прохід, а слухові кісточки середнього вуха підсилюють звуки. Але сприймають звукові коливання тільки механорецептори завитки внутрішнього вуха. Після сприйняття подразнення сигнали передаються провідною частиною сенсорної системи до центральної частини. Там вони обробляються, і мозок отримує вже інтерпретовану інформацію. Через те що на процес обробки можуть впливати різні фактори (у першу чергу попередній досвід організму), інтерпретація мозку не завжди може співпадати з реальною ситуацією. Саме тому є можливим існування ілюзій (оптичних, слухових тощо)....
0 Переглянути

Рефлекси

11 Клас

Сенсорні системи тварин сприймають сигнали від різних подразників. А відповідь на них забезпечують м'язова і нервова системи. Значення цих систем дуже велике. Саме ефективна реакція на подразнення забезпечує організму тварини безпеку і дозволяє йому ефективно знаходити їжу та контактувати з особинами свого та інших видів. Основним завданням нервової системи є швидка обробка інформації від сенсорних систем та вироблення рішення стосовно дій тварини в певній ситуації. М'язова система здійснює ці дії згідно із сигналами нервової системи. Слід зазначити, що ефективність реагування нервової і м'язової систем на подразнення зростала в процесі еволюції. У тварин із більш складною будовою цих систем (наприклад, у хребетних) це наочно видно на прикладі їхньої здатності до регенерації. У земноводних здатність до регенерації в разі пошкодження кінцівок суттєво вища, ніж у ссавців такого ж розміру. І тритони, і пуголовки жаб можуть успішно відрощувати втрачені кінцівки. А у ссавців (мишей, пацюків тощо) такої здатності немає. Вона їм просто не потрібна, тому що їхні нервова і м'язова системи відповідають на подразнення суттєво краще, ніж ці ж системи земноводних. Тому їм легше уникнути ситуації, яка стане причиною втрати кінцівки. І організм не має потреби у витрачанні ресурсів на систему регенерації. Рефлекси та рефлекторні дуги Найпростішою реакцією нервової системи на подразнення є рефлекс. Рефлекси можуть бути як окремими реакціями на певні подразники, так і частиною більш складних процесів, які відбуваються в нервовій системі, таких як, наприклад, інстинкти. Як ви вже знаєте, рефлекс є несвідомою реакцією організму на подразнення, яка відбувається за участі нервової системи. Головною перевагою рефлексів як відповіді на подразнення є швидкість. У разі виникнення рефлексу обробка інформації мінімальна і займає дуже мало часу. Тому реакція на подразнення може бути майже миттєвою. Для здійснення рефлексу в організмі тварини утворюються функціональні структури — рефлекторні дуги (мал. 7.1). До складу рефлекторної дуги входять нейрони нервової тканини, які з'єднують між собою рецептори сенсорних систем і робочі органи, котрі й забезпечуютьвідповідь на подразнення....
0 Переглянути

Подразнення і вища нервова діяльність

11 Клас

Для тварин з добре розвиненою нервовою системою, до складу якої входить головний мозок, вирізняють окрему сукупність різноманітних форм нервової діяльності, у якій беруть участь різні структури мозку,— вищу нервову діяльність. Вона найкраще проявляється у хребетних тварин, особливо таких, як ссавці та птахи. У них вища нервова діяльність виникає внаслідок взаємодії різних ділянок кори головного мозку та підкіркових нервових центрів. Вища нервова діяльність, як і вся робота головного мозку, побудована на взаємодії двох основних процесів — збудження і гальмування. У процесі збудження окремі нейрони або групи нейронів генерують сигнали, які поширюються на сусідні клітини і можуть викликати в них певну реакцію. А у випадку гальмування відбувається протилежний процес — генерація сигналів нейронами припиняється. Основними показниками нервових процесів, які відбуваються під час вищої нервової діяльності, є сила, рухливість і врівноваженість. Сила процесів характеризує здатність нейронів реагувати на сильні подразники. Рухливість процесів демонструє швидкість переходу клітин між станами збудження і гальмування, а врівноваженість указує на співвідношення за силою процесів збудження і гальмування. Інстинкти, свідомість та суб'єктивність сприйняття Одним із важливих способів відповіді організму на подразнення є інстинкти. Інстинкти — це ланцюги послідовних безумовних рефлексів, які виникають у відповідь на певне подразнення і проявляються у формі автоматичної поведінки. Реалізація інстинктів здійснюється головним мозком. Інстинкти можуть забезпечувати дуже складні форми відповіді на подразнення. Прикладами інстинктивної поведінки у тварин є побудова гнізд у птахів, шлюбна поведінка під час сезонів розмноження в риб, територіальна поведінка собак і котів тощо....
0 Переглянути

Слова і символи як подразники

11 Клас

Нервову систему тварин пов'язує з навколишнім світом складна система умовно-рефлекторних і безумовнорефлекторних зв'язків. Ця система отримує сигнали від подразників середовища і зумовлює адекватні реакції на них організму. Її називають сигнальною системою. Розрізняють першу і другу сигнальні системи. Перша сигнальна система розвинена в усіх тварин. Вона відображає навколишній світ на основі конкретних подразнень і сигналів від сенсорних систем, не формуючи абстрактні поняття і теоретичні узагальнення. За допомогою першої сигнальної системи тварини можуть спілкуватися між собою і передавати певну досить просту інформацію через рухи, міміку, жести, звуки, пози, запахи. Так, тварина може дізнатися про соціальний статус, стан здоров'я особини свого виду; позначити власну територію (мал. 9.1), свою готовність до розмноження, повідомити про розташування джерела їжі (бджоли роблять це за допомогою спеціальних рухів — так званого танцю бджіл). У межах першої сигнальної системи тварини для отримання потрібної інформації можуть виконувати досить складні дії. Так, багато тварин під час зустрічі обнюхують одне одного за певними схемами, унікальними для кожного з видів. Навіть незначні відмінності в ритуальних танцях під час сезону розмноження дозволяють птахам надійно відрізняти особин свого виду (мал. 9.2). Друга сигнальна система Друга сигнальна система розвинена в людини. Можливо, певною мірою вона властива і деяким тваринам (людиноподібні мавпи, деякі китоподібні). Друга сигнальна система дозволяє передати подразник через символ, який не має прямого відношення до об'єкта. У рамках цієї системи можливе формування абстрактних понять і теоретичних узагальнень. Здатність до узагальненого віддзеркалення явищ і предметів зробило можливим для людини теоретичне пізнання світу. Завдяки цьому людина створила сучасну науку і культуру та отримала можливість прогнозувати наслідки своїх дій та різноманітних природних процесів. Друга сигнальна система людини є домінантною в порівнянні з першою. Вона контролює її діяльність і може впливати на прояв складних безумовних рефлексів та інстинктивних програм....
0 Переглянути
Вперед
1 ... 321 322 323 324 325 326 327 328 329 ... 343
Назад

Навігація