Процесс приспособления строения и функций организма к условиям существования называется: Приспособление строения и функций организма к условиям существования, 9 (девять) букв

Адаптация физиологическая | это… Что такое Адаптация физиологическая?

        совокупность физиологических реакций, лежащая в основе приспособления организма к изменению окружающих условий и направленная к сохранению относительного постоянства его внутренней среды — Гомеостаза. В результате А. ф. повышается устойчивость организма к холоду, теплу, недостатку кислорода, изменениям барометрического давления и др. факторам. Изучение А. ф. имеет большое значение для понимания процессов саморегуляции организма, его взаимодействия с окружающей средой. Большой практический интерес получили исследования А. ф. в связи с полётами человека в космос (см. Космическая биология). Реакции, которыми организм отвечает на раздражения значительной интенсивности, имеют общие неспецифические черты и называется адаптационным синдромом (См. Адаптационный синдром). Процесс А. ф. к необычным, экстремальным (крайним) условиям проходит несколько стадий или фаз: вначале преобладают явления декомпенсации (нарушения функций), затем неполного приспособления — активный поиск организмом устойчивых состояний, соответствующих новым условиям среды, и, наконец, фаза относительно устойчивого приспособления.

Это хорошо прослеживается, например, при А. ф. к высоте. Изменения условий в этом случае комплексны, но наибольшую роль играет недостаточность парциального давления кислорода (см. Гипоксия) в связи с общим понижением барометрического давления. При подъёме на высоту наблюдаются головокружения, нарушения зрительного и слухового восприятия, одышка и др. явления, характерные для высотной болезни (См. Высотная болезнь). Постепенно в результате А. ф. явления декомпенсации стихают и возникает приспособленность к этим необычным условиям: увеличивается количество эритроцитов (у человека с 4—5 до 8 млн. в 1 мм), растет способность гемоглобина связывать кислород, усиливается лёгочная вентиляция, нормализуются сердечная деятельность, состояние нервной системы и т. д.

         Сдвиги, происходящие в организме в процессе А. ф., касаются всех уровней организма — от субклеточно-молекулярного до целостного организма. Значительную роль в А. ф. играет тренировка как к воздействию каждого данного фактора, так и к изменению среды вообще.

Так, тренировка к высотным условиям, к действиям ускорений и т. п. помогает космонавтам переносить перегрузки в космическом полёте; тренированные спортсмены лучше справляются с новыми трудными условиями, в том числе с вынужденной неподвижностью и др.

         Огромное значение в А. ф. имеют реактивность организма, его исходное функциональное состояние (возраст, тренированность и пр.), в зависимости от них изменяются и ответные реакции организма на различные воздействия. В процессе А. ф. проявляется пластичность нервной системы, позволяющая организму восстанавливать контакт и равновесие с изменившимися условиями среды.

         Под влиянием повторных и относительно длительных экстремальных воздействий, совместимых с нормальной жизнедеятельностью, возникает адаптивная перестройка функций, которая раздвигает границы существования организма. Однако колебания условий среды, в которых может происходить А. ф., имеют определённые пределы, характерные для каждого вида (см. Стенобионты и Эврибионты), а также для каждого данного организма.

Механизмы, раскрывающие процесс А. ф., позволяют в определенной мере понять и явления приспособления организмов в ходе эволюции (см. Адаптация). Возвращение организма после А. ф. к исходному состоянию называется дезадаптацией.

         Большое биологическое значение имеет А. ф. анализаторов (называют иногда адаптацией рецепторов (См. Рецепторы) или органов чувств) к действию специфических раздражителей, например зрительного анализатора — к свету или темноте, слухового — к звуку, кожного анализатора — к механическим и температурным раздражителям, вестибулярного аппарата — к вращательному движению. А. ф. анализаторов связана с изменением чувствительности периферически воспринимающих образований — рецепторов и с процессами, происходящими в центральной нервной системе. Так, световая адаптация, вызываемая пребыванием на ярком свету, ведёт к понижению чувствительности глаза к свету, темновая адаптация, наоборот, — к её повышению. В темноте чувствительность глаза к свету повышается в течение часа во много тысяч раз, что связано как с восстановлением зрительных пигментов, так и с изменениями в нервных элементах и нервных клетках коры головного мозга (см.

Зрение). А. ф. в слуховом анализаторе выражается в повышении порога раздражения под влиянием звука большой силы. Явление постепенного изменения чувствительности, т. е. А. ф., наблюдается и при воздействиях на кожу холодом, теплом и др. Большое значение в этом процессе имеет и скорость нарастания интенсивности раздражителя (см. Аккомодация физиологическая).

         Лит.: Барбашева З. И., Акклиматизация к гипоксии и её физиологические механизмы, М. — Л., 1960; Слоним А. Д., О физиологических механизмах природных адаптаций животных и человека, М. — Л., 1964; Тихомиров И. И., Очерки по физиологии человека в экстремальных условиях, М., 1965; Парин В. В., Пути развития космической физиологии, «Космическая биология и медицина», 1968, № 1.

         В. В. Ларин, С. П. Ландау.

это, определение слова, понятие. Что такое Адаптация, значение, словарь, энциклопедия

(от лат. adaptore — приспособлять) — в широком смысле — приспособление к изменяющимся внешним и внутренним условиям. А. человека имеет два аспекта: биологический и психологический.Биологический аспект А. — общий для человека и животных — включает приспособление организма (биологического существа) к устойчивым и изменяющимся условиям внешней среды;температуре, атмосферному давлению, влажности, освещенности и др. физическим условиям, а также к изменениям в организме: заболеванию, потере к.-л. органа или ограничению его функций (см. также Акклимация). К проявлениям биологической А. относится ряд психофизиологических процессов, напр. световая адаптация (см. Л. сенсорная). У животных А. к таким условиям осуществляется лишь в пределах внутренних средств и возможностей регуляции функций организма, человек же использует разнообразные вспомогательные средства, являющиеся продуктами его деятельности (жилища, одежду, средства передвижения, оптическую и акустическую аппаратуру и т. д.). Вместе с тем у человека обнаруживаются способности к произвольной психической регуляции некоторых биологических процессов и состояний, что расширяет его адаптационные возможности. Изучение физиологических регуляторных механизмов А. имеет большое значение для решения прикладных проблем психофизиологии, медицинской психологии, эргономики и др. Особый интерес для этих наук представляют адаптационные реакции организма на неблагоприятные воздействия значительной интенсивности (экстремальные условия), которые нередко возникают в различных видах профессиональной деятельности, а иногда и в повседневной жизни людей; совокупность таких реакций называется адаптационным синдромом.Психологический аспект А. (частично перекрывается понятием Адаптации социальной) — приспособление человека как личности к существованию в обществе в соответствии с требованиями этого общества и с собственными потребностями, мотивами и интересами. Процесс активного приспособления индивида к условиям социальной среды называется социальной адаптацией. Последняя осуществляется путем усвоения представлений о нормах и ценностях данного общества (как в широком смысле, так и применительно к ближайшему социальному окружению — общественной группе, трудовому коллективу, семье). Основные проявления социальной А. — взаимодействие (в т. ч. общение) человека с окружающими людьми и его активная деятельность. Важнейшим средством достижения успешной социальной А. являются общее образование и воспитание, а также трудовая и профессиональная подготовка.Особые трудности социальной А. испытывают лица с психическими и физическими недостатками (дефектами слуха, зрения, речи и т. д.). В этих случаях адаптации способствует применение в процессе обучения и в повседневной жизни различных специальных средств коррекции нарушенных и компенсации отсутствующих функций (см. Специальная психология).Спектр изучаемых в психологии процессов А. весьма широк. В дополнение к отмеченным сенсорной А., социальной А., А. к экстремальным условиям жизни и деятельности, в психологии изучались процессы А. к инвертированному и смещенному зрению, получившие название перцептивной. или сенсомоторной А. Последнее название отражает то значение, которое имеет двигательная активностьсубъекта для восстановления адекватности восприятия в данных условиях. Существует мнение, что в последние десятилетия в психологии возникла новая и самостоятельная отрасль под названием «экстремальная психология», которая исследует психологические аспекты А. человека в сверхнормальных условиях существования (под водой, под землей, в Арктике и Антарктике, в пустынях, высокогорье и, конечно, в космосе). (Е. В. Филиппова, В. И. Лубовский.)Добавление: Психологический аспект процессов А. живых существ заключается, прежде всего в адаптационной трактовке поведения и психики-С эволюционной т. зр. возникновение психической деятельности явилось качественно новой ступенью в развитии механизмов и способов биологической адаптации. Без этого механизма эволюция жизни представляла бы совершенно иную картину по сравнению с той, которую изучает биология. Глубокие мысли о психическом факторе эволюции и А. к изменяющимся, нестационарным условияу среды высказал рос. биолог А. Н. Северцов (1866 1936) в своей небольшой работе «Эволюция и психика» (1922). Эта линия подхвачена теоретикам;’. поведенческой экологии (напр., Кребс и Дэвис 1981), которые прямо ставят задачу точного исследования значения поведения Для выживания в эволюционном аспекте.Несомненно, что в структуре образа жизни животных, начиная с простейших, существеннук роль играют поведенческие А. Взгляд на поведение и его психическую регуляцию как на активные формы А. развивался многими психологами т. к функционалистской ориентации. У истоков функционализма в психологии стоял, как известно У.Джемс, но ранний функционализм не сумел даже выдвинуть программу экоповеденческих и экопсихологических исследований. Тем не менее функционализм дал, в принципе, верное теоретическое представление, в рамках которого могут сопоставляться разные эволюционные формы поведения и психических процессов. На базе этого представления Ж. Пиаже разработал впечатляющую концепцию интеллектуального развития. Сам Пиаже отмечал свою приверженность идеям Э. Клапареда о том, что интеллект выполняет функции А. к новой (для индивида и биологического вила> обстановке, тогда как навык и инстинкт служат А. к повторяющимся обстоятельствам. Причем инстинкт отчасти похож на интеллект, поскольку его первое использование тоже является А. к новой для индивида (но не для вида) ситуации. Но лишь с реальным развитием зоопсихологии и эпюлогии пришло понимание и обоснование необходимости изучения психики и поведения в структуре (контексте) того целого, которое называется образом жизни. Эта мысль не утрачивает своей справедливости и при переходе в область психологии человека (см. Экологическая психология). (Б. М.)

Адаптация

Общая психология. Словарь. Под ред. А.В. Петровского

Адаптация — приспособление строений и функций организма к условиям среды. Процессы А. направлены на сохранение гомеостазиса. Понятие А. применяется в качестве теоретического в тех психологических концепциях, которые трактуют взаимоотношения индивида и его окружения как процессы…

Адаптация

Психология развития. Словарь под. ред. А.Л. Венгера

Адаптация (в психологии развития) (лат. adaptāre — приспосабливать) — заимствованное из биологии представление о процессе развития (в частности, психического) как все более совершенном уравновешивании организма со средой. Это представление является общепринятым…

Адаптация

Психофизиология. Словарь Безруких М.М. и Фабер Д.А.

Адаптация (лат. ad — к; aptus — пригодный, удобный; aptatio — прилаживание; поздне-лат. adaptatio — приспособление) — совокупность приспособительных реакций живого организма к изменяющимся условиям существования, выработанных в процессе длительного эволюционного развития (…

Адаптация

Философский словарь

: приспосабливание одного живого существа к другому живому существу, а также процесс активного приспособления личности или социальной группы к меняющейся социальной или природной среде.

Адаптация

Новейший философский словарь

АДАПТАЦИЯ (позднелат adaptatio — приспособление, прилаживание) — термин первоначально использовался в биологической науке для обозначения процесса приспособления строения и функций организмов (популяций, видов) и их органов к определенным условиям внешней среды А формируются на. ..

Адаптация

Психологический словарь

(от лат. adaptare — приспособлять) — процесс приспособления живого организма к окружающим условиям.

Адаптация

Психологическая энциклопедия

(Adaptation; Anpassung) — процесс вхождения в согласие с внешним миром, с одной стороны, и со своими собственными уникальными психологическими характеристиками — с другой (см. также невроз), что подразумевает способность распознавать субъективные образы, образы внешнего мира, а…

Адаптация

Психологическая энциклопедия

(лат. adaptatio — приспособление). В биологии — приспособление строения и функций организма к условиям существования в окружающей среде, к меняющимся условиям функционирования. А. человека формируется в процессе его эволюции и направлена на сохранение постоянства его внутренней…

Адаптация

Психологическая энциклопедия

(лат. adapto — приспособляю) — приспособление органов чувств к особенностям действующих на них стимулов с целью их наилучшего восприятия и предохранения рецепторов от излишней перегрузки.

Адаптация

Психологическая энциклопедия

(adaptation) — явление, при котором постепенно уменьшается ответ органов чувств на длительную или повторяющуюся стимуляцию. Например, обоняниечеловека может приспособиться (адаптироваться) к стимулирующему воздействию того или иного запаха, так что при длительном его присутствии…

Поделиться:

18.5H: Рудиментарные структуры — Биология LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

Идентификатор страницы

13473

• Безграничный
• Безграничный

Рудиментарные структуры не выполняют никакой функции, но могут передаваться по наследству для поддержания пригодности.

Цели обучения

• Обсудить связь между эволюцией и существованием рудиментарных структур

Ключевые моменты

• Структуры, не имеющие очевидной функции и кажущиеся остаточными частями прошлого предка, называются рудиментарными структурами.
• Примеры рудиментарных структур включают человеческий аппендикс, тазовую кость змеи и крылья нелетающих птиц.
• Рудиментарные структуры могут стать опасными, но в большинстве случаев эти структуры безвредны; однако эти структуры, как и любые другие структуры, требуют дополнительной энергии и подвержены риску заболеваний.
• Рудиментарные структуры, особенно безвредные, требуют много времени для постепенного выведения из эксплуатации, поскольку их устранение потребует серьезных изменений, которые могут привести к негативным побочным эффектам.

Ключевые термины

• рудиментарная структура : Генетически детерминированные структуры или признаки, утратившие большую часть или все свои наследственные функции у данного вида.
• Адаптация : Модификация чего-либо или его частей, делающая их более пригодными для существования в условиях текущей среды.

Что такое рудиментарные структуры?

Некоторые организмы обладают структурами без видимой функции, которые кажутся остаточными частями прошлого предка. Например, у некоторых змей есть тазовые кости, несмотря на отсутствие ног, потому что они произошли от рептилий, у которых были ноги. Другим примером структуры без функции является червеобразный отросток человека. Эти неиспользуемые структуры без функции называются рудиментарными структурами. Другими примерами рудиментарных структур являются крылья (которые могут иметь другие функции) у нелетающих птиц, таких как страус, листья у некоторых кактусов, следы тазовых костей у китов и незрячие глаза у пещерных животных.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Рудиментарный отросток: у человека червеобразный отросток представляет собой рудиментарную структуру; он утратил большую часть своей наследственной функции.

Некоторые рефлексы и поведение также считаются рудиментарными. Образование гусиной кожи у людей в условиях стресса является рудиментарным рефлексом, его функция у предков человека заключалась в том, чтобы поднимать волосы на теле, делая предка крупнее и отпугивая хищников. Мышца, выпрямляющая волосы, представляет собой полосу гладкой мускулатуры, которая соединяет волосяной фолликул с соединительной тканью, сокращается и вызывает появление гусиной кожи на коже.

Рудиментарные структуры в процессе эволюции

Рудиментарные структуры часто гомологичны структурам, нормально функционирующим у других видов. Таким образом, рудиментарные структуры можно считать свидетельством эволюции — процесса, посредством которого полезные наследуемые признаки возникают в популяциях в течение длительного периода времени. Существование рудиментарных признаков можно объяснить изменениями в окружающей среде и поведении рассматриваемого организма. Поскольку функция признака больше не способствует выживанию, вероятность того, что будущее потомство унаследует его «нормальную» форму, снижается.

В некоторых случаях структура становится губительной для организма.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Скелет кита. Тазовые кости китов также являются хорошим примером рудиментарной эволюции (киты произошли от четвероногих наземных млекопитающих и вторично потеряли задние ноги). Буква с на картинке указывает на неразвитые задние ноги усатого кита.

Если нет давления отбора, активно снижающего приспособленность особи, признак сохранится в будущих поколениях, если только он не будет устранен в результате генетического дрейфа или других случайных событий.

Хотя во многих случаях рудиментарная структура не представляет прямого вреда, все структуры требуют дополнительной энергии для развития, поддержания и веса, а также представляют риск заболевания (например, инфекции, рака). Это обеспечивает некоторое избирательное давление для удаления частей, которые не способствуют приспособленности организма, но структура, которая не является непосредственно вредной, займет больше времени, чтобы «поэтапно отказаться», чем та, которая является вредной. Некоторые рудиментарные структуры сохраняются из-за ограничений в развитии, так что полная потеря структуры не может произойти без значительных изменений модели развития организма, и такие изменения, вероятно, вызовут многочисленные негативные побочные эффекты.

Рудиментарные версии структуры можно сравнить с исходной версией структуры других видов, чтобы определить гомологию структуры. Гомологичные структуры указывают на общее происхождение с теми организмами, которые имеют функциональную версию структуры. Рудиментарные черты по-прежнему можно считать адаптациями, потому что адаптация часто определяется как черта, которой способствовал естественный отбор. Таким образом, адаптации не обязательно должны быть адаптивными, если они были в какой-то момент.

---

Эта страница под названием 18.5H: Vestigial Structures распространяется по лицензии CC BY-SA 4.0 и была создана, изменена и/или курирована Boundless.

1. Наверх

• Была ли эта статья полезной?

1. Тип изделия

   Раздел или страница

   Автор

   Безграничный

   Количество столбцов печати

   Два

   Печать CSS

   Плотный

   Лицензия

   CC BY-SA

   Версия лицензии

   4,0

   Показать оглавление

   нет

2. Теги

   На этой странице нет тегов.

14.3 Гомеостаз – концепции биологии – 1-е канадское издание

Глава 14. Тело животного: основная форма и функция

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

• Давать определение гомеостаза
• Опишите факторы, влияющие на гомеостаз
• Обсудите механизмы положительной и отрицательной обратной связи, используемые в гомеостазе
• Опишите терморегуляцию эндотермических и экзотермических животных

Органы и системы органов животных постоянно приспосабливаются к внутренним и внешним изменениям посредством процесса, называемого гомеостазом («устойчивое состояние»). Эти изменения могут быть в уровне глюкозы или кальция в крови или во внешней температуре. Гомеостаз означает поддержание динамического равновесия в организме. Он динамичен, потому что постоянно приспосабливается к изменениям, с которыми сталкиваются системы организма. Это равновесие, потому что функции тела удерживаются в определенных пределах. Даже внешне неактивное животное поддерживает это гомеостатическое равновесие.

Гомеостатический процесс

Целью гомеостаза является поддержание равновесия вокруг точки или значения, называемого заданным значением . Несмотря на нормальные отклонения от заданной точки, системы организма обычно пытаются вернуться к этой точке. Изменение внутренней или внешней среды называется раздражителем и улавливается рецептором; реакция системы заключается в корректировке параметра отклонения в сторону заданного значения. Например, если тело становится слишком теплым, вносятся коррективы, чтобы охладить животное. Если уровень глюкозы в крови повышается после еды, вносятся коррективы, чтобы снизить уровень глюкозы в крови, доставляя питательное вещество в ткани, которые в нем нуждаются, или сохраняя его для последующего использования.

Контроль гомеостаза

Когда в окружающей среде животного происходят изменения, необходимо внести коррективы. Рецептор ощущает изменение в окружающей среде, затем посылает сигнал в центр управления (в большинстве случаев в мозг), который, в свою очередь, генерирует ответ, который передается эффектору. Эффектор представляет собой мышцу (сокращающуюся или расслабляющуюся) или секретирующую железу. Гомеостаз поддерживается петлями отрицательной обратной связи. Петли положительной обратной связи фактически выталкивают организм еще дальше из гомеостаза, но могут быть необходимы для возникновения жизни. Гомеостаз контролируется нервной и эндокринной системой млекопитающих.

Механизмы отрицательной обратной связи

Любой гомеостатический процесс, изменяющий направление стимула, является петлей отрицательной обратной связи . Он может усиливать или ослаблять стимул, но стимул не может продолжаться так, как это было до того, как рецептор его почувствовал. Другими словами, если уровень слишком высок, тело делает что-то, чтобы понизить его, и наоборот, если уровень слишком низок, тело делает что-то, чтобы поднять его. Отсюда и термин «отрицательная обратная связь». Примером может служить поддержание уровня глюкозы в крови у животных. Когда животное поело, уровень глюкозы в крови повышается. Это ощущается нервной системой. Это чувствуют специализированные клетки поджелудочной железы, и эндокринная система вырабатывает гормон инсулин. Инсулин вызывает снижение уровня глюкозы в крови, как и следовало ожидать в системе с отрицательной обратной связью, как показано на рис. 14.20. Однако, если животное не ело и уровень глюкозы в крови снижается, это ощущается другой группой клеток поджелудочной железы, и высвобождается гормон глюкагон, вызывающий повышение уровня глюкозы. Это по-прежнему петля отрицательной обратной связи, но не в том направлении, которое ожидается при использовании термина «отрицательный». Другим примером увеличения в результате петли обратной связи является контроль уровня кальция в крови. Если уровень кальция снижается, специализированные клетки паращитовидной железы чувствуют это и высвобождают паратиреоидный гормон (ПТГ), вызывая повышенное всасывание кальция через кишечник и почки и, возможно, разрушение костей для высвобождения кальция. Эффекты ПТГ заключаются в повышении уровня этого элемента в крови. Петли отрицательной обратной связи являются преобладающим механизмом, используемым в гомеостазе.

Рисунок 14.20. Уровень сахара в крови контролируется петлей отрицательной обратной связи. (кредит: модификация работы Джона Салливана)

Петля положительной обратной связи

Петля положительной обратной связи поддерживает направление стимула, возможно, ускоряя его. В телах животных существует несколько примеров петель положительной обратной связи, но один из них обнаружен в каскаде химических реакций, которые приводят к свертыванию крови или коагуляции. Когда активируется один фактор свертывания крови, он последовательно активирует следующий фактор, пока не образуется фибриновый сгусток. Направление сохраняется, не меняется, так что это положительная обратная связь. Другой пример положительной обратной связи — сокращения матки во время родов, как показано на рис. 14.21. Гормон окситоцин, вырабатываемый эндокринной системой, стимулирует сокращение матки. Это вызывает боль, воспринимаемую нервной системой. Вместо того, чтобы снижать уровень окситоцина и уменьшать боль, вырабатывается больше окситоцина до тех пор, пока схватки не станут достаточно сильными, чтобы вызвать роды.

Рисунок 14.21. Рождение человеческого младенца является результатом положительной обратной связи.

Укажите, регулируется ли каждый из следующих процессов контуром положительной или отрицательной обратной связи.

1. Человек чувствует себя сытым после обильной еды.
2. В крови много эритроцитов. В результате эритропоэтин, гормон, стимулирующий выработку новых эритроцитов, больше не высвобождается из почек.

Уставка

Можно настроить уставку системы. Когда это происходит, петля обратной связи поддерживает новую настройку. Примером этого является артериальное давление: со временем нормальное или установленное значение артериального давления может повышаться в результате продолжающегося повышения артериального давления. Тело больше не распознает повышение как ненормальное, и не предпринимается никаких попыток вернуться к более низкому заданному значению. Результатом является поддержание повышенного кровяного давления, которое может иметь вредные последствия для организма. Лекарства могут понизить кровяное давление и понизить контрольную точку в системе до более здорового уровня. Это называется процессом изменение уставки в контуре обратной связи.

Изменения могут быть внесены в группу систем органов тела для поддержания заданного значения в другой системе. Это называется акклиматизация . Это происходит, например, когда животное мигрирует на большую высоту, чем оно привыкло. Чтобы приспособиться к более низким уровням кислорода на новой высоте, организм увеличивает количество эритроцитов, циркулирующих в крови, чтобы обеспечить адекватную доставку кислорода к тканям. Другим примером акклиматизации являются животные, шерсть которых подвержена сезонным изменениям: более толстая шерсть зимой обеспечивает достаточное сохранение тепла, а легкая шерсть летом помогает удерживать температуру тела от повышения до опасного уровня.

Концепция в действии

Механизмы обратной связи можно понять с точки зрения вождения гоночного автомобиля по трассе: посмотрите короткий видеоурок о петлях положительной и отрицательной обратной связи.

Гомеостаз: Терморегуляция

Температура тела влияет на активность организма. Как правило, с повышением температуры тела активность ферментов также повышается. При повышении температуры на каждые десять градусов по Цельсию активность ферментов удваивается до определенного предела. Белки организма, в том числе ферменты, начинают денатурировать и терять свои функции при высокой температуре (около 50°С).0236 o C для млекопитающих). Ферментативная активность будет уменьшаться наполовину на каждые десять градусов по Цельсию понижения температуры, вплоть до точки замерзания, за некоторыми исключениями. Некоторые рыбы могут выдерживать замораживание в твердом состоянии и возвращаться к нормальному состоянию при оттаивании.

Концепция в действии

Посмотрите это видео канала Discovery о терморегуляции, чтобы увидеть иллюстрации этого процесса у различных животных.

Эндотермы и эктотермы

Животных можно разделить на две группы: одни сохраняют постоянную температуру тела при различных температурах окружающей среды, в то время как у других температура тела такая же, как и у их окружающей среды, и, следовательно, изменяется в зависимости от окружающей среды . Животные, которые не контролируют температуру своего тела, являются экзотермами. Эту группу называют хладнокровными, но этот термин может не относиться к животным в пустыне с очень теплой температурой тела. В отличие от эктотермов, которые полагаются на внешнюю температуру для установки температуры своего тела, пойкилотермы — это животные с постоянно меняющейся внутренней температурой. Животное, сохраняющее постоянную температуру тела при изменении окружающей среды, называется гомойотермом. Эндотермы — это животные, которые полагаются на внутренние источники температуры тела, но могут проявлять экстремальные температуры. Эти животные способны поддерживать уровень активности при более низкой температуре, чего не может сделать экзотерм из-за разного уровня активности ферментов.

Теплообмен между животным и окружающей средой может осуществляться четырьмя механизмами: излучением, испарением, конвекцией и теплопроводностью (рис. 14.22). Радиация – это излучение электромагнитных «тепловых» волн. Таким образом, тепло исходит от солнца и точно так же излучается от сухой кожи. Тепло может отводиться жидкостью от поверхности при испарении. Это происходит, когда млекопитающее потеет. Конвекционные потоки воздуха отводят тепло от поверхности сухой кожи при прохождении над ней воздуха. Тепло будет передаваться от одной поверхности к другой во время прямого контакта с поверхностями, например, когда животное отдыхает на теплом камне.

Рисунок 14.22. Теплообмен может осуществляться четырьмя механизмами: (а) излучением, (б) испарением, (в) конвекцией или (г) теплопроводностью. (кредит b: модификация работы «Kullez»/Flickr; кредит c: модификация работы Чада Розенталя; кредит d: модификация работы «stacey.d»/Flickr)

Сохранение и рассеивание тепла

Сохранение животных или рассеивать тепло различными способами. В определенных климатических условиях у эндотермических животных есть какая-то форма изоляции, такая как мех, жир, перья или их комбинация. Животные с густым мехом или перьями создают изолирующий слой воздуха между кожей и внутренними органами. Белые медведи и тюлени живут и плавают в условиях минусовой температуры и при этом поддерживают постоянную теплую температуру тела. Песец, например, использует свой пушистый хвост в качестве дополнительной теплоизоляции, когда ложится спать в холодную погоду. У млекопитающих наблюдается остаточный эффект от озноба и повышенной мышечной активности: мышцы, приводящие к ворсинкам, вызывают «гусиную кожу», заставляя маленькие волоски вставать дыбом, когда человеку холодно; это имеет предполагаемый эффект повышения температуры тела. Млекопитающие используют слои жира для достижения той же цели. Потеря значительного количества жира в организме ставит под угрозу способность человека сохранять тепло.

Эндотермы используют свою систему кровообращения для поддержания температуры тела. Вазодилатация приносит больше крови и тепла к поверхности тела, способствуя излучению и потере тепла за счет испарения, что способствует охлаждению тела. Вазоконстрикция уменьшает кровоток в периферических кровеносных сосудах, направляя кровь к центру и находящимся там жизненно важным органам и сохраняя тепло. У некоторых животных есть приспособления к системе кровообращения, которые позволяют им передавать тепло от артерий к венам, согревая кровь, возвращающуюся к сердцу. Это называется противоточным теплообменом; препятствует охлаждению сердца и других внутренних органов холодной венозной кровью. Эта адаптация может быть отключена у некоторых животных, чтобы предотвратить перегрев внутренних органов. Противоточная адаптация встречается у многих животных, включая дельфинов, акул, костистых рыб, пчел и колибри. Напротив, аналогичные приспособления могут при необходимости помочь охладить эндотермы, например, трематоды дельфинов и уши слона.

Некоторые экзотермические животные используют изменения в своем поведении, чтобы регулировать температуру тела. Например, пустынное экзотермическое животное может просто искать более прохладные места в самое жаркое время дня в пустыне, чтобы не перегреться. Одни и те же животные могут забираться на скалы, чтобы согреться холодной ночью в пустыне. Некоторые животные ищут воду, чтобы способствовать испарению и охлаждению, как это видно на примере рептилий. Другие экзотермы используют групповую деятельность, такую ​​как активность пчел, чтобы согреть улей, чтобы пережить зиму.

Многие животные, особенно млекопитающие, используют отработанное метаболическое тепло в качестве источника тепла. Когда мышцы сокращаются, большая часть энергии АТФ, используемой в мышечных движениях, тратится впустую и превращается в тепло. Сильный холод вызывает рефлекс дрожи, который выделяет тепло для тела. У многих видов также есть тип жировой ткани, называемый бурым жиром, который специализируется на выработке тепла.

Нервная регуляция терморегуляции

Нервная система важна для терморегуляция , как показано на рис. 14.23. Процессы гомеостаза и терморегуляции сосредоточены в гипоталамусе развитого мозга животных.

 

Рисунок 14.23. Организм способен регулировать температуру в ответ на сигналы нервной системы.

При разрушении бактерий лейкоцитами в кровь выделяются пирогены. Пирогены сбрасывают термостат тела на более высокую температуру, что приводит к лихорадке. Как пирогены могут вызывать повышение температуры тела?

Гипоталамус поддерживает заданную температуру тела посредством рефлексов, вызывающих
расширение сосудов и потоотделение, когда тело слишком теплое, или сужение сосудов и дрожь, когда тело слишком холодное. Он реагирует на химические вещества из организма. Когда бактерия уничтожается фагоцитирующими лейкоцитами, в кровь высвобождаются химические вещества, называемые эндогенными пирогенами. Эти пирогены циркулируют в гипоталамусе и перезагружают термостат. Это позволяет температуре тела повышаться до того, что обычно называют лихорадкой. Повышение температуры тела приводит к сохранению железа, что снижает количество питательных веществ, необходимых бактериям.