Лекция 1. Обща характеристика на FCNS като наука
Обща характеристика на физиологията на централната нервна система като клон на биологията: предмет, цели, задачи, връзки с други науки.
Функции на нервната система.
История на развитието на мозъчната физиология. Значението на изследванията на М. Хол, И.М. Сеченова, И.П. Павлова, Н.Е. Введенски, Ч. Шерингтън и др.
Приносът на неврофизиологията за разбирането на умствената дейност.
Кратко описание на основните методи за изследване на мозъчните функции: електроенцефалография, метод на евокирания потенциал, функционална компютърна томография, метод за дразнене и изключване на зони от централната нервна система и др.
Въведение
FCNS се отнася до науките, които изучават хората. „Проблемът, пред който науката се изправя при изучаването на човека, е, че човек трябва да изучава себе си. И според теоремата на К. Гьодел „За непълнотата“: при определени условия (затвореност на системата) „в езика на нейното описание има вярно недоказуемо твърдение“. Това означава например, че ако сте в аудитория, можете да познаете температурата на въздуха в нея, но е невъзможно да докажете точно каква е нейната стойност, без да оставите системата „аудитория“ на система от по-висок порядък „пространство ”, където можете да намерите термометър. В тази връзка „аудиторията“ има информационна непълнота, която може да бъде преодоляна само чрез оставянето й в по-сложна система.
Следователно в една затворена или условно ограничена система винаги е налице теоретично непреодолима непълнота. Тези. на езика на описанието на дадено лице може да има верни твърдения, но те няма да бъдат доказуеми. Човек може да бъде напълно разбран само от метасистемна единица, която е в процеса на своето развитие на ниво, значително по-високо от човешкото. Следователно целта на езотеричните аспекти на всички религии и съответните мистични школи винаги е била проявата на божественото в човека, тъй като само от нивото на Създателя може да се разбере „кой съм аз?“, „откъде идвам“ ?" и за какво?".
От нивото, на което се намира „човешката“ наука, могат да се излагат само теоретични хипотези и да се търсят потвърждения или опровержения за тях.
Разбира се, науката успешно изучава структурата на човешкото тяло в границите, които са достъпни за нейните инструменти. С усъвършенстването на инструментите науката научава все повече и повече, но този процес никога не може да бъде напълно завършен, защото безкрайното не може да бъде познато с крайни средства.
Ясно е, че констатирането на този факт изобщо не означава призив за спиране на научните изследвания върху хората. Тази дейност е много необходима на човека, за да развие разумната си част от ума – разума. Тук става въпрос само за възможностите на научния метод, а не дали си струва да се използва.
Обща характеристика на физиологията на централната нервна система като клон на биологията: предмет, цели, задачи, връзки с други науки
Физиологията (от гръцки - "physis" - природа, "logos" - дума) е наука за функциите и механизмите на жизнената дейност на целия организъм, неговите системи, органи, тъкани, клетки.
Физиологията изучава както видимата (феноменологична) страна на жизнената дейност на тялото, така и външно невидимите физиологични механизми.
Физиологията може да даде цялостна картина на функционирането на един организъм, ако изследва неговата жизнена дейност на всички нива на организация на живите същества: молекулярно, органно-тъканно, органно-системно и организмово ниво.
Проучвания на FCNSфункции и механизми на жизнената дейност на централната нервна система и нейните отделни структури, като основна регулаторна система на тялото.
Вещ:функциониране на централната нервна система.
Цели на FCNS:
– познаване на основните закони, принципи и механизми на функциониране на централната нервна система и нейните отделни структури като основно регулаторно звено за осигуряване на жизнените функции на човешкия организъм;
Изучаване на общи закономерности, принципи и механизми на функциониране на централната нервна система на микро и макро ниво; частни функции на структурите на централната нервна система и техните взаимоотношения.
Развитие на идеи за естествените научни основи на функционирането на човешката психика.
Насърчаване на формирането на способността да се анализират проявите на функционалното състояние на човек от физиологична гледна точка; разграничение между неврологични и психични дисфункции.
Задачи на Федералния данъчен центъре да разкрие механизмите на нервната регулация, естеството и механизмите на взаимодействие на нервните структури и да използва данните за практически цели.
Връзки с други науки: Тясно свързана с невробиологията, психологията, неврологията, клиничната неврофизиология, електрофизиологията, етологията, невроанатомията и други науки, които изучават мозъка.
Функции на нервната система
Едно от най-важните свойства на тялото е постоянството на вътрешната среда. Това понятие е въведено от френския учен Клод Бернар.
Вътрешна средасе определя от състава и свойствата на кръвта, лимфата и междуклетъчната течност в организма.
През 1929 г. американският физиолог У. Кенън въвежда понятието хомеостаза за обозначаване на състоянията и процесите, които осигуряват стабилността на тялото.
Хомеостазата е способността на биологичните системи да устояват на промените и да поддържат динамично относително постоянство на състава и свойствата.
Пример:След хранене нивото на кръвната захар се повишава, панкреасът стимулира отделянето на инсулин, което води до намаляване на нивата на кръвната захар. Ако нивото му спадне под нормалното, освобождаването на хормона глюкагон се увеличава, като отново повишава нивото на глюкозата в кръвта до оптималното ниво. Друг пример е консумацията на прекалено солени храни. Как се премахва излишната сол? Ние ожадняваме и консумираме повече вода; излишната сол се отделя през бъбреците с тази вода.
Всеки организъм от примитивния до най-сложния за съществуването си във всякакви условия и на различни нива на активност трябва да поддържа едно и също ниво хомеостаза– устойчиво неравенство на вътрешната среда на тялото с околната среда.
Това е възможно само при подредени потоци от вещества, енергия и информация в и от тялото. За да направи това, тялото трябва да получи и оцени информация за състоянието на външната и вътрешната среда и, като вземе предвид непосредствените нужди, да изгради поведенчески програми.
Тази функция се изпълнява от нервната система, която, по думите на И. П. Павлов, е „неизразимо сложен и тънък инструмент за комуникация, връзка на много части на тялото помежду си и тялото като изключително сложна система с безкраен. редица външни влияния.
По този начин най-важните функции на нервната система включват:
1). Интегративна координационна функция– управление на работата на всички органи и системи и осигуряване на функционалното единство на организма. Тялото реагира на всяко въздействие като единно цяло, като измерва и подчинява нуждите и възможностите на различни органи и системи.
2). Адаптационно-трофична функция - функция на симпатиковата нервна система, която осигурява адаптирането на тялото на гръбначните животни и хората към променящите се условия на околната среда чрез промяна на нивото на метаболизма на всички органи и тъкани. А.-т. f. осъществява се чрез физико-химични, биохимични промени, които възникват под въздействието на импулси, пътуващи по симпатиковите нерви директно към органите.
3). Сензорна функция– получаване на информация за състоянието на външната и вътрешната среда от специални възприемащи клетки или окончания на неврони – рецептори.
4). Функция за отразяване, включително психически, И функция памет – обработка, оценка, съхранение, възпроизвеждане и забравяне на получената информация.
5). Програмиране на поведението. Въз основа на постъпващата и вече съхранена информация нервната система или изгражда нови програми за взаимодействие с околната среда, или избира най-подходящата от съществуващите програми. В последния случай специфични за видовете програми, заложени генетично или програми, разработени в процеса на индивидуално учене (условни рефлекси, двигателни и умствени стереотипи и др., които не се предават по наследство).Изпълнението на всяка програма включва работни органи (мускули и жлези), които променят своята функционална активност в зависимост от сигналите, получени от централната нервна система.
6) . Текущ контрол за правилното изпълнение на програмата: Резултатите от поведението се оценяват постоянно и въз основа на тази оценка могат да се правят корекции в програмата за поведение.
ХОМЕОСТАЗА, хомеостаза (от хомео... и гръцки застой- неподвижност, състояние), способността на биологичните системи да устояват на промените и да поддържат динамично относително постоянство на състава и свойствата. Терминът "хомеостаза" е предложен от W. Cannon през 1929 г., за да характеризира състоянията и процесите, които осигуряват стабилността на тялото. Въпреки това, идеята за съществуването на физиологични механизми, насочени към поддържане на постоянството на вътрешната среда на тялото, е изразена още през 2-рата половина на 19 век от C. Bernard, който разглежда стабилността на физическите и химичните условия в вътрешната среда като основа за свободата и независимостта на живите организми в непрекъснато променяща се външна среда. Феноменът на хомеостазата се наблюдава на различни нива на биологична организация.
Хомеостазата е физиологична. Появата на живот на Земята, появата на едноклетъчни организми е свързана с образуването и непрекъснатото поддържане в клетката през целия живот на специфични физикохимични условия, които се различават от условията на околната среда. В многоклетъчните организми се появява вътрешна среда, в която се намират клетките на различни органи и тъкани, механизмите на хомеостаза се развиват и подобряват. По време на еволюцията се образуват специализирани органи на кръвообращението, дишането, храносмилането, отделителната система и др., които участват в поддържането на хомеостазата. Морските безгръбначни имат хомеостатични механизми за стабилизиране на обема, йонния състав и pH на вътрешните течности. За животните, които са преминали към живот в сладки води и на сушата, както и за гръбначните, които са мигрирали от сладките води в морето, са формирани механизми за осморегулация, които осигуряват постоянството на концентрацията на осмотично активни вещества в тялото. Хомеостазата е най-съвършена при бозайниците, което подобрява способността им да се адаптират към околната среда. Благодарение на хомеостазата, постоянството на обема на кръвта (изоволемия) и други извънклетъчни течности, концентрацията на йони и осмотично активни вещества в тях (изосомия), постоянството на рН на кръвта, състава на протеини, липиди и въглехидрати в него са осигурени. При птиците и бозайниците телесната температура се регулира в тесни граници (изотермия). Допълнителни физиологични механизми осигуряват стабилизиране на вътрешната среда на отделните органи (например кръвно-мозъчната и кръвно-офталмологичната бариера определят специалните свойства на течностите, обграждащи клетките на мозъка и очите).
Хомеостазата се постига чрез система от физиологични регулаторни механизми. Най-важната интегрираща функция се изпълнява от централната нервна система и особено от кората на главния мозък, влиянието на симпатиковата нервна система, състоянието на хипофизната жлеза, надбъбречните жлези и други ендокринни жлези, както и степента на развитие на ефекторните органи; от голямо значение. Пример за сложна хомеостатична система, включваща различни регулаторни механизми, е системата за осигуряване на оптимално ниво на кръвното налягане, която се регулира на принципа на верижните реакции с обратна връзка: промените в кръвното налягане се възприемат от съдовите барорецептори, сигналът се предава на съдови центрове, промените в състоянието на които водят до промени в съдовия тонус и сърдечната дейност; в същото време системата за неврохуморална регулация се включва и кръвното налягане се нормализира.
Нарушенията в механизмите, лежащи в основата на хомеостазните процеси, се считат за „болести на хомеостазата“. С известна условност те включват функционални нарушения на нормалното функциониране на тялото, свързани с принудително преструктуриране на биологичните ритми и др. Познаването на моделите на човешката хомеостаза е от голямо значение за избора на ефективни и рационални методи за лечение на много заболявания.
При растенията плазмалемата и тонопластът са от първостепенно значение за поддържане на хомеостазата на клетъчно ниво. Първият регулира притока на хранителни йони и вода в клетката от външната среда и освобождаването на баласт и излишните йони H +, Na +, Ca 2+, вторият регулира навлизането на резервни субстрати в протоплазмата от вакуолите, когато има липса на тях и отстраняване във вакуолата, когато има излишък. Стабилизирането на осмотичния потенциал на клетките се осъществява главно чрез поддържане на определена вътреклетъчна концентрация на К + и аниони. На тъканно ниво в поддържането на хомеостазата участват плазмодесматите, които регулират междуклетъчните потоци на въглехидрати и други субстрати.
Хомеостазата е генетична или популационна, способност на популацията да поддържа относителната стабилност и целостта на генотипната структура при променящи се условия на околната среда. Постига се чрез поддържане на генетичен баланс в честотата на алелите при свободно кръстосване на индивиди в популации чрез поддържане на хетерозиготност и полиморфизъм, определена скорост и посока на мутационния процес. Изследването на хомеостазата е спешна задача при изучаване на моделите на микроеволюцията. Хомеостазата на развитието е способността на даден генотип да създаде специфичен фенотип при широк диапазон от условия.
Концепцията за „хомеостаза“ се използва широко в екологията за характеризиране на състоянието на екосистемите и тяхната стабилност. Благодарение на хомеостазата се поддържа постоянството на видовия състав и броя на индивидите в биоценозите.
Механизми за стабилизиране на живите системи
През целия си живот клетката поддържа специфични физикохимични условия, които се различават от условията на околната среда. Нарича се способността на биологичните системи относително да устояват на промените и да поддържат динамично относително постоянство на състава и свойствата хомеостаза. Феноменът хомеостаза се наблюдава на всички нива на биологична организация. Нарича се способността на биологичните системи автоматично да установяват и поддържат определени биологични показатели на постоянно ниво саморегулация. При саморегулирането контролните фактори не влияят на системата отвън, а се формират в нея независимо. Отклонението на всеки жизненоважен фактор от хомеостазата служи като тласък за мобилизиране на механизми, които го възстановяват. Например, повишаването на телесната температура в жегата увеличава изпотяването и телесната температура пада до нормалната. Проявите и механизмите на саморегулация на надорганизмовите системи - популации и биоценози - са разнообразни. На това ниво се поддържа стабилността на структурата на популациите и техния брой и се регулира динамиката на всички компоненти на екосистемите в променящите се условия на околната среда. Самата биосфера е пример за поддържане на хомеостатично състояние и проява на саморегулация на живите системи. Всички организми имат присъщото свойство да възпроизвеждат собствения си вид, осигурявайки непрекъснатостта и непрекъснатостта на живота.
Размножаването при живите същества може да се сведе до две форми: безполово и сексуално. Най-старата форма на размножаване е безполов . Той е често срещан при едноклетъчните организми, но може да бъде характерен и за многоклетъчни гъби, растения и животни (рядко се среща при високоорганизирани животни). Най-простата форма на безполово размножаване е характерна за вирусите. Техният репродуктивен процес е свързан със способността за самодуплициране на молекули нуклеинова киселина. По отношение на други организми, които се размножават безполово, те се различават размножаване чрез спорулацияИ вегетативно размножаване . Размножаването чрез спорулация е свързано с образуването на специализирани клетки - спори, които съдържат ядро и цитоплазма, покрити са с плътна мембрана и са способни да съществуват дълго време при неблагоприятни условия, давайки началото на дъщерни индивиди. Такова размножаване е типично за бактерии, водорасли, гъби, мъхове и папрати. Вегетативното размножаване е образуването на нов индивид от част от родителя. Възниква чрез отделяне на част от майчиния организъм и превръщането й в дъщерен организъм. Характерни за многоклетъчните организми. Най-разнообразните форми на вегетативно размножаване при растенията са резници, луковици, пъпки и др. При животните вегетативното размножаване става или чрез разделяне, или чрез пъпкуване, когато върху тялото на майката се образува израстък - пъпка, от която се развива нов индивид . Пъпките могат да се отделят от родителя или да останат прикрепени към него, което води до колония (както при кораловите полипи). Може да се получи фрагментиране на тялото на многоклетъчно животно на части, след което всяка част се развива в ново животно. Такова размножаване е типично за гъби, хидри, морски звезди и някои други организми.
IN полово размножаване участват два родителски индивида, като всеки допринася с по една полова клетка - гамета. Всяка гамета носи половината набор от хромозоми. В резултат на сливането на две гамети се образува зигота, от която се развива нов организъм. Зиготата получава наследствените характеристики на двамата родители. Наред с двудомните форми има групи от животни и растения, които имат мъжки и женски репродуктивни органи в един организъм - хермафродити (самоопрашващи се растения: пшеница, ечемик и др.).
Проблем с възпроизвеждането – предаване на наследствена информация на следващите поколения. Тялото преминава през всички етапи на индивидуалното развитие - онтогенезата: расте, развива се, възпроизвежда се, старее, умира. Промените във външните условия могат да ускорят или забавят развитието на организма. Ограниченият индивидуален живот на организмите е едно от необходимите условия за еволюцията на живота на планетата.
Суперорганизмовите системи (популации, биоценози, биосферата като цяло) също са способни да се самовъзпроизвеждат, да се развиват и променят във времето.
Действие на принципа на Льо Шателие в биосферата
Принципът на Льо Шателие е емпирично извлечен за химичното равновесие: когато външно влияние изведе системата от състояние на стабилно равновесие, това равновесие се измества в посоката, в която ефектът от външното влияние намалява. Нека разгледаме обратима химическа реакция, когато директен процес стимулира обратен процес.
2H 2 + O 2 2H 2 O + Q
Тази реакция протича с отделяне на топлина. Възможно е да се оцени влиянието на различни фактори върху състоянието на динамично равновесие (когато скоростите на правата и обратната реакция са еднакви). Ако температурата в предложената система се понижи, тогава, съгласно принципа на Le Chatelier, равновесието ще се измести към продуктите на реакцията, тъй като реакцията е екзотермична. Ако увеличите температурата, тогава към изходните вещества. С увеличаване на налягането равновесието ще се измести в посока на намаляване на налягането в системата, т.е. към реакционните продукти.
Екологията заимства този закон в обобщена форма: Външно влияние, което изважда системата от равновесие, стимулира процеси в нея, които са склонни да отслабят резултатите от това взаимодействие.
В биосферата този закон се реализира под формата на способност за авторегулиране и поддържане на относително постоянство на важни параметри на организъм или общност от организми (хомеостаза). Прилагането на този принцип се основава на глобалната биотична регулация на околната среда. През цялото си съществуване биосферата е била обект на внезапни външни смущения: падане на метеорити, вулканични изригвания и други природни бедствия. Въпреки това, поради активността на живата материя след такива смущения, беше осигурено връщане към първоначалното равновесно състояние.
Също така V.I. Вернадски отбеляза огромната роля на биотата за стабилизиране на състоянието на околната среда, тъй като концентрацията на всички елементи, важни за живите организми, се регулира от биологични процеси. Биотата формира гигантски скални находища, кислородна атмосфера на Земята и почва. Биотата упражнява най-пълен контрол върху биогенните елементи, контролирайки тяхната циркулация. Благодарение на това се регулира състоянието на околната среда и се осигуряват оптимални условия за живот с най-висока точност. През милиардите години на съществуване на живота не е имало такива смущения в околната среда, които биха довели до унищожаване на биосферата като цяло. Биотата не може да повлияе на потока от слънчева радиация или интензивността на приливите и отливите. Въпреки това, чрез целенасочена промяна на концентрацията на хранителни вещества в околната среда в съответствие с принципа на Le Chatelier, тя може да компенсира последствията от катастрофални процеси. Излишният въглероден диоксид във външната среда, например, може да бъде превърнат от биотата в нискоактивни органични форми, а дефицитът може да бъде попълнен поради разлагането на органични вещества, съдържащи се в хумуса и торфа.
Нарушаването на структурата на биотата по време на стопанска дейност може да наруши корелираното взаимодействие на биологичните видове в природата за поддържане на цикли на вещества и да доведе до унищожаване на биосферата.
Потреблението на вода от предприятия от различни групи се характеризира със значителна неравномерност. За да се оцени обемът на потреблението на промишлена вода, се използва понятието „интензивност на производствената вода“, което се разбира като обем вода (m3), необходим за производството на 1 тон продукт. В табл Фигура 4 показва водоемкостта на различни видове производство.
Най-голямо потребление на вода в промишлеността има в енергетиката, химическата, нефтохимическата, целулозно-хартиената промишленост, черната и цветната металургия. Топлоелектрическа централа с мощност 300 MW консумира 120 m 3 вода в секунда или 300 милиона m 3 / година. Потреблението на вода в промишлеността нарасна особено бързо през 20-ти век, когато започнаха да се развиват изключително водоемки индустрии, като органичния синтез и нефтохимията.В селското стопанство високото потребление на вода се свързва главно с поливното земеделие. За отглеждане на 1 тон пшеницапрез вегетационния периодНеобходими са 1500 m3, 1 тон ориз – 8000 m3, 1 тон памук – 5000 m3 . В условията на бързо нарастване на населението на планетата, напояването играе все по-важна роля за повишаване на ефективността на селското стопанство като основен източник за осигуряване на хората с храна.
Особено място в използването на водните ресурси заемат комуналните услуги: за битови и питейни цели и за битови нужди. За пиене човек изразходва 2,0–2,5 литра на ден. Според SNiP в Русия стандартната консумация на вода на ден на човек е 250 литра, за сравнение в други развити страни - 150–200 литра. В различните страни и градове потреблението на вода е различно, l/(ден · човек):
Прекомерното изпомпване на вода поради увеличеното потребление доведе до намаляване на нивата на подземните води на всички континенти. В Китай и Индия, две от най-гъсто населените държави в света, хранителните доставки зависят от напояваното земеделие. В Индия изтеглянето на вода от водоносни хоризонти е повече от 2 пъти по-голямо от нейното натрупване, така че в Индия почти навсякъде нивата на сладководни водоносни хоризонти намаляват с 1–3 m годишно. На остров Майорка (край бреговете на Испания) в момента изобщо няма прясна вода; нуждите на жителите на острова се осигуряват от три инсталации за обезсоляване. Островът е направен от скала и се смята, че някога е бил част от континента. Запасите от прясна вода в Майорка след отделянето й от Иберийския полуостров бяха много големи. За да култивират блатистата местност, жителите на острова през миналите векове са изпомпвали вода с помощта на вятърни турбини. Оказа се, че тази вода запълва само празнините в скалите.
Потреблението на вода се увеличава всяка година, хората използват много повече от нейните резерви, така че в близко „бъдеще“ проблемът с недостига на вода може да се появи в много страни. Недостигът на прясна вода вече се усеща в Холандия, Белгия, Люксембург и Унгария. Дестилирана вода се използва в Кувейт, Алжир, Либия, а в Калифорния и Аклахома са инсталирани мощни инсталации за обезсоляване. Според Световната здравна организация 1,2 милиарда души страдат от недостиг на вода. Водоснабдяването на населението у нас е едно от най-високите в света, поради което прясната вода се използва изключително неикономично. Но вече има трудности при осигуряването на населението с висококачествена питейна вода. Може би един ден ще получим прясна вода от морска вода, но трябва да се каже, че методите за обезсоляване са скъпи и сложни.
Учените смятат, че на Земята няма кристално чиста вода и цялата прясна вода вече е преминала през техносферата, така че променя своя качествен състав. Основната причина за съвременната деградация на природните води на земята е антропогенното замърсяване. Основните му източници:
Промишлени отпадъчни води;
Битови отпадъчни води на градове и други населени места;
Отток от напоителни системи, повърхностен отток от ниви и други селскостопански съоръжения;
Атмосферно отлагане на замърсители върху повърхността на водни тела и дренажни басейни.
Антропогенното замърсяване на хидросферата вече придоби глобален характер и значително намали наличните експлоатируеми пресни водни ресурси на планетата. Общият обем на промишлени, селскостопански и битови отпадъчни води е ≈ 1300 km 3 . Общата маса на замърсителите на хидросферата е ≈ 15 милиарда тона годишно.
животът никога не е възниквал, но винаги е съществувал
17. Индивидуалното развитие на организмите, обхващащо всички промени от раждането до смъртта се нарича...
онтогенезата
18. Способността на биологичните системи да устояват на промените и да поддържат динамично относително постоянство на състава се нарича ...
хомеостаза
19. Методологичен подход към въпроса за произхода на живота, основан на вярата в първичността на макромолекулна система със свойствата на първичния генетичен код се нарича...
генобиоза
20. Един от основните признаци на живите същества е:
способност за самовъзпроизвеждане
Човек - физиология, здраве, творчество, емоции, производителност
Новата наука за здравето на духа и тялото се нарича...
валеология
Интелигентността е...
способност за рационално мислене
REM или парадоксалният сън е сън
до обичайното "бавно"
Човешкото здраве - според...
обективно състояние
Системата с изкуствен интелект е система, която моделира и възпроизвежда определени видове...
умствената дейност на човека
6. Един от етапите на творческия процес е вдъхновението, прозрението. На този етап какво се случва...
проверка на истинността на идеята, нейното последващо съзнателно развитие и формализиране
Но според Световната здравна организация (СЗО) здравето е...
състояние на пълно физическо, духовно и социално благополучие
Руската поговорка „утрото е по-мъдро от вечерта” казва о.
работа на безсъзнание през нощта
9. Известно е, че въпреки почти пълната химична и анатомична идентичност на мозъчните полукълба, те се различават функционално. Функциите на лявото полукълбо са:
А) реч
Б) фантазия работа
Б) логическо мислене
Г) възприемане на музика и рисуване
10. Известно е, че мозъчните полукълба са функционално асиметрични:
“лявополукълбо” мислене – дискретно, аналитично; “дясно полукълбо” - пространствено-образно. Функциите на лявото полукълбо на мозъка включват:
логично мислене
11. Известно е, че мозъчните полукълба са функционално асиметрични: „лявополукълбо” мислене – дискретно, аналитично; “дясно полукълбо” - пространствено-образно. Функциите на лявото полукълбо на мозъка включват:
взимам решения
Паметта е способността на мозъка да запомня, съхранява и възпроизвежда получената информация. Има няколко вида памет: лабилна (краткотрайна), иконична (мигновена) и -
постоянен (дългосрочен)
Човешките реакции към въздействието на вътрешни или външни стимули, които имат изразена субективна оценка и обхващат всички видове чувственост и/или преживявания, се наричат...
емоции
14. Характеристики на индивида от динамичната страна на неговата умствена дейност (темпо, ритъм, интензивност на психичните процеси и състояния) се нарича:
Текуща страница: 4 (книгата има общо 44 страници) [наличен пасаж за четене: 29 страници]
2.4. Хомеостаза
Хомеостаза (от гръцки.homoios - един и същ,състояние – състояние) – способността на биологичните системи да устояват на промените и да поддържат относително динамично постоянство на своята структура и свойства. Поддържането на хомеостазата е необходимо условие за съществуването както на отделни клетки и организми, така и на цели биологични общности и екосистеми.
В хомеостазата (стабилността) на живите системи има:
издръжливост(оцеляване, толерантност (вижте раздел 3.2.2) - способността да се толерират промените в околната среда, без да се нарушават основните свойства на системата;
еластичност(резистентност, устойчивост) - способността за бързо самостоятелно връщане към нормално състояние от нестабилно, възникнало в резултат на външно неблагоприятно въздействие върху системата.
Концепцията за "хомеостаза" се използва широко в екологията за характеризиране на стабилността на различни системи. Клетъчната хомеостаза се определя от специфични физикохимични условия, които се различават от условията на околната среда; хомеостаза на многоклетъчен организъм - поддържане на постоянна вътрешна среда. Константите на животинската хомеостаза са обемът и съставът на кръвта и другите телесни течности.
Популационната хомеостаза се определя от поддържането на пространствена структура, плътност и генетично разнообразие. Благодарение на хомеостатичната регулация се поддържа постоянството на състава и размера на популациите в общностите.
На ниво екосистема хомеостазата се проявява в най-стабилните форми на взаимодействие между видовете, което се изразява в адаптиране към характеристиките на околната среда и поддържане на хранителните цикли. Може дори да се разгледа хомеостазата на биосферата, при която взаимодействието на различни организми поддържа постоянството на газовия състав на атмосферата, състава на почвата, състава и концентрацията на соли на Световния океан и др.
Хомеостазата се осигурява от работата на регулаторни механизми, работещи на принципа на отрицателната обратна връзка. След това, използвайки кибернетични термини, смущенията във функционирането на живата система трябва да се изразят като поява на „смущения“ или „шум“ в канала за обратна връзка.
Различни фактори могат да играят ролята на смущения, като метеорологични условия, човешка дейност и др. Внезапни промени в характеристиките на околната среда, при които те (или една от тях) надхвърлят допустимите граници, се наричат екологичен стрес.
Разбира се, специфичните регулаторни механизми са различни за клетката, популацията и екосистемата на организма, но резултатът от саморегулацията и поддържането на хомеостазата винаги е балансът и ясната координация на функционирането на всички елементи на биологичната система.
2.5. Биологични видове
Разделянето на цялото разнообразие от животни и растения на видове е начин за подредено описание на живата природа, основан на идентифициране на йерархичната структура на нейните елементи.
В повечето случаи индивидите от различни видове се отличават по външен вид, поведение и физиология. Но само външните различия, дори и значителни, не са достатъчни, за да се разграничи един вид. Ако индивиди от две различни групи организми, с най-значима разлика във външния вид, са способни да се кръстосват и да произвеждат потомство (т.е. възможен е обмен на гени), тогава те са един вид. Напротив, индивиди, които не могат да създадат потомство при кръстосване, се класифицират като различни видове.
Преглед- съвкупност от индивиди, способни да кръстосват и произвеждат плодородно потомство, обитаващи определена територия (област на географско разпространение), притежаващи редица общи морфо-физиологични характеристики и видове връзки с абиотичната и биотичната среда, отделени от други подобни групи от индивиди чрез почти пълната липса на хибридни форми. Видът е качествен етап в еволюционния процес (виж раздел 3.33).
Горното правило за определяне на видовете (както всички други научни схеми, които описват безкрайно разнообразните прояви на живота) има изключения.
Тестови въпроси и задачи
2.1. Какво е хомеостаза?
2.2. Дайте примери за издръжливостта и еластичността на организмите.
2.3. Какви промени настъпват в материята и енергията по време на фотосинтезата и растежа на растенията?
2.4. Посочете приликите и разликите между процесите фотосинтеза и хемосинтеза.
2.5. Избройте основните видове дишане.
2.6. Посочете единствен и универсален източник на енергия за клетката.
2.7. Какви организми са производители и каква е тяхната роля в екосистемата?
2.8. Обяснете връзките между организмите производители, организмите консуматори и организмите разлагащи се.
2.9. Каква роля играе водата в живота на клетката?
2.10. Определете биологични видове. Има ли изключения от това правило за определяне на вида?
ФАКТОРИ НА ОКОЛНАТА СРЕДА
Живите същества са неотделими от околната среда. Всеки отделен организъм, като независима биологична система, е в постоянна пряка или непряка връзка с различни компоненти и явления на околната среда или, с други думи, местообитанието, което влияе върху състоянието и свойствата на организма.
сряда– едно от основните екологични понятия, което означава целия спектър от елементи и условия, заобикалящи организма в частта от пространството, където организмът живее, всичко, сред което той живее и с което пряко взаимодейства. В същото време организмите, след като се адаптират към определен набор от специфични условия, в процеса на жизнената дейност сами постепенно променят тези условия, т.е. средата на тяхното съществуване.
3.1. Фактори на околната среда и тяхното въздействие
Екологичен фактор– всеки елемент от околната среда, който може пряко или косвено да повлияе на живия организъм, поне на един от етапите на неговото индивидуално развитие, се нарича фактор на околната среда.
Факторите на околната среда са разнообразни, като всеки фактор е комбинация от съответно състояние на околната среда и нейния ресурс (резерв в околната среда).
Екологичните фактори на околната среда (фиг. 3.1) обикновено се разделят на две групи:
Фактори от инертна (нежива) природа – абиотиченили абиогенен;
Фактори на дивата природа – биотиченили биогенен.
От друга страна, по произход и двете са естествени и антропогенни, т.е. пряко или косвено свързани с човешката дейност, която не само променя режимите на природните фактори на околната среда, но и създава нови, синтезирайки пестициди, торове, строителни материали , лекарства и др.
Ориз. 3.1. Класификация на факторите на околната среда
Известно е, че основата за изграждане на система от термини трябва да бъде доста обемна класификация, която обхваща всички понятия в тяхната взаимовръзка и развитие. Изключителната сложност, взаимосвързаност и взаимозависимост на явленията в природата затруднява класификацията в екологията. Наред с горната класификация на факторите на околната среда, има много други (по-рядко срещани), които използват други отличителни характеристики. Така се идентифицират фактори, които зависят и не зависят от броя и плътността на организмите. Например ефектът на макроклиматичните фактори не се влияе от броя на животните или растенията, но епидемиите (масовите заболявания), причинени от патогенни микроорганизми, зависят от техния брой в дадена област. Известни са класификации, в които всички антропогенни фактори се класифицират като биотични.
3.1.1. Абиотични фактори
В абиотичната част на околната среда (в неживата природа) всички фактори могат да бъдат разделени преди всичко на физични и химични. Въпреки това, за да се разбере същността на разглежданите явления и процеси, е удобно абиотичните фактори да се представят като набор от климатични, топографски, космически фактори, както и характеристики на състава на околната среда (водна, сухоземна или почвена), и т.н.
3.1.1.1. Основни климатични фактори
Енергията на слънцето.Разпространява се в пространството под формата на електромагнитни вълни. За организмите са важни дължината на вълната на възприеманото лъчение, неговият интензитет и продължителността на облъчване.
Около 99% от общата енергия на слънчевата радиация се състои от лъчи с дължина на вълната λ = 170 ... 4000 nm, включително 48% във видимата част на спектъра (λ = 390 ... 760 nm), 45% в близка инфрачервена (λ = 760 ... 4000 nm) и около 7% за ултравиолетовото (λ< 400 нм).
Лъчите с λ = 380 ... 710 nm са от първостепенно значение за фотосинтезата. Дълговълновата (далечна инфрачервена) слънчева радиация (λ > 4000 nm) има малък ефект върху жизнените процеси на организмите.
Ултравиолетовите лъчи с λ > 320 nm в малки дози са необходими на животните и хората, тъй като под тяхното въздействие в организма се образува радиация с λ< 290 нм губительно для живого, но до поверхности Земли оно не доходит, поглощаясь озоновым слоем атмосферы.
При преминаване през атмосферния въздух слънчевата светлина (фиг. 3.2) се отразява, разсейва и поглъща. Чистият сняг отразява приблизително 80–95% от слънчевата светлина, замърсеният сняг – 40–50%, черноземната почва – до 5%, сухата лека почва – 35–45%, иглолистните гори – 10–15%. Въпреки това, осветеността на земната повърхност варира значително в зависимост от времето на годината и деня, географската ширина, изложението на склона, атмосферните условия и др.
Поради въртенето на Земята периодично се редуват светли и тъмни периоди. Цъфтежът, покълването на семената при растенията, миграцията, зимният сън, размножаването на животните и много други в природата са свързани с продължителността на фотопериода (дължината на деня). Нуждата от светлина за растенията определя бързия им растеж на височина и слоестата структура на гората. Водните растения се разпространяват главно в повърхностните слоеве на водоемите.
Ориз. 3.2. Баланс на слънчевата радиация на земната повърхност през деня
температура.Температурата е свързана предимно със слънчевата радиация, но в някои случаи се определя от енергията от геотермални източници.
При температури под точката на замръзване живата клетка се уврежда физически от получените ледени кристали и умира, а при високи температури ензимите се денатурират. По-голямата част от растенията и животните не могат да издържат на отрицателни телесни температури. Горната температурна граница на живота рядко се повишава над 40–45 °C.
В диапазона между крайните граници, скоростта на ензимните реакции (и следователно скоростта на метаболизма) се удвоява с всяко повишаване на температурата с 10 °C. Значителна част от организмите са в състояние да контролират (поддържат) телесната температура, предимно в най-важните органи. Такива организми се наричат хомеотермичен- топлокръвен (от гръцки. homoios- подобен, термо– топлина), за разлика от пойкилотермичен– хладнокръвен (от гръцки. пойкилос- различни, променливи, разнообразни), имащи нестабилна температура, в зависимост от температурата на околната среда.
Във водна среда, поради високия топлинен капацитет на водата, температурните промени са по-малко драматични и условията са по-стабилни, отколкото на сушата. Известно е, че в региони, където температурата варира значително през целия ден, както и между различните сезони, разнообразието от видове е по-малко, отколкото в региони с по-постоянни дневни и годишни температури.
Температурата, подобно на интензитета на светлината, зависи от географската ширина, сезона, времето на деня и изложението на склона. Ефектите от екстремните температури (ниски и високи) се усилват от силните ветрове.
Промяната в температурата при издигане във въздуха или потапяне във вода се нарича температурна стратификация.Обикновено и в двата случая има непрекъснато понижаване на температурата с определен градиент. Има обаче и други варианти. Така през лятото повърхностните води се нагряват повече от дълбоките. Поради значително намаляване на плътността на водата при нагряване, нейната циркулация започва в нагрятия повърхностен слой, без да се смесва с по-плътната, студена вода на долните слоеве. В резултат на това между топлия и студения слой се образува междинна зона с рязък температурен градиент. Всичко това влияе върху поставянето на живите организми във вода, както и върху преноса и разпръскването на постъпващите примеси.
Подобно явление възниква в атмосферата, когато охладените слоеве въздух се движат надолу и се намират под топли слоеве, т.е. температурна инверсия, насърчаване на натрупването на замърсители в приземния слой на въздуха.
Някои релефни характеристики допринасят за инверсия, например ями и долини. Това се случва, когато на определена надморска височина има вещества, например аерозоли, нагрявани директно от пряка слънчева радиация, което води до по-интензивно нагряване на горните слоеве на въздуха.
В почвената среда дневната и сезонна стабилност (флуктуации) на температурата зависи от дълбочината (фиг. 3.3). Значителният градиент на температурите (както и влажността) позволява на обитателите на почвата да си осигурят благоприятна среда чрез малки движения.
Ориз. 3.3. Намаляване на годишните колебания в температурата на почвата с дълбочина
Наличието и изобилието на живи организми може да повлияе на температурата. Например под короната на гората или под листата на отделно растение се получава различна температура.
Валежи, влажност.Водата е от съществено значение за живота на Земята от екологична гледна точка, тя е уникална (вижте раздели 2.1, 2.2). При почти еднакви географски условия на Земята съществуват както гореща пустиня, така и тропическа гора (фиг. 3.4). Разликата е само в годишната сума на валежите: в първия случай 0,2-200 mm, а във втория 900-2000 mm.
Валежите, тясно свързани с влажността на въздуха, са резултат от кондензация и кристализация на водни пари във високите слоеве на атмосферата. В приземния слой въздух се образуват роса и мъгла, а при ниски температури се наблюдава кристализация на влагата - пада скреж или сняг.
Една от основните физиологични функции на всеки организъм е да поддържа достатъчно количество вода в тялото. В процеса на еволюция организмите са развили различни приспособления за получаване и икономично използване на вода, както и за оцеляване в сухи периоди. Някои пустинни животни получават вода от храната, други чрез окисляване на навреме съхранени мазнини (например камила, която е способна да получи 107 g метаболитна вода от 100 g мазнина чрез биологично окисление); в същото време те имат минимална водопропускливост на външната обвивка на тялото, предимно нощен начин на живот и т.н. При периодична сухота те обикновено изпадат в състояние на покой с минимална скорост на метаболизма.
Ориз. 3.4. Зависимост на типа растителност от климатичните условия
Сухите растения получават вода главно от почвата. Ниските валежи, бързото отводняване, интензивното изпарение или комбинацията от тези фактори водят до изсушаване, а излишната влага води до преовлажняване и преовлажняване на почвите.
Балансът на влага зависи от разликата между количеството на падналите валежи и количеството вода, което се изпарява от повърхностите на почвата и растенията (от транспирация).От своя страна процесите на изпарение пряко зависят от относителната влажност на атмосферния въздух. Когато влажността е близо до 100%, изпарението практически спира, а ако температурата се понижи още, започва обратният процес - кондензация (образува се мъгла, роса, пада скреж).
В допълнение към отбелязаното, влажността на въздуха като фактор на околната среда, в екстремните си стойности (висока и ниска влажност), засилва ефекта (влошава ефекта) на температурата върху тялото.
Насищането на въздуха с водни пари рядко достига максималната си стойност. Дефицитът на влажност е разликата между максимално възможната и реално съществуващата наситеност при дадена температура. Това е един от най-важните параметри на околната среда, тъй като характеризира две величини наведнъж: температура и влажност. Колкото по-висок е дефицитът на влага, толкова по-сухо и топло е и обратното.
Валежният режим е най-важният фактор, определящ миграцията на замърсителите в природната среда и измиването им от атмосферата.
Мобилност на околната среда.Причините за движението на въздушните маси (вятъра) са преди всичко неравномерното нагряване на земната повърхност, предизвикващо промени в налягането, както и въртенето на Земята. Вятърът е насочен към по-топъл въздух.
Вятърът е най-важният фактор за разпространението на влага, семена, спори, химически примеси и т.н. на дълги разстояния. Той допринася както за намаляване на околоземната концентрация на прах, така и на газообразни вещества в близост до точката на тяхното навлизане. атмосфера и до повишаване на фоновите концентрации във въздуха поради емисии от отдалечени източници, включително трансграничен транспорт.
Вятърът ускорява транспирацията (изпаряване на влагата от надземните части на растенията), което особено влошава условията на живот при ниска влажност. Освен това косвено засяга всички живи организми на сушата, участвайки в процесите на изветряне и ерозия.
Подвижността в пространството и смесването на водните маси спомагат за поддържането на относителната хомогенност (хомогенност) на физичните и химичните характеристики на водните тела. Средната скорост на повърхностните течения е в диапазона 0,1–0,2 m/s, достигайки на места 1 m/s и 3 m/s в Гълфстрийм.
налягане.За нормално атмосферно налягане се счита абсолютното налягане на повърхността на Световния океан от 101,3 kPa, което съответства на 760 mm Hg. Изкуство. или 1 атм. В рамките на земното кълбо има постоянни области с високо и ниско атмосферно налягане и в едни и същи точки се наблюдават сезонни и дневни колебания. С увеличаване на надморската височина спрямо нивото на океана, налягането намалява, парциалното налягане на кислорода намалява и транспирацията в растенията се увеличава.
Периодично в атмосферата се образуват области с ниско налягане с мощни въздушни течения, движещи се спираловидно към центъра, т.нар. циклони.Те се характеризират с големи валежи и нестабилно време. Противоположните природни явления се наричат антициклони.Те се характеризират със стабилно време, слаби ветрове и в някои случаи температурни инверсии. По време на антициклоните понякога възникват неблагоприятни метеорологични условия, които допринасят за натрупването на замърсители в повърхностния слой на атмосферата.
Има също морско и континентално атмосферно налягане.
Налягането във водната среда се увеличава, докато се гмуркате. Поради значително (800 пъти) по-голяма плътност на водата от въздуха, на всеки 10 m дълбочина в сладководно тяло налягането се увеличава с 0,1 MPa (1 atm). Абсолютното налягане на дъното на Марианската падина надвишава 110 MPa (1100 atm).
Йонизиращо лъчение. Йонизиращото лъчение е лъчение, което образува двойки йони при преминаване през вещество; заден план - радиация, създадена от естествени източници.Тя има два основни източника: космическа радиация и радиоактивни изотопи и елементи в минералите на земната кора, възникнали някога при образуването на земното вещество. Благодарение на дългия период на полуразпад, ядрата на много първични радиоактивни елементи са се запазили в недрата на Земята до наши дни. Най-важните от тях са калий-40, торий-232, уран-235 и уран-238. Под въздействието на космическата радиация в атмосферата непрекъснато се образуват нови ядра от радиоактивни атоми, основните от които са въглерод-14 и тритий.
Радиационният фон на ландшафта е един от незаменимите компоненти на неговия климат. Във формирането на фона участват всички известни източници на йонизиращо лъчение (фиг. 3.5), но приносът на всеки от тях към общата доза на радиация зависи от конкретното географско местоположение. Човекът, като обитател на естествената среда, получава по-голямата част от радиацията от естествени източници на радиация и е невъзможно да се избегне това. Всички живи същества на Земята са били изложени на радиация от Космоса през цялата история на съществуването и са се адаптирали към това.
Ориз. 3.5. Дози на получено радиоактивно облъчване, mrad/g. (От N.F. Reimers): 1– космически лъчи; 2 – вътрешни α-лъчи и 40K радиация, съдържащи се в живите организми; 3 – радиация от локални външни източници
Планинските пейзажи, поради значителната им надморска височина, се характеризират с повишен принос на космическа радиация. Ледниците, действащи като абсорбиращ екран, улавят радиацията от подлежащата скала в своята маса. Открити са разлики в съдържанието на радиоактивни аерозоли над морето и сушата. Общата радиоактивност на морския въздух е стотици и хиляди пъти по-малка от тази на континенталния въздух.
На Земята има райони, където интензитетът на радиация е десетки пъти по-висок от средните стойности, например райони с находища на уран и торий. Такива места се наричат провинции на уран и торий. Стабилно и относително по-високо ниво на радиация се наблюдава в райони, където излизат гранитни скали.
Биологичните процеси, съпътстващи образуването на почвата, значително влияят върху натрупването на радиоактивни вещества в нея. При ниско съдържание на хумусни вещества тяхната активност е слаба, докато черноземите винаги са имали по-висока специфична активност. Особено високо е в черноземни и ливадни почви, разположени в близост до гранитни масиви. Според степента на нарастване на специфичната активност почвите могат грубо да се подредят в следния ред: торф; почви от степната зона и горската степ; чернозем; почви, развиващи се върху гранити.
Влиянието на периодичните колебания в интензитета на космическото лъчение в близост до земната повърхност върху дозата на облъчване на живите организми е практически незначително.
В много райони на земното кълбо мощността на експозиционната доза, причинена от радиация от уран и торий, достига нивото на радиация, съществувало на Земята в геологично предвидимо време, през което е протекла естествената еволюция на живите организми. Като цяло йонизиращите лъчения действат по-пагубно на силно развитите и сложни организми, като хората са особено чувствителни. Някои вещества се разпределят равномерно в тялото, като въглерод-14 или тритий, докато други се натрупват в определени органи. Така радий-224, – 226, олово-210, полоний-210 се натрупват в костната тъкан. Силен ефект върху белите дробове има инертният газ радон-220, който понякога се отделя не само от находищата в литосферата, но и от минералите, добивани от човека и използвани като строителни материали.
Радиоактивните вещества могат да се натрупват във вода, почва, седимент или въздух, ако скоростта на тяхното освобождаване надвишава скоростта на радиоактивно разпадане. В живите организми натрупването на радиоактивни вещества става, когато те постъпват с храната („правило за биотично усилване“, вижте раздел 5.1.3).