Рассмотрите рисунки 118-123. Какое значение для организмов имеет их способность реагировать на действие различных раздражителей? Каким образом происходит регуляция функций организма?
Любой организм способен воспринимать поступающие из внешней и внутренней среды различные сигналы (раздражители) и реагировать на них, т.е. обладает раздражимостью. Раздражителями могут быть свет, температура, звук, механическое воздействие, пищевые вещества и др. Проявление адекватных реакций организма на раздражители невозможно без согласованной работы отдельных его частей - органов, тканей и клеток. Это достигается путем регуляции, осуществляемой у всех организмов с помощью химических веществ, а у многоклеточных животных еще и благодаря нервным импульсам, т.е. рефлекторно.
Раздражимость у одноклеточных организмов. Наиболее простые формы раздражимости наблюдаются у микроорганизмов (бактерий, простейших, одноклеточных водорослей и грибов). Например, инфузория- туфелька передвигается в сторону пищи, а эвглена зеленая - к освещенной части водоема, ибо ей необходим свет для фотосинтеза. Ответные двигательные реакции одноклеточных организмов на направленно действующий раздражитель окружающей среды называют таксисами (от греч. taxis - расположение). Таксисы могут быть положительными, если организм движется в сторону действующего раздражителя, и отрицательными, если организм перемещается от него. Примером отрицательного фототаксиса служит реакция амебы на свет (рис. 118).
Рис. 118. Отрицательный фототаксис у амебы
Раздражимость и регуляция у многоклеточных растений. Растения не имеют органов чувств и не обладают нервной системой. Поэтому раздражимость у них проявляется главным образом в ростовых движениях (тропизмах, настиях), вызванных действием света, влаги, земного тяготения. Растение регулирует эти движения с помощью синтезируемых в клетках
ростовых веществ - особых химических соединений органической природы.
Рис. 119. Опыт, демонстрирующий влияние ростовых веществ на рост побега: 1 — верхушечное доминирование; 2 — удаление верхушечной почки; 3 — ветвление побега
Одни ростовые вещества оказывают стимулирующее влияние, другие - тормозят рост органов растения. Так, опытным путем было доказано, что в конусе нарастания верхушечной почки клетками образовательной ткани вырабатываются ростовые вещества, стимулирующие рост главного побега и тормозящие развертывание пазушных почек (рис. 119). Это явление называют верхушечным доминированием. Если верхушечную почку удалить, то ростовые вещества начнут вырабатываться в конусах нарастания пазушных почек, что вызывает образование у растения боковых побегов. Такой прием, известный в растениеводстве как прищипка, широко используется при выращивании культурных растений, например огурцов.
Рефлекторная регуляция и нервные системы у многоклеточных животных. Многоклеточные животные имеют нервную систему, поэтому проявление раздражимости у них носит рефлекторный характер, а регуляция осуществляется с помощью нервных импульсов. Ответную реакцию организма, осуществляемую на действующий раздражитель при участии нервной системы, называют рефлексом. Совокупность нервных образований, осуществляющих рефлекс, образует его рефлекторную дугу (рис. 120).
Рис. 120. Коленный рефлекс и схема его рефлекторной дуги: 1 — рецептор; 2 - чувствительный нейрон; 3 - центральная нервная система (спинной мозг); 4 - двигательный нейрон; 5 - рабочий орган
Наиболее примитивной нервной системой обладают кишечнополостные. Например, у пресноводной гидры (рис. 121, 1) многочисленные отростки нейронов, соединяясь друг с другом, образуют нервную сеть, пронизывающую все тело животного, поэтому такую нервную систему называют сетчатой (диффузной). Большинство животных имеют нервную систему, в которой нервные клетки сгруппированы в определенных участках тела. Так, у плоских червей скопления нервных клеток образуют головные нервные узлы, от которых вдоль тела тянется пара нервных стволов с нервными окончаниями (рис. 121, 2). Отсюда нервную систему плоских червей называют стволовой. Еще большей концентрации достигают скопления нервных клеток в нервной системе у насекомых (рис. 121, 3). У них нервные узлы расположены во всех отделах тела. Нервную систему, состоящую из нервных узлов и отходящих от них нервов, называют узловой. Сложного строения достигает нервная система у хордовых животных. Она представлена головным и спинным мозгом, образующими центральный отдел нервной системы, а также отходящими от них ко всем органам нервами, нервными окончаниями и нервными узлами, составляющими ее периферический отдел. Все части нервной системы у хордовых животных развиваются из нервной трубки, поэтому ее называют трубчатой (рис. 121, 4).
Рис. 121. Нервные системы животных: 1 — сетчатая (гидра): 2—стволовая (планария);3— узловая (майский жук); 4 — трубчатая (ланцетник)
Наиболее сложное строение у позвоночных животных в нервной системе имеет головной мозг. Он состоит из пяти отделов: переднего, промежуточного, среднего, мозжечка и продолговатого. Отделы головного мозга развиты у разных позвоночных животных неодинаково (рис. 122). У рыб все отделы головного мозга примерно одной величины, за исключением мозжечка, отвечающего за координацию движений. Земноводные имеют более крупный передний мозг, в котором заметны парные большие полушария. Эта часть головного мозга отвечает за работу органов чувств, что обусловливает лучшее, чем у рыб, развитие у земноводных органов зрения, обоняния и слуха. Мозжечок у земноводных, наоборот, развит хуже, что связано со значительным однообразием и простотой их движений. Головной мозг пресмыкающихся отличается от головного мозга земноводных более крупными общими размерами. Более интенсивные, в сравнении с земноводными, движения пресмыкающихся привели к дальнейшему развитию у них переднего мозга и мозжечка. У птиц эти отделы головного мозга развиты еще лучше, чем у пресмыкающихся. Полет птиц отличается большой сложностью, поэтому мозжечок (координирующий движение) у птиц имеет складки, значительно увеличивающие его поверхность. Заметно развиты у птиц передний и средний мозг.
Рис. 122. Усложнение строения головного мозга у позвоночных животных: 1 — передний мозг; 2 - промежуточный мозг; 3 - средний мозг; 4 — мозжечок; 5 — продолговатый мозг
Наивысшего развития достигает головной мозг у млекопитающих. Передний мозг большинства млекопитающих имеет кору, образованную бороздами и извилинами, которые значительно увеличивают его поверхность. Крупные большие полушария определяют сложное и разнообразное поведение млекопитающих. Оно проявляется, прежде всего, в заботе о потомстве, способности к обучению и общению друг с другом. У человека кора больших полушарий обеспечивает также высшие психические процессы: мышление, сознание, память и речь.
Гуморальная регуляция и эндокринная система.
Кроме рефлекторной, у животных, в том числе и у человека, имеется гуморальная регуляция (от лат. humor - жидкость), основанная на передаче химических сигналов при помощи биологических активных веществ, поступающих в тканевую жидкость, кровь и лимфу. Важную роль в гуморальной регуляции играют гормоны, выделяемые эндокринными железами, входящими у позвоночных животных, в том числе и у человека, в состав эндокринной системы (рис. 123).
Рис. 123. Эндокринная система человека: 1 — эпифиз; 2 — гипофиз; 3 — щитовидная железа; 4 — поджелудочная железа; 5 — надпочечники; 6 - половые железы: семенники (слева), яичники (справа)
Гормоны обладают высокой и специфической биологической активностью, т.е. действуют в очень малых количествах (менее одной миллионной доли грамма) и только на клетки, восприимчивые к их воздействию. Для эндокринных желез характерно обильное кровоснабжение, что обеспечивает поступление гормонов непосредственно в кровь (внутренняя секреция) и доставку их с кровью к органам и тканям, на которые они оказывают специфическое воздействие. Таким образом, гормоны функционируют как посредники, переносящие химическую информацию в определенное место организма - к органам-мишеням. Недостаточное или избыточное выделение гормонов приводит к эндокринным заболеваниям. Например, почти 10% населения земного шара страдает сахарным диабетом - заболеванием, связанным с низким уровнем в крови гормона инсулина, регулирующего углеводный обмен в организме.
Работой эндокринных желез управляет нервная система. Воздействуя на эндокринные железы, она стимулирует или тормозит образование гормонов.
Раздражимость, регуляция: рефлекторная, гуморальная; таксисы, ростовые вещества; нервная система: сетчатая (диффузная), стволовая, узловая, трубчатая; отделы головного мозга: передний, промежуточный, средний, мозжечок, продолговатый; рефлекс, рефлекторная дуга; эндокринная система, гормоны.
1. Что такое раздражимость? Приведите примеры раздражимости у разных организмов. 2. Каким образом одноклеточные организмы реагируют на различные сигналы среды? 3. Какую роль в проявлении раздражимости у растений играют ростовые вещества? 4. Что такое рефлекс и рефлекторная дуга? 5. Какие типы нервных систем имеются у животных? 6. В каком направлении происходило усложнение строения головного мозга у позвоночных животных? 7. В чем сущность гуморальной регуляции функций организма? Что такое гормоны? 8. Сравните деятельность нервной и эндокринной систем. Заполните таблицу (в тетради).
Деятельность нервной и эндокринной систем
