Адаптация организмов к факторам среды обитания.

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.

Приспособление организма к среде обитания называется адаптацией. С позиций экологии можно считать, что становление и существование, многообразие организмов, их изменчивость и сохранение в природе являются результатом воздействия окружающей среды и адаптации. В природе адаптации организмов всегда развиваются под воздействием трех основных факторов: изменчивости, наследственности и естественного отбора. Совокупность адаптаций придает строению и жизнедеятельности организмов черты целесообразности. Приспособленность вида к какой-либо постоянной среде является предпосылкой к его длительному стабильному существованию.

Биологический смысл процесса адаптации сводится к тому, чтобы данная особь выжила при неблагоприятных условиях и оставила потомство. Средства могут быть самые разные. Например, к наступлению зимних холодов у одних животных вырастает густой и теплый меховой покров, который к тому же изменяет свою окраску, у других образуется толстый подкожный слой жира, третьи, откормившись за лето, впадают в спячку. Деревья сбрасывают листья, их почки покрываются толстым восковым слоем и т.п. Это различные биологические реакции в ответ на изменения условий окружающей среды, которые представляют собой иногда сложные и длительные изменения строения и функций организмов, иногда относительно простые и легко обратимые реакции. Например, у берегов Антарктиды рыба Trematotus приобрела способность синтезировать в крови протеиновые соединения. Действуя как антифриз, они не дают образовываться ледяным кристаллам. Все это позволяет рыбе выживать при температуре ниже -2 °С. Некоторые виды насекомых также имеют в теле некое подобие антифриза. Так, личинка аляскинской галлицы может замерзать и оттаивать несколько раз без какого-либо вреда для себя.

Способность к адаптациям — одно из основных свойств жизни на нашей планете. Адаптации обеспечивают возможность существования, выживания и размножения организмов.

Климатическое правило Бергмана , сформулированное в 1847 г., гласит: в пределах вида или достаточно однородной группы близких видов животные с более крупными размерами тела распространены в более холодных областях своего ареала или в горах . Это правило отражает адаптацию животных к поддержанию постоянной температуры тела в разных климатических условиях. На юге, в теплом климате, водятся мелкие разновидности тех же видов. На севере живут самые большие медведи, волки, лоси. Так, белый медведь Арктики имеет вес до 1000 кг, бурый медведь из Аляски весит около 700 кг, а малайский медведь недотягивает и до 70 кг. Крупный королевский пингвин Антарктиды имеет рост до 120 см, а экваториальный галапагосский пингвин — до 40 см.

Следует отметить, что, согласно современным данным, правило Бергмана не столь всеобъемлюще, как предполагали ранее. Быть может, исключения даже преобладают. Однако, несмотря на это, правило сохраняет свое значение. Увеличение размеров тела в холодных областях свойственно в известной степени даже беспозвоночным животным. Нередко такая же зависимость обнаруживается и при сравнении близкородственных видов.

Согласно правилу Аллена (1877), чем холоднее условия в ареале, тем короче конечности у теплокровных животных и более короткое и компактное тело. Многие выступающие части тела (конечности, хвост, уши) становятся тем меньше и короче, а тело тем массивнее, чем холоднее климат. Такую закономерность можно проследить при сравнении видов зайцев в зонах их обитания в направлении от Центральной Америки к Северной. Так, сравнение зайцев Аллена, чернохвостого (калифорнийского) зайца, американского зайца-беляка и полярного зайца демонстрирует постепенное уменьшение длины ушей и конечностей. Крылья птиц становятся $оке и острее, шерсть млекопитающих длиннее, подшерсток гуще. Наконец, у северных птиц сильнее выражен перелетный инстинкт, увеличивается величина кладки и соответственно количество птенцов в выводке.

В качестве примера проявления правила Аллена можно привести отношение длины хвоста к длине тела у пашенной полевки (Microtus agrestis) из различных районов Европы: Португалия — 39 %, Центральная Европа — 33 %, Швеция — 29 %.

В Гамбурге в специальных холодильниках выращивали самых короткохвостых мышей; укорачивались хвосты и у особей, которым в условиях эксперимента регулярно давали препараты, снижающие температуру тела. Выросшие же в тепле мыши были длиннохвостыми и длинноухими.

Правило Аллена подтверждается и при межвидовых сравнениях. Так, у мексиканского зайца длина ушей достигает 189 % длины головы, тогда как у беляка в Гренландии — только 96 %.

На островах у птиц клювы более длинные, чем на континентах. Животные — обитатели жарких мест (африканский слон, американский заяц пустынь) имеют огромные уши, которые служат им для теплоотдачи.

Справедливости ради следует заметить, что правило Аллена также имеет исключения.

Правило Глогера (1833) объясняет тот факт, что у видов животных, обитающих в более влажном и прохладном климате, более темная пигментация тела. Так, черный ворон, обитающий во льдах Гренландии, имеет более черную окраску, нежели живущий в пустынях Сахары, где его оперение приобрело коричневый оттенок. Южные птицы, как правило, ярче и пестрее окрашены.

Еще одно климатическое правило: в направлении от полюсов к экватору пресноводная фауна в целом обнаруживает все больше сходства с морской. В чем тут причина? Известно, что в тропиках морские рыбы проникают в реки легче, чем в средних широтах. Вероятно, это определяется тем, что в условиях более благоприятного климата скорее может быть достигнут тот уровень обмена веществ, который необходим для перехода организма в пресную воду. На океанских островах, кстати, вообще не обитают настоящие пресноводные формы.

Адаптация является специальной особенностью организма, которая позволяет ему приспосабливаться к изменению окружающей среды, если этого не происходит, появляются симптомы ее нарушения. Обычно это происходит в короткие сроки и не доставляет особых неудобств организму.

Нарушение адаптации является психосоматическим отклонением

Адаптация организма человека может происходить при изменении различных внешних факторов, таких как: температура, стресс, атмосферное давление, вид основной еды, содержание микроэлементов в употребляемой воде, уровне кислорода в воздухе. Адаптация происходит нормально при нормальном функционировании самого организма, но при его патологии или появлении нарушения, может давать сбой. Если есть симптомы нарушения психической адаптации, необходимо лечение.

Какие факторы могут влиять на уровень адаптации

Основной причиной нарушения психической адаптации является ослабление иммунной системы. Иммунная система является ключевой в формировании реакции на окружающий мир. Она отвечает за реакцию на возбудителей, на изменение количества микро- и макроэлементов, а также на изменение климата.То есть, она способствует психической адаптации, когда снижаются или повышаются внешние физические или химические факторы.

Иммунная система в данных случаях стимулирует или затормаживает выработку собственных факторов (иммуноглобулинов, циркулирующих иммунных комплексов, ферментов и гормонов). Еще одним из важных факторов является поддержание нормального уровня кровяных телец. Данные элементы отвечают за приспосабливание организма к изменению пищевого рациона или поступлению вредных микроорганизмов.

Ослабленный иммунитет вызывает сложности адаптации

Нормальное количество эритроцитов, лейкоцитов, лимфоцитов обеспечивает так называемый гомеостаз, то есть постоянство внутренних жидкостей организма. Постоянство крови и лимфы имеет немаловажную роль в адаптационной возможности организма. При их нормальном уровне, они отвечают за правильное функционирование организма и его приспособление к окружающей среде.

При снижении количества железа, поступающего в организм, они способны короткий промежуток времени поддерживать нормальный уровень гемоглобина и цветного показателя. Уровень железа в организме способствует его более стабильному состоянию во время психической адаптации. Если железа в организме нет в достаточном количестве, то появляются симптомы анемии. Сбалансированное питание также является незаменимым элементом адаптации организма к новым окружающим факторам. Оно обеспечивает клетки и ткани всем необходимым для их нормального функционирования.

Факторы, которые снижают адаптационные возможности организма

Основные факторы, которые влияют на адаптацию организма заключаются в следующем:

Железодефицитная анемия усложняет адаптацию организма к неблагоприятным факторам внешней среды

Иммунодефицитные состояния

Они могут быть вызваны хроническими заболеваниями, СПИДом, вирусными или глистными инвазиями, недостатком питания или употребляемой жидкости, это те нарушения, симптомы которых проявляются сразу.

Данные патологии влияют на такие среды организма, как:

• Кровь.
• Лимфа.
• Гормональные жидкости.

Нарушение их постоянно, что приводит к усилению реакции организма на изменение внешних факторов, то есть к ослаблению адаптационных возможностей. Организм медленнее привыкает к новым воздействиям, и они наносят ему больше вреда. Человек становится более чувствительным к смене температуры. То есть, изменение среднестатистической дневной температуры расценивается организмом как сильный холод или сильная жара.

Изменения состава жидкостей организма проводят к снижению адаптационных способностей

Так же данные изменения в организме приводят к снижению борьбы с новыми бактериями и вирусами. При попадании в организм новых возбудителей, он не может задействовать все свои возможности на борьбу с ним. Таким образом, он становится более восприимчив к новым заболеваниям, которые даже при мало вредных возбудителях могут нанести непоправимый ущерб человеческому организму, лечение это не исправит.

Нарушение психической адаптации, снижение гемоглобина и эритроцитов в крови приводит также к новым физическим нагрузкам. Из-за низкого уровня гемоглобина снижается снабжение кислородом тканей и клеток, то есть они не могут справиться с большей нагрузкой.

Резкие перепады климата

Человек очень восприимчив к изменению окружающей среды. Повышение или понижение температуры и влажности очень негативно сказываются на его здоровье, особенно на респираторной системе. Резкое изменение этих физических факторов может привести к гипер-, либо к гипосекреции слизистой дыхательных путей. В любом случае, это стресс для организма, который приведет к воспалительному процессу.

При смене климата организм может отреагировать изменениями секреции органов респираторной системы

Разница будет заключаться только в наличии патологического секрета. То есть при гипосекреции, которая будет вызвана понижением влажности или повышением температуры, человека будет мучить сухой надсадный кашель. А при повышении влажности или понижении температуры его будет беспокоить кашель с обильным выделением мокроты.

Особую опасность представляют факторы, которые приводят к образованию мокроты, так как в ней хорошо размножаются бактерии и приводят к гнойным процессам. Это может привести к пневмонии или абсцессу легкого.

Изменение атмосферного давления

Изменение давления – серьезный стресс для организма. Оно способно привести как снижению растворимости газов в крови, так и к ее повышению. Снижение растворимости приводит к так называемой кессонной болезни. Она возникает при повышении давления.

Снижение поступления кислорода в ткани вызывает гипоксию мозга

Чаще всего кессонная болезнь проявляется при погружении на большие глубины у не тренированных людей. Это приводит к снижению растворимости азота в крови и образованию из него пузырьков, которые могут закупоривать крупные и мелкие кровеносные сосуды. Этот стресс может привести к летальному исходу, ведь эффективной борьбы с ним не существует.

С другой стороны, подъем высоко в горы приводит к другой патологии, к которой организм не способен адаптироваться - горной болезни. Здесь механизм возникновения заключается в противоположном - повышение растворимости газов в крови приводят к понижению отдачи кислорода из кровяного русла в ткани, что приводит к гипоксии. То есть, наступает кислородное голодание тканей, в первую очередь, появляются симптомы гипоксии головного мозга. Проводится лечение с обязательным применением кислорода.

Изменение питания и употребляемой жидкости

Изменение питания или микроэлентного состава питьевой воды негативно сказывается на организме. Каждая пища содержит определенное количество белков, жиров и углеводов. При изменении рациона, в связи с выездом в другую местность, он изменяется. При этом даже при нормальном, достаточном питании может возникнуть недостаток одного или нескольких из этих необходимых веществ.

При смене рациона питания может возникнуть недостаток ферментов

Все это зависит не от энергетической ценности продукта, а от формы его нахождения. К примеру, человеку, который ел всю жизнь кролятину и курятину, будет сложно переваривать свинину, это стресс для организма. Это будет связано с тем, что он адаптирован вырабатывать количество ферментов на определенный вид мяса, и на более грубые их будет не хватать.

Изменение нагрузок

Нетренированному организму очень тяжело реагировать на увеличение нагрузок. Если человек всю жизнь ходил до работы 5 минут, то 30 минут будут приводить к повышенной утомляемости, появятся такие симптомы, как одышка, тахикардия и т.д. А вот если всю жизнь человек преодолевал большие расстояния, то для него уменьшение активности – стресс, который приведет к гиподинамии, что негативно скажется на многих системах организма.

Стресс как следствие сложных ситуаций

Для многих людей стрессовые ситуации приводят к сбою привычного ритма организма, но не у всех. Для тех, кто работает в экстремальных условиях, стресс не вызывает дискомфорта. Их нервная система способна быстро реагировать на новые и неожиданные задачи, что сохраняет нормальную ее работу. Обычный стресс не требует терапии, он проходит вместе с устранением провоцирующего фактора. Если он затягивается или сильно сказался на состоянии, необходимо соответствующее лечение.

Стресс влияет на работу нервной системы организма

Как улучшить адаптационные возможности организма

Существует много советов для улучшения психической адаптации организма, чтобы он в дальнейшем хорошо переносил стресс.

Лечение пониженной адаптации

Если есть первые признаки пониженной психической адаптации, нужно проводить лечение. Сделать это можно двумя путями: медикаментозным и психологическим. Медикаментозный метод заключается в применении иммуностимулирующих препаратов, таких как Элеутерококк, Эхинацея и их таблетированные аналоги. Лечение психологическим методом стимулирует человека к активной физической и социальной жизни. Чаще всего эти виды терапии объединяются в один комплекс.

Для лечения сниженной адаптации назначаются иммуностимулирующие препараты

Самым важным критерием в психической адаптации организма к стрессам является активность жизни. Чем больше активность жизни человека, тем более устойчив он будет к экстремальным ситуациям, как к физическим, так и психологическим. Это является важнейшим фактором. Тут стоит не забывать о том, что активностью считается не только физическая деятельность, но также важна часть эмоциональной и социальной сферы.

Совокупность этого всего позволит адаптироваться в любой ситуации с наименьшими последствиями для организма. Активность социальной и физической жизни является лучшим закаливанием для организма. Если есть первые симптомы нарушения психической адаптации, необходимо обращаться к врачу.

Ответы на вопросы о том, какова роль адаптации в жизни индивидуума и почему возникают ее нарушения, предоставлены в видео:

Организм и внешняя среда. Адаптация

Целостный организм неразрывно связан с окружающей его внешней средой, и поэтому, как писал еще И. М. Сеченов, в научное определение организма должна входить и среда, влияющая на него. Физиология целостного организма изучает не только внутренние механизмы саморегуляции физиологических процессов, но и механизмы, обеспечивающие непрерывное взаимодействие и неразрывное единство организма с окружающей средой. Непременным условием и проявлением такого единства является адаптация организма к данным условиям. Однако понятие адаптации имеет и более широкий смысл и значение.

Адаптация (от лат. adaptatio - приспособление) - все виды врожденной и приобретенной приспособительной деятельности, которые обеспечиваются на основе физиологических процессов, про исходящих на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. Этим термином пользуются для характеристики широкого круга приспособительных процессов: от адаптивного синтеза белков в клетке и адаптации рецепторов к длительно действующему раздражителю до социальной адаптации человека и адаптации народов к определенным климатическим условиям. На уровне организма человека под адаптацией понимают его приспособление к постоянно меняющимся условиям существования.

Организм человека адаптирован к адекватным условиям среды в результате длительной эволюции и онтогенеза, создания и совершенствования в ходе их адаптивных механизмов (адаптогенез) в ответ на выраженные и достаточно длительные изменения окружающей среды. К одним факторам внешней среды организм адаптирован полностью, к другим - частично, к третьим - не может адаптироваться из-за их крайней экстремальности. В этих условиях человек погибает без специальных средств жизнеобеспечения (на пример, в космосе без скафандра вне космического корабля). К менее жестким - субэкстремальным влияниям человек может адаптироваться, однако длительное нахождение человека в субэкстремальных условиях ведет к перенапряжению адаптационных механизмов, болезням, а иногда и смерти.

Различают многие виды адаптации. Физиологической адаптацией называют достижение устойчивого уровня активности организма и его частей, при котором возможна длительная активная деятельность организма, включая трудовую активность в измененных условиях существования (в том числе социальных) и способность воспроизведения здорового потомства. Физиология исследует формирование и механизмы индивидуальной адаптации.

Различные люди с разной скоростью и полнотой адаптируются к одним и тем же условиям среды. Скорость и полнота адаптации обусловлена состоянием здоровья, эмоциональной устойчивостью, физической тренированностью, типологическими особенностями, по лом, возрастом конкретного человека.

Адаптационные реакции также делят на общие, или неспецифические, происходящие под влиянием практически любого достаточно сильного или длительного стимула и сопровождающиеся однотипными сдвигами функций организма, систем и органов в ответ на различные по характеру воздействия, и частные, или специфические, проявляющиеся в зависимости от характера и свойств воздействующего фактора или их комплекса.

Неспецифический ответ организма на любое интенсивное воздействие на него Г. Селье назвал стрессом (напряжение, давление), а вызывающий его фактор - стрессором. По Селье, общий адаптационный синдром как ответная реакция на стрессор включает в себя усиление деятельности гипоталамуса, гипофиза с увеличением продукции АКТГ, гипертрофию коры надпочечников, атрофию вилочковой железы, изъязвление слизистой оболочки желудка. В дальнейшем были доказаны участие в стрессорной реакции практически всего организма и ведущая роль в этом центральной нервной системы.

В общем адаптационном синдроме Г. Селье выделил три фазы изменения уровня сопротивления организма стрессору: 1) реакция тревоги, когда сопротивление снижалось; 2) фаза повышенного сопротивления; 3) фаза истощения механизмов сопротивления. В повседневной жизни встречаются все эти фазы реакций организма - ощущение трудности перенесения сложной ситуации, «втягивание» - привыкание к ней, затем ощущение невозможности дальнейшего нахождения в этой ситуации, острая потребность выхода из нее.

Предложены и другие классификации фаз адаптации организма человека, о которых будет сказано в соответствующих главах учебника.

Каждая реакция адаптации имеет некую «стоимость», т. е. цену адаптации, за которую «платит» организм затратой веществ, энергии, различных резервов, в том числе защитных. Истощение этих резервов приводит к фазе дизадаптации, для которой характерны состояние сдвигов гомеостаза, мобилизация вспомогательных физиологических систем, неэкономная трата энергии.

Если организм возвращается к исходным условиям, то он постепенно утрачивает приобретенную адаптацию, т. е. реадаптируется к исходным условиям. Повторная адаптация возможна. Если организм вновь окажется в неких условиях, к которым он был адаптирован. При этом в одних случаях способность к повторной адаптации может быть повышена, в других - понижена в зависимости от истощенности или тренированности механизмов адаптации. Тренировка механизмов адаптации благоприятна для мобильности и стой кости адаптации. Готовность к адаптации и ее эффективность динамичны и зависят от многих факторов, в числе которых состояние здоровья, рациональное питание, режим сна и бодрствования, труда и отдыха, физическая активность и тренировка, закаливание, адаптирующие лекарственные средства (адаптогены), воздействие гипоксии.

Состояние стресса может быть тем фоном, на котором на организм действуют иные раздражители. Такая ситуация является типичной для повседневной жизни. Реакция на такой добавочный раздражитель может усилиться, что рассматривают как перекрестную сенсибилизацию, а может быть ослаблена - это обозначают как перекрестная резистентность.

Добавочный раздражитель сам по себе влияет на выраженность стрессорной реакции. Так, отрицательные эффекты распространенного в нашей жизни эмоционального стресса ослабляются или снимаются интенсивной физической нагрузкой, любимым занятием, философией оптимизма и многими другими приемами.

Описанные фазы неспецифической адаптации характеризуют активность адаптационных реакций, которые должны быть дополнены еще и адаптивным поведением, целью которых является ускорение адаптации и уменьшение отрицательных влияний адаптогенных факторов.

Существует и пассивная форма адаптации по принципу «экономизации активности», которая проявляется в гипореактивности или ареактивности. Ее выражением может быть такое общее состояние организма, как сон. Физиологический сон выступает в роли экономизирующего энергетические затраты фактора, «охранительное» его значение отмечал И.П.Павлов. Известно лечебное применение раз личных видов сна.

Ареактивность может быть результатом снижения реактивности рецепторов (адаптация рецепторов), торможения центральной части рефлекторной дуги. В механизме адаптации может принять участие и эффекторный компонент, когда с помощью различных механизмов снижается интенсивность или исключаются реакции эффекторов - органов-исполнителей.

Объективное определение адаптированности или неадаптированности человека к субэкстремальным условиям вызывает значительные затруднения. Тем не менее, об адаптированности организма человека к новым условиям свидетельствуют восстановление полноценной физической и умственной работоспособности; сохранение общей резистентности в ответ на действие дополнительного возмущающего фактора, его переносимость в субэкстремальных условиях; достаточно совершенная адаптированность к временным факторам; нормальный иммунный статус организма человека; воспроизведение здорового потомства; устойчивый (без дрейфа) уровень активности реакций и взаимодействия функциональных систем.

В субэкстремальных условиях у человека проявляются не только неспецифические, но и специфические, частные, общие реакции, направленные на адаптацию организма к конкретным условиям внешней среды. В одних случаях эти условия созданы искусственно, например специфические условия производства, в других случаях это естественные условия, например климатические.

В развитии большинства адаптации прослеживается два этапа: начальный - «срочная» адаптация, и последующий - «долговременная» адаптация. «Срочная» адаптационная реакция развивается сразу с началом действия стрессора на основе готовых физиологических механизмов. Например, увеличение теплопродукции в ответ на холодовое воздействие или повышение легочной вентиляции при недостатке кислорода во вдыхаемом воздухе и т. д. «Срочная» адаптация мобилизует функциональные резервы и часто в неполной мере обеспечивает адаптационный эффект.

«Долговременная» адаптационная реакция развивается посте пенно в результате длительного или многократного действия на организм факторов внешней среды. Эта адаптация происходит на основе многократной «срочной» адаптации. В итоге накопления структурных и функциональных изменений организм приобретает новое качество - из неадаптированного превращается в адаптированный. Именно переход от «срочной» адаптации к «долговременной» делает возможной стабильную жизнь организма в новых условиях.

Адаптации значительно отличаются у разных людей скоростью и выраженностью в зависимости от индивидуальных особенностей каждого человека.

На основании результатов исследования адаптации лиц, переселяющихся в район Сибири и Крайнего Севера, выявлены следующие конституционные типы (по В. П. Казначееву): «спринтеры», «стай еры» и «миксты» (смешанный тип).

Организм «спринтера» способен осуществлять мощные физиологические реакции с высокой степенью надежности в ответ на действие значительных, но кратковременных факторов внешней среды. Высокий уровень надежности физиологических реакций может поддерживаться лишь относительно короткий срок. «Спринтеры» мало приспособлены к выдерживанию длительных и менее интенсивных нагрузок.

«Стайер» менее приспособлен к переносимости мощных кратко временных нагрузок. Однако после кратковременной перестройки его организм способен выдерживать продолжительные равномерные воздействия факторов внешней среды. Промежуточные варианты конституционных типов названы «микстами».

«Спринтеры» и «стайеры» различаются по ряду конституциональных, физиологических и биохимических показателей, а также заболеваемостью. В целом цикл адаптивной перестройки в новой экологической и климатической зоне с субэкстремальными условиями у людей длится 2-3 года. Это относительно короткий срок - у других биологических видов эквивалентные перестройки требуют смены нескольких поколений.

Вопросы адаптации человека к условиям гипоксии, различной по напряженности физической активности, временной, психосоциальной и других видов адаптации изложены в соответствующих главах учебника.

Адаптации организмов к условиям среды

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 базовых свойств живой материи, обес­печивающее возможность ее существования. Адаптации раз­виваются под действием трех базовых факторов: наследствен­ность, изменчивость и естественный (а также искусственный) отбор.

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

Активный путь – усиление сопротивляемости, развитие регуляторных процессов, позволяющих осуществлять всœе жиз­ненные функции организма, несмотря на отклонения факто­ра от оптимума. К примеру, 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. К примеру, сезонные миграции животных.

Пассивный путь – подчинœение жизненных функций орга­низма изменению факторов среды Покой должна быть разным по глубинœе и продолжительности, многие функции организма при этом ослабевают или не выполняются совсœем, 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, к примеру, 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 всœех трех возможных путей адаптации.

Основные механизмы адаптации на уровне организма:

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

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

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

Этологические (поведенческие) адаптации – изменения в поведении (к примеру, 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.

Онтогенетические адаптации – ускорение или замедление индивидуального развития, способствующие выживанию при изменении условий.

Адаптации организмов к условиям среды - понятие и виды. Классификация и особенности категории "Адаптации организмов к условиям среды" 2017, 2018.