Адаптация организмов к различным условиям среды. снижение секреции вазопрессина и ренина

возникает в процессе эволюции для решения организмом экологических задач, предъявляемых средой обитания. Они являются изменяющимся, совершенствующимся, иногда исчезающим приспособлением организмов к конкретным факторам среды. В результате выработки адаптации достигается состояние адаптированности (или соответствия морфологии, физиологии, поведения организмов) занимаемым ими экологическим нишам, которые представляют собой всю совокупность условий среды и образа жизни данного организма. Т.о. адаптацию можно считать широкой основой для возникновения или исчезновения органов, дивергенции (расхождения) видов, образования новых популяций и видов и усложнения организации.

Процесс выработки адаптации происходит постоянно и в него вовлекаются многие признаки организма [показать] .

Эволюция птиц от рептилий включала, например, последовательные изменения костей, мышц, покровов, конечностей.

Увеличение грудины, перестройка гистологической структуры костей, придавшая им наряду с прочностью легкость, развитие оперения, обусловившего лучшие аэродинамические свойства и терморегуляцию, превращение пары конечностей в крылья, обеспечило решение проблемы полета.

У некоторых представителей птиц впоследствии развились приспособления к наземному или водному образу жизни (страус, пингвин), при этом вторичные адаптации захватили также ряд признаков. Пингвины, например, сменили крылья на плавники, а их покрoвы стали водонепроницаемыми.

Однако приспособление образуется только при наличии в генофонде вида наследственной информации, способствующей изменению структур и функций в требуемом направлении. Так, млекопитающие и насекомые используют для дыхания, соответственно, легкие и трахеи, которые развиваются из разных зачатков под контролем разных генов.

К адаптации иногда приводит новая мутация, которая, включившись в систему генотипа, изменяет фенотип в направлении более эффективного решения экологических задач. Этот путь возникновения адаптации называется комбинативным.

Для решения одной экологической задачи могут быть использованы разные адаптации. Так, средством термоизоляции у медведей, песцов служит густой мех, а у китообразных - жировой подкожный слой.

Есть несколько классификаций адаптации.

По механизму действия выделяют

Приспособления пассивной защиты

• покровительственная окраска. Благодаря покровительственной окраске организм становится трудно различимым и, следовательно, защищенным от хищников.
  • Яйца птиц, откладываемые на песок или на землю, имеют серый и бурый цвет с пятнышками, сходный с цветом окружающей почвы. В тех случаях, когда яйца недоступны для хищников, они обычно лишены окраски.
  • Гусеницы бабочек часто зеленые, под цвет листьев, или темные, под цвет коры или земли.
  • Донные рыбы обычно окрашены под цвет песчаного дна (скаты и камбалы). При этом камбалы обладают еще способностью менять окраску в зависимости от цвета окружающего фона
  • Способность менять окраску путем перераспределения пигмента в покровах тела известна и у наземных животных (хамелеон).
  • Животные пустынь, как правило, имеют желто-бурую или песочно-желтую окраску.
  • Однотонная покровительственная окраска свойственна как насекомым (саранча) и мелким ящерицам, так и крупным копытным (антилопы) и хищникам (лев).
  • Расчленяющая покровительственная окраска в виде чередования на теле светлых и темных полос и пятен. Зебры и тигр плохо видны уже на расстоянии 50-40 м из-за совпадения полос на теле с чередованием света и тени в окружающей местности. Расчленяющая окраска нарушает представления о контурах тела.
• отпугивающая (предостерегающая) окраска - также обеспечивает защиту организмов от врагов.

  Яркая окраска обычно характерна для ядовитых животных и предупреждает хищников о несъедобности объекта их нападения. Эффективность предостерегающей окраски послужила причиной очень интересного явления-подражания - мимикрии [показать] .

  Мимикрией называется сходство беззащитного и съедобного вида с одним или несколькими неродственными видами, хорошо защищенными и обладающими предостерегающей окраской. Явление мимикрии распространено у бабочек и других насекомых. Многие насекомые имитируют жалящих насекомых. Известны жуки, мухи, бабочки, копирующие ос, пчел, шмелей.

  Мимикрия встречается и у позвоночных животных - змей. Во всех случаях сходство чисто внешнее и направлено на формирование определенного зрительного впечатления у потенциальных врагов.

  Для видов-подражателей важно, чтобы их численность была невелика по сравнению с моделью, которой они подражают, иначе у врагов не будет выработан устойчивый отрицательный рефлекс на предостерегающую окраску. Низкая численность мимикрирующих видов поддерживается высокой концентрацией летальных генов в генофонде.

• сходство формы тела с окружающей средой - известны жуки, напоминающие лишайники, цикады, сходные с шипами тех кустарников, среди которых они живут. Насекомые-палочники похожи на небольшую бурую или зеленую веточку.

  Защитное действие покровительственной окраски или формы тела повышается при сочетании ее с соответствующим поведением. Например, гусеницы пядениц в защитной позе сходны с веткой растения. Отбор уничтожает особей, поведение которых демаскирует их.

• высокая плодовитость
• другие средства пассивной защиты
  • Развитие колючек и игл у растений защищает их от поедания травоядными животными
  • Такую же роль играют ядовитые вещества, обжигающие волоски (крапива).
  • Кристаллы щавелевокислого кальция, образующиеся в клетках некоторых растений, защищают их от поедания гусеницами, улитками и даже грызунами.
  • Образования в виде твердого хитинового покрова у членистоногих (жуки, крабы), раковин у моллюсков, чешуи у крокодилов, панциря у броненосцев и черепах хорошо предохраняют их от многих врагов. Этому же служат иглы ежа и дикобраза.

Приспособления активной защиты, перемещения,
поиска пищи или партнера для размножения

• совершенствование аппарата движения, нервной системы, органов чувств, развитие средств нападения у хищных

  Поразительно чувствительны органы химического чувства насекомых. Самцов непарного шелкопряда привлекает запах ароматической железы самки с расстояния 3 км. У некоторых бабочек чувствительность рецепторов вкуса в 1000 раз превосходит чувствительность рецепторов человеческого языка. Ночные хищники, например совы, прекрасно видят в темноте. У некоторых змей хорошо развита способность к термолокации. Они различают на расстоянии объекты, если разница их температур составляет всего 0,2 °С.

Приспособления к общественному образу жизни - разделение "труда" у пчел.

В зависимости от характера изменения

• адаптации с усложением морфофизиологической организации - выход кистеперых рыб на сушу в девоне, что позволило им дать начало наземным позвоночным

  Для кистеперых рыб конечности служили для ползания по дну водоемов. Заглатывание воздуха и использование кислорода с помощью выпячивания стенки кишки - примитивных легких - предоставляло возможность компенсировать дефицит кислорода в водоемах того времени. Эти структуры позволили некоторым рыбам покидать на время водоемы. Первоначально такие выходы совершались, видимо, в дождливые дни или влажные ночи. Именно так делает в настоящее время американский сомик-кошка (Ictalurus nebulosis). Впоследствии эти структуры развились в легкие и конечности наземных животных. В дальнейшем вся организация рыб претерпела глубокие изменения в процессе приспособления к жизни на суше.

  Такие изменения при освоении новой среды обитания, расширяющие круг функций на основе структур, ранее выполнявших другие функции, но изменившиеся в таком направлении и до такой степени, что смогли взять на себя новые функции - называется преадаптацией.

  Явление преадаптации лишний раз подчеркивает приспособительный характер эволюции, основанной на отборе полезных наследственных изменений и прогрессивных преобразований существующих структур в процессе освоения новых условий среды.

  По масштабу приспособления

  • специализированные адаптации . С помощью специализированных адаптации организм решает конкретные задачи в узколокальных условиях жизни вида. К примеру, особенности строения языка муравьеда обеспечивают питание муравьями.
  • общие адаптации - позволяют решать многие задачи в широком спектре условий среды. К ним относятся внутренний скелет позвоночных и наружный членистоногих, гемоглобин как переносчик кислорода и др. Такие адаптации способствуют освоению разнообразных экологических ниш, обеспечивают значительную экологическую и эволюционную пластичность и обнаруживаются у представителей крупных таксонов организмов. Так, первичный роговой покров предковых форм рептилий в процессе исторического развития дал покровы современных рептилий, птиц, млекопитающих. Масштаб приспособления выявляется в ходе эволюции той группы организмов, у которой оно возникло впервые.

  Таким образом, строение живых организмов очень тонко приспособлено к условиям существования. Любой видовой признак или свойство носит приспособительный характер и целесообразен в данной среде, в данных жизненных условиях.

  Относительность и целесообразность приспособленности организмов

  Адаптации возникают в ответ на конкретную экологическую задачу, поэтому они всегда относительны и целесообразны. Относительность адаптации заключается в ограниченности их приспособительного значения определенными условиями обитания. Так, приспособительная ценность пигментированности бабочек березовых пядениц по сравнению со светлыми формами очевидна лишь на закопченных стволах деревьев.

  При изменении условий среды адаптации могут оказаться бесполезными или даже вредными для организма. Постоянный рост резцов грызунов - очень важная особенность, но лишь при питании твердой пищей. Если крысу держать на мягкой пище, резцы, не изнашиваясь, вырастают до таких размеров, что питание становится невозможным.

  Ни один из приспособительных признаков не обеспечивает абсолютной безопасности для их обладателей. Благодаря мимикрии большинство птиц не трогает ос и пчел, однако среди них есть виды, которые едят и ос, и пчел, и их подражателей. Еж и птица-секретарь без вреда поедают ядовитых змей. Панцирь наземных черепах надежно защищает их от врагов, но хищные птицы поднимают их в воздух и разбивают о землю.

  Биологическая целесообразность организации живых существ проявляется в гармонии между морфологией, физиологией, поведением организмов разных видов и средой их обитания. Она заключается также в удивительной согласованности строения и функций отдельных частей и систем самого организма. Сторонники теологического объяснения происхождения жизни видели в биологической целесообразности проявление мудрости творца природы. Телеологическое объяснение биологической целесообразности исходит из принципа "конечной цели", согласно которому жизнь развивается направленно в силу внутренне присущего стремления к известной цели. Со времен Ж. Б. Ламарка существуют гипотезы, связывающие биологическую целесообразность с принципом адекватного ответа организмов на изменения во внешних условиях и наследованием таких "благоприобретенных признаков". Убедительным аргументом в пользу целесообразности изменений под влиянием среды долго признавался факт "привыкания" микроорганизмов к лекарственным препаратам, - сульфаниламидам, антибиотикам. Опыт В. и Э. Ледербергов показал, что это не так.

  

  В чашке Петри на поверхности твердой питательной среды микроб образует колонии (1). Специальным штампом (2) отпечаток всех колоний перенесли на среду со смертельной дозой антибиотика (3). Если в этих условиях вырастала хоть одна колония, то она происходила от колонии микробов, также устойчивых к данному препарату. В отличие от других колоний первой чашки Петри (4) она давала рост в пробирке с антибиотиком (5). Если число исходных колоний было велико, то среди них, как правило, находилась и устойчивая. Таким образом, речь идет не о направленном приспособлении микроба, а о состоянии преадаптации, которое обусловлено наличием в геноме микроорганизма аллеля, блокирующего действие антибиотика. В одних случаях "устойчивые" микробы синтезируют фермент, разрушающий лекарственное вещество, в других - стенка клетки становится непроницаемой для препарата.

  Появлению штаммов микроорганизмов, устойчивых к лекарственным препаратам, способствует неправильная тактика врачей, которые, желая избежать побочных эффектов, назначают низкие, сублетальные дозы лекарств. Также можно объяснить появление форм, резистентных к ядам, среди насекомых и млекопитающих - среди мутантных организмов находится устойчивая форма, которая подвергается положительному отбору в условиях действия отравляющего вещества. Например, устойчивость крыс к варфарину, используемому для их уничтожения, зависит от присутствия в генотипе определенного доминантного аллеля.

  Возможность "прямого приспособления" организмов к среде обитания, "переделки природы путем ассимиляции условий" утверждалась некоторыми биологами еще в 40-50-е годы текущего столетия. Точки зрения, приведенные выше, соответствуют идеалистическим взглядам, и не могут объяснить биологическую целесообразность без привлечения идеи если не бога, то специальной цели или программы развития жизни, существовавших еще до ее возникновения.

  Биологическая целесообразность строения и функций организмов складывается в процессе развития жизни. Она представляет собой историческую категорию. Об этом свидетельствует смена типов организации, занимающих господствующее положение в органическом мире планеты. Так, господство амфибий на протяжении почти 75 млн. лет сменилось господством рептилий, затянувшимся на 150 млн. лет. В периоды господства любой группы наблюдается несколько волн вымирания, которые изменяют относительный видовой состав соответствующего крупного таксона.

  Появление любых адаптации и биологической целесообразности в целом объясняется работой в природе на протяжении более чем 3,5 млрд. лет естественного отбора. Из множества случайных отклонений он сохраняет и накапливает наследственные изменения, имеющие приспособительную ценность. Это объяснение позволяет понять, почему биологическая целесообразность, если ее рассматривать в пространстве и времени, является относительным свойством живых существ и почему в конкретных условиях обитания отдельные приспособления достигают лишь той степени развития, которая достаточна для выживания в сравнении с приспособлениями конкурентов.

Частным случаем криптической окраски является окраска по принципу противотени. У водных организмов она проявляется чаще, т.к. свет в водной среде падает только сверху. Принцип противотени предполагает более темную окраску верхней части тела и более светлую - нижней (на нее падает тень).

Расчленяющая окраска Расчленяющая окраска также представляет собой частный случай покровительственной окраски, хотя и используется несколько иная стратегия. В этом случае на теле имеются яркие, контрастные полосы или пятна. Издалека хищнику очень трудно различить границы тела потенциальной жертвы.

Предостерегающая окраска Такой вид защитной окраски присущ защищенным животным (как, например, этому голожаберному моллюску, использующему для защиты от врагов азотную кислоту). Яд, жало или другие способы защиты делают животное несъедобным для хищника, а окраска служит для того, чтобы вид объекта сохранился в памяти хищника в сочетании с теми неприятными ощущениями, которые тот испытал при попытке съесть животное.

Угрожающая окраска В отличие от предостерегающей окраски, угрожающая окраска присуща незащищенным, съедобным с точки зрения хищника организмам. Эта окраска не видна все время, в отличие от предостерегающей, она внезапно демонстрируется атакующему хищнику с целью дезориентировать его. Считается, что «глаза» на крыльях многих бабочек служат именно для этой цели.

Мимикрия Под термином «мимикрия» объединяется целый ряд разных форм защитных окрасок, общим для которых есть сходство, организмов, подражание по окраске одних существ другим. Виды мимикрии: 4 Классическая мимикриямимикрия Бейтса 4 Классическая мимикрия, или мимикрия Бейтса - подражание незащищенного организма защищенному; 4 Мимикрия Мюллера 4 Мимикрия Мюллера - сходня окраска («реклама») у ряда видов защищенных организмов; 4 Мимезия 4 Мимезия - подражание неживым предметам; 4 Коллективная мимикрия 4 Коллективная мимикрия - создание общего образа группой организмов; 4 Агрессивная мимикрия 4 Агрессивная мимикрия - элементы подражания у хищника с целью привлечения жертвы.

Классическая мимикрия, или мимикрия Бейтса (бейтсовская мимикрия) Незащищенный (уже - съедобный) организм подражает по окраске защищенному (несъедобному). Таким образом имитатором эксплуатируется стереотип, сформированный в памяти хищника контактом с моделью (защищенным организмом). На фотографии - муха- журчалка, подражающая по окраске и форме тела осе.

Мимикрия Мюллера (мюллеровская мимикрия) В этом случае ряд защищенных, несъедобных видов имеют сходную окраску («одна реклама на всех»). Таким образом достигается следующий эффект: с одной стороны, хищнику не надо пробовать по одному организму каждого вида, общий образ одного ошибочно съеденного животного будет достаточно прочно запечатленным. С другой стороны, хищнику не придется запоминать десятки разных вариантов яркой предостерегающей окраски разных видов. Пример - сходная окраска ряда видов Отряда перепончатокрылых.

Агрессивная мимикрия При агрессивной мимикрии хищник имеет приспособления, позволяющие ему привлекать потенциальную жертву. Примером может служить рыба-клоун, у которой на голове имеются выросты, напоминающие червячков, и к тому же способные шевелиться. Сама рабы лежит на дне (у нее великолепная криптическая окраска!) и ожидает приближения жертвы, занятой поиском пищи.

Относительный характер приспособленности Каждая из приведенных защитных окрасок адаптивна, т.е. полезна для организмов лишь в определенных условиях среды обитания. При изменении этих условий (например, цвета фона для покровительственной окраски) она может даже стать дезадаптивной, вредной. Подумайте, в каких ситуациях проявится относительный характер приспособленности при: 4п4предостерегающей окраске; 4м4мимикрии Бейтса; 4к4коллективной мимикрии?

Жизнь человека исторически связана с адаптацией – непрерывным процессом приспособления человека к природным и социальным условиям. Еще Чарльз Дарвин в основу своей теории об эволюции заложил идею о необходимости адаптации живых организмов к меняющимся условиям окружающего мира, неспособность приспособления к которому приводит к вымиранию неприспособленных особей. Это связано с тем, что окружающий людей мир подвержен постоянным изменениям. Так, движение небесных тел вызывает циклическую смену климатических условий, а научно-технический прогресс в сфере информационных технологий привел к практически глобальной перестройке уклада жизни современного человека, сделав возможным то, что еще несколько десятилетий назад казалось невозможным.

Адаптацией называют последовательность изменений, приводящих к перестройке биологических или поведенческих характеристик организма с последующим достижением наиболее выгодного состояния для дальнейшей жизнедеятельности.

Адаптация организмов является проявлением жизни, в связи с чем природа возникновения адаптивных процессов издавна вызывала споры у философов.

Так, Эмпедокл не полагал, что процессы адаптации преследуют определенную цель, являясь естественными механизмами.

Теология же интерпретировала факт того, что существует адаптация организмов, как работу божества и представляла это как одно из доказательств существования бога. Также широко пропагандировалось мнение, что именно бог создавал “лучший из всех возможных миров”. Появление трудов Чарльза Дарвина, в которых он подчеркнул многие недостатки и ограничения, отмеченные им в растительном и животном мирах.

Появление трудов Ламарка, в которых он усовершенствовал теорию эволюции Дарвина, позволило частично объяснить адаптацию организмов как естественный процесс. Также он считал, что существует тенденция к усложнению организмов, связанная с влиянием факторов внешней среды. Однако, работа Менделя и его открытие законов наследственности привело к опровержению ламарксизма.

В настоящее время считается, что в основе адаптации лежит естественная фенотипическая изменчивость, выраженность которой определяется генотипом, наследуемым от потомков. Появление новых признаков, не проявлявшихся ранее у предков, возможно как в результате мутации, так и при проявлении рецессивного признака в случае его наличия в генотипе двух родителей. Также считается, что компенсаторные возможности, лежащие в основе адаптации живого организма определяются уже при его рождении генотипом и не могут быть расширены под влиянием факторов внешней или внутренней среды.

Адаптация ребенка

Весь период жизни человека с момента появления на свет и до самой смерти сопряжен с непрерывным динамическим приспособлением к меняющимся факторам как внешней, так и внутренней среды.

Так, детская адаптация начинается с самого рождения и сопровождается рядом существенных изменений в организме, что связано со сменой условий существования – из защищенного от внешних воздействий материнского организма, дети оказываются под влиянием огромного количества факторов.

В раннем послеродовом периоде адаптация ребенка к окружающему миру включает в себя:

• запуск первого вдоха и начало регулярного дыхания с использованием воздухоносных путей и легких;
• перестройку работы кровеносной системы, связанную с переходом на газообмен в легких;
• полноценную активацию работы желудочно-кишечного тракта и отказ от получения питательных веществ при контакте с материнской кровью в плаценте;
• перестройку работы нервной системы с переходом на режим сон-бодрствование;
• активацию органов чувств с развитием органов зрения, обоняния, вкуса;
• развитие системы самостоятельной терморегуляции, способной нивелировать колебания температуры во внешней среде.

Особого внимания заслуживает развитие иммунной системы, защищающей организм малыша от многочисленных чужеродных агентов, представленных вирусами, бактериями и грибками.

Адаптация ребенка до трех лет заключается в активном в познании мира. Именно в этом периоде он начинает поднимать головку, ползать, сидеть и ходить, учится использовать предметы, планировать и оценивать свои действия и поступки. В этом периоде дети пробуют все, что им интересно, на вкус, активно развивается тактильная чувствительность.

Период от трех до семи лет играет большую роль в психологической адаптации ребенка и связан, как правило, с закладкой личностных качеств и характера ребенка, развитием механизмов поведения. Происходит своеобразное копирование модели поведения родителей, которые являются для него примером. Большое значение для дальнейшей социализации играет развитие речи, что позволяет ребенку вливаться в коллективы сверстников. В этом возрасте большое значение играет количество времени, уделяемое родителями не только на воспитание, но и на времяпрепровождение. Отрицательное влияние на дальнейшее оказывает отвлечение малыша современными гаджетами, которые не только не ускоряют интеллектуальное развитие, но и могут значительно замедлить его.

Возраст от 6 до 14-16 лет является серьезным периодом, фактически определяющим дальнейший жизненный путь ребенка. В этом временном периоде огромное количество информации, полученной ребенком формирует кругозор, развивает эрудированность, позволяет составить основные понятия о поведении в обществе, что играет большое значение не только для детской адаптации, но и взрослой. В ряде случаев, при наличии предрасположенности к развитию психологических нарушений, требуется особый подход к воспитанию ребенка, целью которого будет максимально возможная компенсация отклонений в поведении.

Сложности при воспитании ребенка могут возникать во время полового созревания, биологической основой которого является изменение гормонального фона и переосмысление жизненных ценностей и формирование собственных взглядов. Может наблюдаться изменение поведения, дети думают, что их не понимают.

Социальная адаптация ребенка в возрасте от 16 до 18 лет играет большое значение в связи с выбором будущей профессии и поступлением в высшие учебные заведения, что практически определяет дальнейший жизненный путь.

Наибольшее значение в возрасте от 18 до 65 лет для человека играет приспособление к самостоятельной жизни в социуме, что включает профессиональную адаптацию и создание семьи – базовой ячейки современного общества. Для многих людей такая серьезная перестройка жизни становится серьезным стрессом, побороть который получается далеко не у всех, что приводит к большому количеству разводов, причинами которых могут стать:

• зависимость от психоактивных веществ одного из супругов, которая становится самой частой причиной распада и наблюдается в 41% случаев;
• отсутствие собственного жилья – 14% случаев;
• вмешательство сторонних лиц в семейную жизнь – 14 % случаев;
• отсутствие детей приводит к распаду брака в 8% случаев;
• раздельное проживание, в том числе по служебным или судебным обязательствам – 8%;
• инвалидность одного из супругов – 1%.

Профессиональная адаптация важна для материального обеспечения созданной семьи, воспитания детей и оказывает большое влияние на достижение психологического комфорта. Также, стабильный, хороший доход позволяет человеку правильно питаться, отдыхать, заниматься спортом и следить за состоянием своего здоровья.

Адаптация пожилых

Особенности адаптации у человека старше 65 лет связаны с физиологическим старением многих систем, что требует от них более тщательного контроля за состоянием своего здоровья с соблюдением следующих рекомендаций:

• снижения больших физических нагрузок;
• увеличения расстояния, проходимого ежедневно;
• своевременного посещения врача и точного соблюдения рекомендаций;
• правильного и здорового питания.

Проблемы адаптации у пожилых людей нередко могут быть связаны с возрастной адаптацией – когда наступает глубокий психологический кризис. На его возникновение оказывают влияние факторы:

• анализ прожитой жизни (происходит оценка прошлого, настоящего и будущего);
• проблемы со здоровьем;
• изменение привычного уклада жизни.

Как правило, в пожилом возрасте хронические заболевания, сопровождающиеся тяжелыми осложнениями, встречаются практически у каждого пациента, что значительно повышает риск инвалидизации. Так, согласно статистическим данным, более 80% людей в возрасте старше 75 лет имеют те или иные нарушения, приводящие к нарушению ежедневной жизнедеятельности. Инвалидность всегда становится серьезным потрясением для пациента, в связи с чем психологическая адаптация, позволяющая справиться с переживаниями и новым образом жизни, просто необходима.

В 75% случаев хроническими заболеваниями, приводящими к инвалидности, являются болезни:

• сердечно-сосудой системы;
• злокачественные опухоли;
• нервной системы;
• психические нарушения;
• опорно-двигательного аппарата;
• органов дыхания.

Имеются определенные особенности адаптации у человека пожилого возраста, которые связаны с тем, что большинство из них – одиноко проживающие люди, что существенно осложняет реабилитацию и приспособление к новым условиям жизни.

Можно выделить следующие виды адаптации организмов:

• биологический;
• физиологический;
• социальный.

Как правило, эти виды адаптации организмов оказывают значительное влияние на жизнь не только человека, но других живых существ, позволяя им существовать и оставлять потомство.

Биологическая адаптация

В основе биологической адаптации лежит постоянное изменение морфофункциональных и поведенческих характеристик, что позволяет приспособиться условиям обитания в определенном месте обитания и обеспечить наилучшую выживаемость не только по сравнению с другими видами, но и по сравнению с особями своей популяции. В итоге жизнеспособные особи оставляют потомство, что позволяет виду существовать в дальнейшем, в то время как не приспособленные особи либо меняются дальше, либо исчезают.

Для осуществления биологического вида адаптации организмов требуется взаимодействие внутренних характеристик организмов (отвечающих за приспособление) и внешних (факторы окружающей среды, к которым следует приспособиться).

Примерами биологической адаптации могут служить:

• приспособление к новым условиям обитания;

При изменении условий обитания с живыми существами могут произойти следующие вещи:

смена среды обитания, генетические перестройки, позволяющее приспособиться к новым условиям и исчезновение вида.

Цикличная смена среды обитания представлена, как правило, у птиц и некоторых обитателей океана, которые в определенное время года перемещаются на новое место.

Генетические перестройки приводят к изменению состава популяции под влиянием естественного отбора. В ряде случаев благодаря им живые организмы приобретают новые особенности. Генетические изменения могут приводить к изменению как видимых структур, так и могут существенно влиять на физиологические процессы. В связи с тем, что место обитания подвержено постоянным изменениям, процесс адаптации происходит непрерывно. Однако, возможны ситуации, когда среда изменяется быстрее, чем к ней приспосабливаются организмы, так и наоборот. Если у вида не получается приспособиться к новым условиям, происходит его вытеснение из биотопа более адаптированными существами.

Как правило, из этих возможных исходов лишь генетические перестройки являются истинной биологической адаптацией.

• коадаптации;

Явление коадаптации обусловлено тесным сосуществованием видов и наблюдается, когда появление нового признака у одного организма значительно повышает адаптационные возможности второго. Примером может служить взаимодействие между насекомыми и цветущими растениями.

В основе мимикрии лежит мутационная изменчивость, позволяющая живым организмам быть похожими друг на друга. Это значительно расширяет возможности живых организмов. Примером могут служить как безобидные насекомые, по окраске напоминающие опасных, так и любые живые существа, окраска которых позволяет им не выделяться на фоне окружающей среды (хамелеон, тигр, леопард).

• преадаптация;

Преадаптацией называют возможный механизм развития новых органов из ранее не функционирующих или выполняющих другие задачи. В основе лежит идея, что невозможно появление сложного органа, который бы идеально выполнял возложенную на него функцию. Также преадаптация позволяет объяснить, как происходит смена функций органов в течение эволюции. Суть теории в том, что у организма имеются зачатки органа или орган, который не функционирует или выполняет другую функцию, однако изменение условий окружающей среды приводит к тому, что орган начинает выполнять другую задачу, более важную для выживания. В такой ситуации подключается естественный отбор, который позволяет отобрать особей, наиболее приспособленных к новым условиям.

• акклиматизация.

Адаптация организмов к новым условиям среды, которая происходит при их искусственном или естественном территориальном перемещении с формированием стабильных, самовоспроизводящихся групп, называется акклиматизацией. Это достигается путем расширения своих адаптационных возможностей и эволюционного отбора. Так, коренные обитатели Крайнего Севера имеют хорошую устойчивость к низким температурам, в то же время обитатели пустынь способны переносить не только высокие температуры, но и продолжительное отсутствие воды. Некоторым живым организмам для адаптации к условиям среды пришлось перейти на ночной образ жизни.

Если население не способно к перемещению или развитию новых качеств, способных повысить жизнеспособность, происходит его вымирание в этом регионе. Для полного исчезновения вида смертность должна преобладать над рождаемостью, тогда, спустя какое-то время, популяция особей исчезнет.

Если же процесс адаптации у каких-то видов еще не закончен, это может серьезно сказываться на биоценозе в целом даже при отсутствии изменений в окружающей среде.

Имеются некоторые особенности адаптации у человека, как вида, что связано с наличием абстрактного мышления, позволяющего моделировать сложные ситуации, и предусматривать возможные варианты их развития. В дальнейшем, это стало основой для формирования науки. Способность к образному мышлению позволила значительно расширить возможности человеческой популяции за счет создания сложных приспособлений, позволяющих практически полностью избавиться от воздействия внешних факторов окружающей среды, определяющих направление эволюционного процесса. Так, человек смог достигнуть дна океана, посетить космос, хотя его организм абсолютно не приспособлен к нагрузкам, возникающим в таких условиях. Современный уровень развития медицины также позволил значительно корректировать препятствия для качественной жизни человека и существенно продлить его жизнь.

Таким образом, особенностью адаптации у человека к условиям внешнего мира является некоторая обособленность, по сравнению с другими живыми организмами, а на выживаемость и продление рода в большей степени оказывают влияние социальные качества.

Физиологическая адаптация организмов

Живые существа являются сложным саморегулирующимся механизмом, который существенно зависит от влияния факторов окружающей среды, постоянные изменения которой, как правило, приводят к нарушению равновесия между теми или иными процессами, протекающими в организме. Таким образом, физиологическая адаптация организмов заключается в адекватной реакции на внешние раздражения путем регулирования внутренних процессов.

Интерес к изучению механизма физиологической адаптации организмов возник еще у Чарльза Дарвина, который изучал совпадения и различия в эмоциональных реакциях у людей и животных. В дальнейшем, Волтер Бредфорд Кеннон открыл влияние симпато-адреналовой системы на мобилизацию организма при стрессовом воздействии. Работа Павлова и его учеников доказала общность внутренних нарушений у живых организмов в условиях длительного воздействия чрезвычайного раздражителя.

Однако, фундаментальную роль в формировании понятия о роли процессов адаптации сыграла концепция о постоянстве внутренней среды организма, выдвинутая Клодом Бернаром, сутью которой было мнение о том, что любые внешние воздействия окружающей среды мгновенно компенсируются живым организмом. Его концепция в дальнейшем служила основой трудов Волтера Бредфорда Кеннона о гомеостазе – способности организма сохранять постоянство внутренней среды. По сути, физиологическая адаптация организмов является синонимом гомеостаза.

В подтверждение идей о роли гомеостаза, были проведены исследования Гансом Селье, основанные на изучении адаптационного синдрома (каскада изменений, происходящих в организме в ответ на стресс), что привело к выявлению общих тенденций, подтверждающих, что организм вне зависимости от природы воздействия старается компенсировать возникшие последствия.

Компонентами организма, позволяющими осуществлять физиологическую адаптацию организмов, являются:

• нервная система;
• гуморальная система;
• буферные системы.

Согласно уставу ВОЗ, здоровьем принято считать состояние полного физического, духовного и социального благополучия, а не только отсутствие различных патологий. Глупо было бы отрицать влияние процессов, происходящих в детском возрасте, на дальнейшую судьбу организма. Также следует разделять на психологическое и физическое.

Детская психологическая адаптация состоит в вырабатывании собственного отношения к обществу, моральных и духовных качеств, что в будущем серьезно сказывается на взаимодействии с другими людьми. Особую сложность представляют сироты и дети, выросшие в неблагополучных семьях, что в большинстве случаев сопровождается получением тяжелых психологических травм, сохраняющихся до конца жизни.

В более старшем возрасте на ребенка значительное влияние оказывает коллектив, в котором он проводит время. В связи с этим рекомендуется после школы занимать ребенка секциями, художественными кружками или помочь ему найти другие увлечения, которые будут помогать ему развиваться.

Детская адаптация к окружающему миру, направленная на достижение физического здоровья, включает в себя окончательное созревание систем организма, на что оказывают влияние факторы внешней среды.

Сложно не вспомнить о важности детского питания, особенно в течение первого года после рождения, что является важным условием для правильного развития ребенка. Наиболее оптимально для этой цели подходит кормление грудью (в очень редких случаях может быть противопоказано). Это связано с большим содержанием не только энергетических и пластических веществ, обеспечивающих растущий детский организм всем необходимым, но и факторов иммунной защиты, играющих огромную роль в первый год жизни ребенка, пока длится период адаптации к контакту с многочисленными чужеродными бактериями.

Также большую роль на формирование физического и духовного здоровья оказывает проведение закаливания, начинать которое следует с раннего возраста. Закаливанием называют метод физиотерапии, при котором используется частое повторное воздействие природных факторов с целью повысить функциональные резервы организма.

К используемым природным факторам относят:

• воздух;
• солнечные лучи;
• низкие или высокие температуры;
• низкое атмосферное давление.

При редком воздействии этих факторов в организме происходит запуск сложного физиологического комплекса ответных реакций, направленных на компенсацию возникших изменений. Регулярное непродолжительное воздействие тех же факторов низкой интенсивности позволяет организму адаптироваться к ним, что сопровождается уменьшением выраженности системной реакции совместно с улучшением физико-химического состояния клеток, функционирования всех органов и систем. К положительным сторонам закаливания можно отнести повышение работоспособности, снижение заболеваемости, улучшение самочувствия. Длительные перерывы в закаливании приводят к снижению его эффективности или исчезновению эффекта.

Как правило, закаливание ребенка в возрасте до года проводят с помощью воздушных ванн в течение непродолжительного промежутка времени (порядка нескольких минут). Хорошим закаливающим эффектом обладает ежедневное купание, что положительно сказывается на эмоциональном состоянии и иммунной защите ребенка. Детям после трех лет, если уровень адаптации к воздействию внешних факторов достаточно высок, в ряде случаев разрешается проведение контрастных закаливающих процедур.

В ряде случаев проведение закаливания может быть противопоказано, поэтому перед его проведением следует проконсультироваться со специалистом.

Система адаптации организма к инфекционным заболеваниям

У человеческого организма имеется система адаптации организма, позволяющая ему бороться с инфекционными заболеваниями, называемая иммунитетом. Цель этой системы – защита организма от генетически чужеродных агентов и поддержание гомеостаза на клеточном и молекулярном уровнях организации.

Иммунитет является важной системой адаптации организма, позволяющей поддерживать генетическую целостность организма в течение всей его жизни вне зависимости от количества и интенсивности факторов внешней среды, окружающей его. Благодаря иммунитету сложно организованные организмы приобрели возможность к существованию.

В основе системы иммунитета лежат клеточный и гуморальный компоненты.

К клеточному компоненту иммунной защиты относят все клетки, связанные с осуществлением генетической стабильности организма (макрофаги, NK-клетки, лимфоциты, нейтрофилы, базофилы, эозинофилы). К гуморальному компоненту иммунной системы относят систему комплемента, антитела и различные вещества, препятствующие инвазии чужеродных организмов в органы и ткани организма.

Выделяют врожденный и адаптивный виды иммунитета.

Под врожденным иммунитетом подразумевают эволюционно выработанную защиту, позволяющую распознавать и уничтожать чужеродные агенты, попавшие внутрь организма благодаря выявлению общих для них признаков. За врожденный иммунитет отвечают кожные и слизистые покровы, выполняющие барьерную функцию, лизоцим, система комплемента, макрофаги и NK-клетки, атакующие любой чужеродный материал, не соответствующий генетическим характеристикам собственного организма.

Приобретенный иммунитет является сложной системой адаптации организма к окружающей среде, в которой большое количество вирусов, бактерий и грибков, не способных существовать без других живых существ. От врожденного иммунитета, приобретенный отличается способностью к распознаванию индивидуальных антигенов, что приводит к развитию сложного ответа, с вовлечением гуморального и клеточного компонентов иммунной системы. Для этого вида защиты организма характерно наличие иммунологической памяти, позволяющей при повторной встрече реагировать быстрее и эффективнее.

Приобретенный иммунитет разделяют на активный и пассивный.

Развитие активного иммунитета является частью самостоятельной адаптации организмов к условиям среды и происходит путем контакта с чужеродным агентом (при болезни или вакцинации), что сопровождается появлением не только защитной реакции, но и иммунологической памяти.

Пассивный иммунитет возникает при передаче готовых антител при введении их в организм:

• внутривенно;
• с молоком матери;
• через плаценту.

Также иммунитет, как система адаптации организма к меняющимся условиям внешней и внутренней среды, является важнейшей защитой от онкологических процессов, осуществляя выявление и уничтожение дефектных клеток. Поэтому иммуносупрессия значительно повышает риск развития злокачественных образований.

В современном обществе проблемы при адаптации организма человека к условиям внешней среды сведены к минимуму, что связано с тесным переплетением природных и техногенных факторов.

Однако, высокая распространенность технологий имеет и обратную сторону медали – так, все большее распространение приобретает малоподвижный образ жизни, что значительно усугубляет прогноз в отношении сердечно-сосудистых заболеваний. Люди мало двигаются и обильно питаются, что стало причиной увеличения ожирения. Так, согласно статистике, более 39% людей старше 18 лет имеют избыточный вес, а страдают от ожирения еще 13%. Повышение массы тела значительно повышает риск прогрессирования таких заболеваний, как артериальная гипертензия, сахарный диабет, атеросклероз, которые в совокупности существенно уменьшают продолжительность жизни и повышают нагрузку на общественное здравоохранение, связанную с их лечением. В связи с этим регулярные физические нагрузки должны стать частью жизни как можно большего количества людей. Однако, сложно представить, что неподготовленный человек способен с первых же дней занятий показывать те же результаты, что и профессиональные спортсмены в связи с тем, что требуется определенная адаптация организма к физическим нагрузкам.

Механизм адаптации организма к нагрузкам заключается в последовательности изменений, происходящих в ответ на стрессовое воздействие или раздражение, возникающее в момент физического напряжения. Задача этого процесса адаптации организма – приспособление к нагрузкам, которое происходит при любой методике выполнения тех или иных упражнений, вне зависимости от поставленной цели.

Следует знать, какие изменения происходят в процессе адаптации организма к нагрузкам. Для организма физическая нагрузка является раздражителем, который вызывает соответствующую реакцию центральной нервной системы. Это проявляется выбросом адреналина из коры надпочечников, что приводит к увеличению частоты сердечных сокращений и вентиляции легких за счет учащения дыхания. Такая реакция является общей для любого раздражителя – психологического стресса или физической нагрузки и позволяет организму адаптироваться к работе иных условиях. После определения источника раздражения наблюдается относительно устойчивое состояние, при котором выброс адреналина снижается и стабилизируется, сопровождаясь специфическими в отношении причины раздражения, реакциями.

Так, если причиной изменений стала физическая нагрузка, происходит перестройка организма с целью обеспечения мышц необходимым количеством питательных веществ и кислорода. Запуск процессов, направленных на компенсацию изменений происходит в устойчивом состоянии. Далее, пока система равновесна и потребность в энергии, затрачиваемой при физических нагрузках соответствует имеющимся возможностям организма существенных перемен не происходит.

Когда же организм не справляется с возложенными на него нагрузками, начинается истощение, что требует снижения интенсивности физической работы или полный отказ от нее. Если этого не происходит, наблюдается декомпенсация систем, отвечающих за жизнеобеспечение. Описанные изменения развиваются при непродолжительном влиянии на организм и называются срочной адаптацией.

Продолжительность этого вида адаптации организмов составляет от 6 до 48 часов, что зависит от длительности и интенсивности нагрузки. В основе же долгосрочной адаптации лежит регулярное повторение средней по интенсивности нагрузки, что позволяет увеличить эффективность компенсаторных реакций. Это обусловлено частичным сохранением изменений, вызванных срочной адаптацией и их закреплением путем систематических повторений.

Описанные выше изменения можно применить на практике путем проведения тренировок, если соблюдать основные принципы: регулярность, доступность и постепенность.

В первую очередь для закрепления и развития компенсаторных возможностей необходимо соблюдать принцип регулярности. Так, однократная нагрузка приводит к однократным физиологическим изменениям, которые наблюдаются до 48 часов. Поэтому, если человек хочет добиться повышения эффективности процессов, вызывающих эти изменения и закрепить их, то перерыв между тренировками не должен составлять более двух суток. Если не соблюдать этот принцип, то по истечении 48 часов организм возвращается в исходное состояние, что не позволяет закрепить полученные адаптационные сдвиги.

В основе принципа доступности лежит адекватная оценка имеющихся компенсаторных возможностей организма. Так, многие нетренированные люди считают, что они ничем не хуже спортсменов, в связи с чем пытаются показать хорошие результаты с первых тренировок. Однако, организм нетренированного человека не способен переносить большие нагрузки, что связано с достаточно ограниченным функционированием энергетических систем организма, потенциал которых можно раскрыть лишь при регулярных, правильных тренировках. Проявляются попытки тем, что если значительные нагрузки у адаптированных к ним людей вызывают устойчивое состояние, то те, у кого период адаптации только начался, переходят сразу в фазу истощения, что чревато не только декомпенсацией в работе органов и систем, но и тяжелыми повреждениями внутренних органов.

Постепенность в достижении поставленных задач при регулярных тренировках является важным условием. Так, как известно, закрепление и развитие адаптационных сдвигов возможно лишь в фазе устойчивого состояния, в связи с чем необходимо наблюдать за внешними проявлениями организма, повышая нагрузки постепенно, до наступления фазы истощения.

Несоблюдение вышеупомянутых принципов может не только сделать проведение тренировок бессмысленным, но и навредить организму.

Кроме того, при ряде заболеваний физические нагрузки могут привести к тяжелым последствиям, поэтому перед выбором спортивного направления рекомендуется посетить врача, который, с учетом имеющихся противопоказаний, сможет порекомендовать род занятий.

Адаптация организмов к условиям среды

Адаптация организмов к условиям окружающей среды хорошо прослеживается у живых существ. Как правило, приспособление к конкретному месту обитания является необходимым условием для выживания.

Проследить механизмы адаптации организма живых существ к условиям окружающей среды можно на примере рас человека, формирование которых происходило на протяжении сотен и тысяч лет в соответствии с ареалом обитания.

Можно выделить:

• европеоидную расу;
• негроидную расу;
• монголоидную расу;
• американоидную расу;
• австрало-веллоидную расы.

Выделение расовых признаков стало возможным после развития земледелия, что позволило за относительно незначительный промежуток времени увеличить численность и ареал распространения людей. В дальнейшем, механизм адаптации организма действовал так, что некоторые особи человеческого вида, имеющие черты, делающие их более приспособленными в конкретных климатических условиях, выживали гораздо чаще, что привело формированию рас. Однако, для формирования новой расы, территория должна была быть ограничена, чтобы не происходило смешивания и размывания признаков, что в настоящее время практически невозможно в связи с прогрессивным развитием инфраструктуры по всему миру.

Можно выделить ряд признаков, согласно которым происходила эволюция человеческого вида.

У европеоидной расы кожа светлая, хотя у их потомков, она была смуглой. Биологический смысл этого явления в улучшении синтеза витамина D, низкое образование которого в условиях плохой освещенности чревато развитием рахита.

Негроиды представлены сочетанием как минимум четырех рас. Пигментированная кожа позволяет им ограничивать количество солнечного излучения, которое в больших количествах приводит к ее повреждению, а в ряде случаев – и к онкологическим заболеваниям. Кучерявые волосы также играют большую роль в адаптации организма человека к высоким температурам, создавая теплоизолирующий слой, предохраняющий от перегрева головной мозг.

Еще одним примером может быть наличие у монголоидной расы эпикантуса – особой складки в углу глаза, ролью которого в адаптации организма человека была защита глазного яблока от ветров и избыточного освещения.

Период психологической адаптации человека в новом коллективе определяется индивидуальными характеристиками индивида и особенностями социальной структуры. Так, у человека происходит усвоение новых образцов поведения, ценностей, социальных норм, что позволяет ему вливаться в общество и успешно функционировать в нем.

Продолжительность периода адаптации организма к физическим нагрузкам определяется способностями определенного индивида и сложностью поставленной задачи. Также значительное влияние оказывает стремление человека добиться поставленных цели, что позволяет мобилизовать все свои силы. Однако, следует помнить о том, что даже максимальные уровни адаптации в ряде случаев не позволяют достигнуть желаемого.

Социальная адаптация

Под социальным процессом адаптации понимают активное приспособление индивида к социальной среде.

Возможно три варианта социальной адаптации в обществе:

• нормальную (человек не выделяется из коллектива, подчиняясь правилам, нормам и следуя общепринятым принципам);
• девиантную (человек адаптирован, но нарушает принятые ценности и нормы поведения);
• патологическую (приспособление осуществляется благодаря патологическим формам поведения, связанными с различными нарушениями психики).

Психологическая адаптация

Психологическая адаптация заключается в обеспечении нормального функционирования всех структур психики под влиянием внешних факторов. Результатом эффективной работы этой области сознания является принятие обдуманных решений, прогнозирование событий, а также активные действия по преобразованию окружающего мира с учетом своих интересов и способностей.

В зависимости от направленности адаптивных процессов, выделяют тенденции:

• приспособительную (организм приспосабливается к условиям);
• преобразующую (организм изменяет среду в соответствии с его потребностями).

По проявлениям психологической адаптированности, можно выделить:

• внутреннюю (происходит структурное преобразование внутренних структур в соответствии с ожиданиями социума);
• внешнюю (поведение соответствует ожиданиям общества, однако внутренней перестройки не происходит);
• смешанную (частично изменяются личностные ценности и нормы, сохраняя свое «я»).

Под профессиональной адаптацией понимают процесс вливания человека в трудовую среду с приспособлением к ней для продуктивной деятельности.

На этот процесс оказывают влияние внешние (особенности трудовой деятельности, социальные условия и система отношений между сотрудниками) и внутренние (адаптационные возможности и мотивация) факторы.

Профессиональная адаптация имеет ряд направлений:

• профессионально-деятельностное (приспособление к самой деятельности);
• организационно-нормативное (усвоение организационных норм, правил);
• социально-профессиональное (изменение социального поведения на основе профессиональных функций – врач, учитель);
• социально-психологическое (усвоение неформальных правил поведения в обществе).

Проблемы адаптации могут возникать при несоответствии ожиданий молодого специалиста реалиям профессиональной деятельности. Это вызывает значительные сложности при встрече с препятствиями, в связи с чем формирование адекватного образа профессиональной деятельности в сознании специалиста еще во время обучения играет большое влияние.

Проблемы адаптации в обществе

Если человек способен жить в обществе, иметь семью и содержать ее, то его считают нормальным. Однако, понимание “нормальности” может отличаться в соответствии с возрастом или контингентом лиц. Проблемы адаптации могут возникать при несоблюдении человеком принятых норм, ценностей, индивидуальных особенностях индивида. Так, если человек застенчив по своей натуре, то и на рабочем месте он не сможет активно проявлять себя.

Сколько продолжается процесс адаптации в обществе

Как ни удивительно, но окружение человека на протяжении всей жизни непрерывно изменяется, требуя постоянного приспособления к новым условиям, будь то учеба в высшем образовательном учреждении или профессиональная адаптация на новой работе. В связи с этим можно сказать, что процесс адаптации в обществе происходит непрерывно.

В соответствии с возрастом, выделяют уровни адаптации в обществе:

• первичный (от рождения до становления личности);
• вторичный (происходит при перестройке личности в соответствии с требованиями социума).

Для внутренних изменений в организме, советский физиолог П.К. Анохин ввел понятие функциональной системы, в основе которого лежит сочетание процессов и механизмов их развития, направленных на устранение последствий внешних воздействий. Как правило, задействуется путь, позволяющий наиболее рационально вывести организм из стрессовой ситуации. К таким системам относят иммунитет, биологические ритмы, физические нагрузки.

Если же рассматривается существование человека в социуме, то вне зависимости от того, какой вид социальной адаптации – первичная или вторичная, осуществляется, он включает в себя три фазы:

• освоения социальных ценностей и норм, что позволяет личности относиться к обществу;
• стремления личности к персонализации, воздействия на других членов общества;
• интеграции индивида в конкретную социальную группу, в которой он себя реализует.

Уровни адаптации

Выделяют ряд уровней, на которых осуществляются механизмы адаптации организма:

• биохимический (на этом уровне адаптации происходят ферментативные реакции);
• физиологический (на котором происходит нейро-гуморальная регуляция функций органов);
• морфоанатомический (наличие особенностей, связанных с особенностями жизни);
• поведенческий (создание семьи, поиск жилья);
• онтогенетический (изменение скорости индивидуального развития).

Адаптация организма к физическим нагрузкам и скоординированность действий в группе издавна были необходимы для выживания в суровых условиях окружающей среды. Так, охота на животных, постройка жилища и даже возделывание земли требовали от человека колоссальных затрат сил. В настоящее время потребность в использовании физической силы практически сведена к минимуму – технологии практически избавили человека от этого. Подъем на верхние уровни многоэтажного дома можно осуществить с помощью лифта, тяжелую работу по возделыванию земли берет на себя техника. В настоящее время у человека имеется возможность даже выхода в космос – среду, в которой отсутствует кислород. Таким образом, в настоящее время проблемы адаптации организма человека к условиям внешней среды практически сведены к минимуму в отличие от тех времен, когда окружающая людей природа определяла направление эволюции и в настоящее время все большее влияние на качество жизни оказывает социальный фактор.

Тем не менее, проблемы при адаптации организма человека к новым условиям окружающей среды могут возникнуть и в настоящее время. Так, в последнее время отмечается тенденция к урбанизации – росту крупных городов, что приводит к увеличению процента городского населения во всем мире. Проживание в больших городах сопряжено с высокими информационными и интеллектуальными нагрузками, что неминуемо приводит к усталости и эмоциональным стрессам. Постоянный стресс не только существенно снижает качество жизни, но и предрасполагает к развитию невротических, сердечно-сосудистых и эндокринных болезней.

Также, согласно проведенным исследованиям, высокие эмоциональные и физические нагрузки стали причиной развития артериальной гипертонии у лиц трудоспособного и пожилого возрастов. Особенно отчетливо прослеживалась связь с нарушением материального положения, что говорит о тесной связи качества жизни с состоянием организма.

Жизнь в условиях городской среды нередко сопряжена с многочисленными неудачами, что при нарушении психологической адаптации организма человека проявляется многочисленными срывами, сильнейшими стрессами, нередко летальными исходами в результате суицида или нарушений кровообращения.

Также необходима адаптация организма человека в условиях городской среды к вредным химическим веществам, появление которых связано с производственной или бытовой деятельностью человека (выбросы свинца). Для этого требуется ежегодное прохождение диспансеризации, а также регулярные физические нагрузки в сочетании с закаливанием, что значительно может повысить адаптивные возможности организма.

Обратимы ли процессы адаптации организма

Любые процессы адаптации организма происходят в рамках заложенной при рождении генетической программы, в связи с чем при попадании в определенные условия окружающей среды как максимальное развитие, так и полная деградация какого-либо признака возможна лишь в определенных пределах. Так, человек может регулярно заниматься спортом, что приведет к хорошей физической форме и высокой выносливости, однако прекращение занятий в сочетании с нарушением питания вызовет практически полный возврат к начальному состоянию организма.

Если же рассматривать процессы адаптации организма в рамках эволюции вида, то приобретение новых признаков с каждым последующим поколением, при негативном или отсутствии влияния на выживаемость новые качества могут как бесследно утрачиваться, как бесполезные, так и возникать вновь, в результате новых мутаций.

Адаптации – различные приспособления к среде обитания, выработавшиеся у организмов в процессе эволюции. Адаптации проявляются на разных уровнях организации живой материи: от молекулярного до биоценотического. Способность к адаптации – одно из основных свойств живой материи, обеспечивающее возможность ее существования. Адаптации развиваются под действием трех основных факторов: наследственность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор.

Существуют три основных пути приспособления организмов к условиям окружающей среды: активный путь, пассивный путь и избегание неблагоприятных воздействий.

Активный путь – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять все жизненные функции организма, несмотря на отклонения фактора от оптимума. Например, поддержание постоянной температуры тела у теплокровных животных (птиц и млекопитающих), оптимальной для протекания биохимических процессов в клетках.

Избегание неблагоприятных воздействий – выработка организмом таких жизненных циклов и поведения, которые позволяют избежать неблагоприятных воздействий. Например, сезонные миграции животных.

Пассивный путь – подчинение жизненных функций организма изменению факторов среды Покой может быть разным по глубине и продолжительности, многие функции организма при этом ослабевают или не выполняются совсем, так как уровень обмена веществ падает под влиянием внешних и внутренних факторов. При глубоком подавлении обмена веществ организмы могут вообще не проявлять видимых признаков жизни. Полная временная остановка жизни получила название анабиоза . В состоянии анабиоза организмы становятся устойчивыми к разнообразным воздействиям. В сухом состоянии, когда в клетках оставалось не более 2% воды в химически связанном виде, такие организмы, как коловратки, тихоходки, мелкие нематоды, семена и споры растений, споры бактерий и грибов выдерживали пребывание в жидком кислороде (-218,4 °С), жидком водороде (-259,4 °С), жидком гелии (‑269,0°С). Всякий обмен веществ прекращен. Анабиоз достаточно редкое явление и является крайним состоянием покоя в живой природе, состояние анабиоза возможно лишь при почти полном обезвоживании организмов. Гораздо шире распространены в природе другие формы покоя, связанные с состоянием пониженной жизнедеятельности в результате частичного угнетения метаболизма. Формы покоя в состоянии пониженной жизнедеятельности делят на гипобиоз (покой вынужденный ) и криптобиоз (покой физиологический ) . При гипобиозе торможение активности, или оцепенение, возникает под прямым давлением неблагоприятных условий (при недостатке тепла, воды, кислорода и т. п.) и прекращается почти сразу после того, как эти условия возвращаются к норме (некоторые морозостойкие виды членистоногих (коллемболы, ряд мух, жужелицы и др.) зимуют в состоянии оцепенения, быстро оттаивая и переходя к активности под лучами солнца, а затем вновь теряют подвижность при снижении температуры). Криптобиоз – принципиально другой тип покоя, он связан с комплексом физиологических перестроек, которые происходят заблаговременно, до наступления неблагоприятных сезонных изменений, и организмы оказываются к ним готовы. Криптобиоз широко распространен в живой природе (характерно, например, для семян растений, цист и спор различных микроорганизмов, грибов, водорослей, спячка млекопитающих, глубокий покой растений). Состояния гипобиоза, криптобиоза и анабиоза обеспечивают выживание видов в природных условиях разных широт, часто экстремальных, позволяют сохранять организмы в течение длительных неблагоприятных периодов, расселяться в пространстве и во многом раздвигают границы возможности и распространенияжизни в целом.

Обычно приспособление вида к среде осуществляется тем или иным сочетанием всех трех возможных путей адаптации.

Основные механизмы адаптации на уровне организма:

Биохимические адаптации – изменения во внутриклеточных процессах (например, смена работы ферментов или изменение их количества).

Морфо-анатомические адаптации – изменения в строении организма (например, видоизменение листа в колючку у кактусов для снижения потерь воды, яркая окраска цветков для привлечения опылителей и др.). Морфологические адаптации у растений и животных приводят к образованию определенных жизненных форм.

Физиологические адаптации – изменения в физиологии организма (например, способность верблюда обеспечивать организм влагой путем окисления запасов жира, наличие целлюлозоразрушающих ферментов у целлюлозоразрушающих бактерий и др.).

Этологические (поведенческие) адаптации – изменения в поведении (например, сезонные миграции млекопитающих и птиц, впадение в спячку в зимний период, брачные игры у птиц и млекопитающих в период размножения и др.). Этологические адаптации характерны для животных.

Приспособления организмов к окружающей среде носят название адаптации. Под адаптациями понимаются любые изменения в структуре и функциях организмов, повышающие их шансы на выживание.

Известно два типа адаптации: генотипическая и фенотипическая.

По определению Большой медицинской энциклопедии (БМЭ): «…генотипическая адаптация возникает вследствие отбора клеток с определенным генотипом, обуславливающим выносливость». Это определение не безупречно, так как оно не отражает того, к какому виду нагрузок относится выносливость, так как в большинстве случаев, приобретая одни преимущества, живые организмы теряют другие. Если, например, растение хорошо переносит жаркий засушливый климат, то, скорее всего, оно будет плохо переносить холодный и влажный.

Что же касается фенотипической адаптации, то к настоящему времени нет строгого определения этого термина.

По определению БМЭ «… фенотипическая адаптация возникает как защитная реакция на действие повреждающего фактора».

По определению Ф.З. Меерсона «Фенотипическая адаптация - развивающийся в ходе индивидуальной жизни процесс, в результате которого организм приобретает отсутствующую ранее устойчивость к определенному фактору внешней среды и таким образом получает возможность жить в условиях, ранее не совместимых с жизнью…».

Способность к адаптациям - одно из основных свойств жизни вообще, так как обеспечивает и саму возможность ее существования, возможность организмов выживать и размножаться. Адаптации проявляются на разных уровнях: от биохимии клеток и поведения отдельных организмов до строения и функционирования сообществ и экологических систем. Адаптации возникают и развиваются в ходе эволюции видов.

Механизмы адаптации

Основные механизмы адаптации на уровне организма:

1) биохимические - проявляются во внутриклеточных процессах, как, например, смена работы ферментов или изменение их количества;

2) физиологические - например, усиление потоотделения при повышении температуры у ряда видов;

3) морфо-анатомические - особенности строения и формы тела, связанные с образом жизни;

4) поведенческие - например, поиск животными благоприятных мест обитания, создание нор, гнезд и т.п.;

5) онтогенетические - ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

Рассмотрим эти механизмы подробнее.

Биохимические механизмы. Животные, обитающие в прибрежной (литоральной) зоне моря, хорошо адаптированы к воздействиям неблагоприятных факторов окружающей среды и благодаря набору адаптаций способны выживать в условиях недостатка кислорода. В частности: у них развиты дополнительные механизмы потребления кислорода из окружающей среды; они способны поддерживать внутренние энергетические ресурсы организма, переключаясь на анаэробные метаболические пути; они снижают скорость своего общего метаболизма в ответ на действие низких концентраций кислорода в морской воде. Причем третий способ считается основным и одним из важнейших механизмов адаптации к недостатку кислорода для многих видов морских моллюсков. Во время периодических обсыханий, возникающих в результате приливно-отливных циклов, литоральные двустворчатые моллюски подвергаются воздействию краткосрочной аноксии и переключают свой метаболизм на анаэробный путь. Вследствие этого они считаются типичными факультативными анаэробными организмами. Известно, что интенсивность обмена у морских Bivalvia при аноксии снижается более чем в 18 раз. Снижая скорость метаболизма, гипоксия/аноксия в значительной степени влияет на ростовые и многие другие физиологические характеристики моллюсков.

В ходе эволюции морские двустворчатые моллюски выработали комплекс биохимических адаптаций, которые позволяют им переживать неблагоприятное воздействие краткосрочной аноксии. Вследствие прикрепленного образа жизни биохимические адаптации у двустворчатых моллюсков более разнообразны и выражены в большей степени, чем у свободноживущих организмов, у которых в первую очередь развиты поведенческие и физиологические механизмы, позволяющие избежать кратковременных неблагоприятных воздействий окружающей среды.

У морских моллюсков описано несколько механизмов регуляции уровня метаболизма. Одним из них является изменение скорости гликолитических реакций. Например, для Bivalvia характерно аллостерическое регулирование активности ферментов в условиях аноксии, в ходе которого метаболиты оказывают воздействие на специфические локусы ферментов. Одним из важных механизмов снижения скорости общего метаболизма служит обратимое фосфорилирование белков. Такие изменения в структуре белков вызывают значительные модификации в активности многих ферментов и функциональных белков, участвующих во всех процессах жизнедеятельности организма. Например, у Littorea littorea, как и у большинства моллюсков, устойчивых к аноксии, обратимое фосфорилирование некоторых ферментов гликолиза способствует перенаправлению потока углерода в анаэробный путь ферментативного метаболизма, а также подавлению скорости гликолитического пути.

Несмотря на то, что снижение скорости метаболизма является количественно выгодным механизмом, способствующим выживанию морских моллюсков в условиях аноксии, активация модифицированных путей метаболизма также играет важную роль в процессах адаптаций морских моллюсков к низким концентрациям кислорода в морской воде. В ходе данных реакций в значительной степени увеличивается выход АТФ и образуются некислотные и/или летучие конечные продукты, способствующие в свою очередь сохранению гомеостаза клетки в условиях аноксии.

Итак, биохимическая адаптация часто является крайним средством, к которому организм прибегает, когда у него нет поведенческих или физиологических способов избежать неблагоприятного воздействия среды.

Поскольку биохимическая адаптация - не легкий путь, часто организмам проще найти подходящую среду путем миграции, чем перестроить химизм клетки. В случае прикрепленных морских прибрежных двустворчатых моллюсков миграция к благоприятным условиям среды невозможна, поэтому у них хорошо развиты механизмы регуляции метаболизма, позволяющие им адаптироваться к постоянно изменяющейся прибрежной зоне моря, для которой характерны периодические осушения.

Физиологические механизмы. Тепловая адаптация обусловлена совокупностью специфических физиологических изменений. Главными из них являются усиление потоотделения, снижение температуры ядра и оболочки тела и уменьшение частоты сердечных сокращений при нагрузке по мере пребывания в условиях повышенной температуры (табл. 1).

Таблица 1. Адаптационные физиологические изменения у человека в условиях повышенной температуры окружающей среды

	Изменения
Потоотделение	Более быстрое начало потоотделения (при работе), т. е. снижение температурного порога потоотделения. Повышение скорости потоотделения
Кровь и кровообращение	Более равномерное распределение пота по поверхности тела. Снижение содержания солей в поте. Снижение ЧСС. Усиление кожного кровотока. Увеличение систолического объема. Увеличение объема циркулирующей крови. Снижение степени рабочей гемоконцентраций. Более быстрое перераспределение крови (в систему кожных сосудов). Приближение кровотока к поверхности тела и более эффективное его распределение по поверхности тела. Уменьшение падения чревного и почечного кровотоков (во время работы)
Терморегуляция	Снижение температуры ядра и оболочки тела в покое и при мышечной работе. Рост устойчивости организма к повышенной температуре тела
	Уменьшение отдышки

Морфо-анатомические механизмы. Так, известная всем белка обладает хорошей морфофункциональной приспособленностью, которая позволяет выжить в среде обитания. К приспособительным внешним признакам строения белки относятся следующие:

Острые загнутые когти, позволяющие хорошо цепляться, удерживаться и передвигаться по дереву;

Сильные и более длинные, чем передние, задние ноги, которые дают возможность делать белке большие прыжки;

Длинный и пушистый хвост, действующий как парашют в прыжках и согревающий ее в гнезде в холодное время года;

Острые, самозатачивающиеся зубы, что позволяет грызть твердую пищу;

Линька шерсти, которая помогает белке не замерзнуть зимой и чувствовать себя легче летом, а также обеспечивает смену маскировочной окраски.

Эти приспособительные особенности позволяют белке легко передвигаться по деревьям во всех направлениях, находить пищу и поедать ее, спасаться от врагов, делать гнездо и выращивать потомство, оставаться оседлым животным, несмотря на сезонные перепады температуры. Таким образом осуществляется взаимосвязь белки со средой обитания.

Поведенческие механизмы. Кроме примеров поисковой активности благоприятных мест обитания, научения, стратегии поведения в условиях угрозы (борьба, бегство, замирание), объединения в группы, постоянной мотивированности интересами выживания и продолжения рода, можно привести и другой яркий пример.

В естественных и экспериментальных условиях водной среды как морские, так и пресноводные виды рыб ориентируются с использованием элементов поведения. При этом происходит как пространственная, так и временная адаптация к различным факторам - температуре, освещенности, содержанию кислорода, скорости течения и др. Достаточно часто у рыб наблюдается феномен самопроизвольного выбора того или иного фактора среды, например, ориентация по градиенту температуры воды. Поведенческие механизмы ориентации рыб по отношению к температурному фактору среды часто аналогичны либо незначительно отличаются от реакции на другие факторы.

Онтогенетические механизмы. Системы онтогенетической адаптации - это фундамент, который обеспечивает выживание и успешное размножение достаточного числа особей в привычных для популяции условиях обитания. Их сохранение настолько важно для выживания видов, что в эволюции возникла целая группа генетических систем, которые призваны служить барьером, охраняющим системы онтогенетической адаптации от разрушительного воздействия тех эволюционных факторов, которые когда-то способствовали их формированию.

Различают следующие подвиды данного вида адаптации:

Генотипическая адаптация - отбор наследственно детерминированной (изменение генотипа) повышенной приспособленности к измененным условиям (спонтанный мутагенез);

Фенотипическая адаптация - при этом отборе изменчивость ограничена нормой реакции, определяемой стабильным генотипом.

У двукрылых, для которых благодаря наличию гигантских политенных хромосом слюнных желёз возможно выявление тонкой линейной структуры хромосом, часто обнаруживаются целые комплексы видов-близнецов, состоящие из нескольких, почти неразличимых морфологически, близкородственных видов. Для других зоологических видов, у которых нет политенных хромосом, столь тонкая цитологическая диагностика затруднена, но и для них на изолированных архипелагах часто можно наблюдать целые группы близкородственных видов, явно недавнего происхождения, сильно дивергировавших от общего материкового предка. Классическими примерами являются гавайские цветочницы, дарвиновы вьюрки на Галапагосских островах, ящерицы и улитки на Соломоновых островах и многие другие группы эндемических видов. Всё это указывает на возможность множественных актов видообразования, связанных с одиночными эпизодами колонизации, и на широкую адаптивную радиацию, запускающим механизмом которой послужила дестабилизация прежде устойчивого, хорошо интегрированного генома.