Какими свойствами обладает организм как целостная система
Современное понимание сложных самоорганизующихся систем включает представление о том, что в них четко определены каналы и способы передачи информации. В этом смысле живой организм — вполне типичная самоорганизующаяся система.
Информацию о состоянии окружающего мира и о внутренней среде организм получает с помощью датчиков-рецепторов, использующих самые разнообразные физические и химические конструктивные принципы. Так, для человека наиболее важной считается зрительная информация, которую мы получаем с помощью наших оптико-химических датчиков — глаз, которые являются одновременно сложным оптическим прибором с оригинальной и точной системой наведения (адаптации и аккомодации), а также физико-химическим преобразователем энергии фотонов в электрический импульс зрительных нервов. Акустическая информация поступает к нам через причудливый и тонко настроенный слуховой механизм, превращающий механическую энергию колебания воздуха в электрические импульсы слухового нерва. Не менее тонко устроены датчики температуры, тактильные (осязательные), гравитационные (чувство равновесия). Наиболее эволюционно древними считаются обонятельные и вкусовые рецепторы, обладающие огромной избирательной чувствительностью по отношению к некоторым молекулам. Вся эта информация о состоянии внешней среды и ее изменениях поступает в центральную нервную систему, которая выполняет несколько ролей одновременно — базы данных и знаний, экспертной системы, центрального процессора, а также функции оперативной и долговременной памяти. Туда же стекается и информация от рецепторов, расположенных внутри нашего тела и передающих информацию о состоянии биохимических процессов, о напряжении в работе тех или иных физиологических систем, об актуальных потребностях отдельных групп клеток и тканей организма. В частности, есть датчики давления, содержания углекислого газа и кислорода, кислотности различных биологических жидкостей, напряжения отдельных мышц и многие другие. Информация от всех этих рецепторов также направляется в центр. Сортировка поступающей с периферии информации начинается уже на этапе ее приема — ведь нервные окончания различных рецепторов достигают центральной нервной системы на разных ее уровнях, и соответственно информация попадает в различные отделы ЦНС. Тем не менее вся она может быть использована в процессе принятия решения.
Решение необходимо принимать тогда, когда ситуация по каким-то причинам изменилась и требует соответствующих реакций на системном уровне. Например, человек проголодался — об этом сообщают в «центр» датчики, регистрирующие усиление тощаковой секреции желудочного сока и перистальтики желудочно-кишечного тракта, а также датчики, регистрирующие понижение уровня глюкозы в крови. В ответ рефлекторно усиливается перистальтика желудочно-кишечного тракта и увеличивается секреция желудочного сока. Желудок готов к приему новой порции пищи. При этом оптические датчики позволяют видеть на столе продукты питания, а сопоставление этих образов с хранящимися в базе данных долговременной памяти моделями подсказывает, что есть возможность замечательно утолить голод, получив при этом удовольствие от вида и вкуса потребляемой пищи. В этом случае ЦНС отдает распоряжение исполнительным (эффекторным) органам осуществить необходимые действия, которые в конечном счете приведут к насыщению и устранению исходной причины всех этих событий. Таким образом, цель системы — устранить своими действиями причину возмущения. Достигается эта цель в данном случае сравнительно легко: достаточно протянуть руку к столу, взять лежащие там продукты и съесть их. Однако ясно, что по этой же схеме можно построить сколь угодно сложный сценарий действий.
Голод, любовь, семейные ценности, дружба, кров, самоутверждение, тяга к новому и любовь к красоте — этим коротким перечнем почти исчерпываются побудительные мотивы действия. Порой они обрастают огромным количеством привходящих психологических и социальных сложностей, тесно переплетаясь между собой, но в самом базальном виде остаются все теми же, заставляя человека совершать действия будь то во времена Апулея, Шекспира или в наше время.
Действовать — а что это означает с точки зрения системы? Это означает, что центральный процессор, подчиняясь заложенной в него программе, учитывая все возможные обстоятельства, принимает решение, т. е. строит модель потребного будущего и вырабатывает алгоритм достижения этого будущего. На основании этого алгоритма отдаются приказания отдельным эффекторным (исполнительным) структурам, причем практически всегда в их составе есть мышцы, и в процессе выполнения приказа центра осуществляется движение тела или его частей в пространстве.
А раз осуществляется движение, — значит, выполняется физическая работа в поле земного тяготения, а следовательно, расходуется энергия. Разумеется, работа датчиков и процессора тоже требует энергии, однако энергетический поток многократно возрастает, когда включаются мышечные сокращения. Стало быть, система должна позаботиться об адекватном снабжении энергией, для чего необходимо усилить активность кровообращения, дыхания и некоторых других функций, а также мобилизовать доступные запасы питательных веществ.
Любое повышение метаболической активности влечет за собой нарушение постоянства внутренней среды. Значит, должны активизироваться физиологические механизмы поддержания гомеостаза, которые тоже, между прочим, нуждаются в значительных количествах энергии для своей деятельности.
Будучи системой сложно организованной, организм имеет не один, а несколько контуров регуляции. Нервная система — это, вероятно, главный, но отнюдь не единственный регуляторный механизм. Весьма важную роль выполняют эндокринные органы — железы внутренней секреции, которые химическим путем регулируют деятельность практически всех органов и тканей. В каждой клетке организма есть, кроме того, и своя внутренняя система саморегуляции.
Следует подчеркнуть, что организм представляет собой открытую систему не только с термодинамической точки зрения, т. е. он обменивается с окружающей средой не только энергией, но также веществом и информацией. Вещество мы потребляем главным образом в виде кислорода, пищи и воды, а выделяем в виде углекислоты, испражнений и пота. Что касается информации, то каждый человек является источником зрительной (жесты, позы, движения), акустической (речь, шум от перемещения), тактильной (прикосновения) и химической (многочисленные запахи, которые прекрасно различают наши домашние животные) информации.
Еще одной важнейшей особенностью системы является конечность ее размеров. Организм не размазан по окружающей среде, а имеет определенную форму и компактен. Тело окружено оболочкой, границей, отделяющей внутреннюю среду от внешней. Кожа, выполняющая эту роль в организме человека, — важный элемент его конструкции, поскольку именно в ней сконцентрированы многие датчики, несущие информацию о состоянии внешнего мира, а также и протоки для выведения из организма продуктов обмена и информационных молекул. Наличие четко очерченных границ превращает человека в особь, чувствующую свою отдельность от окружающего мира, свою уникальность и неповторимость. Это психологический эффект, возникающий на основе анатомического и физиологического устройства организма.
Основные структурно-функциональные блоки, из которых состоит организм
Таким образом, к основным структурно-функциональным блокам, из которых состоит организм, можно отнести следующие (каждый блок включает в себя несколько анатомических структур с множеством функций):
датчики (рецепторы), несущие информацию о состоянии внешней и внутренней среды;
центральный процессор и блок управления, включающий нервную и гуморальную регуляцию;
эффекторные органы (в первую очередь скелетно-мышечная система), обеспечивающие выполнение приказов «центра»;
энергетический блок, обеспечивающий эффекторные и все другие структурные компоненты необходимым субстратом и энергией;
гомеостатический блок, поддерживающий параметры внутренней среды на необходимом для жизнедеятельности уровне;
оболочка, выполняющая функции пограничной зоны, разведки, защиты и всех видов обмена с окружающей средой.
Все эти блоки находятся в определенных иерархических взаимоотношениях, между ними происходит постоянный обмен информацией. В итоге вся система реагирует на любые изменения внутренней и внешней среды как единое целое, как один организм.
Îðãàíèçì êàê öåëîñòíàÿ ñèñòåìà
Ñîâðåìåííîå ïîíèìàíèå ñëîæíûõ ñàìîîðãàíèçóþùèõñÿ ñèñòåì âêëþ÷àåò ïðåäñòàâëåíèå î òîì, ÷òî â íèõ ÷åòêî îïðåäåëåíû êàíàëû è ñïîñîáû ïåðåäà÷è èíôîðìàöèè.  ýòîì ñìûñëå æèâîé îðãàíèçì âïîëíå òèïè÷íàÿ ñàìîîðãàíèçóþùàÿñÿ ñèñòåìà.
Èíôîðìàöèþ î ñîñòîÿíèè îêðóæàþùåãî ìèðà è î âíóòðåííåé ñðåäå îðãàíèçì ïîëó÷àåò ñ ïîìîùüþ äàò÷èêîâ-ðåöåïòîðîâ, èñïîëüçóþùèõ ñàìûå ðàçíîîáðàçíûå ôèçè÷åñêèå è õèìè÷åñêèå êîíñòðóêòèâíûå ïðèíöèïû. Òàê, äëÿ ÷åëîâåêà íàèáîëåå âàæíîé ñ÷èòàåòñÿ çðèòåëüíàÿ èíôîðìàöèÿ, êîòîðóþ ìû ïîëó÷àåì ñ ïîìîùüþ íàøèõ îïòèêî-õèìè÷åñêèõ äàò÷èêîâ ãëàç, êîòîðûå ÿâëÿþòñÿ îäíîâðåìåííî ñëîæíûì îïòè÷åñêèì ïðèáîðîì ñ îðèãèíàëüíîé è òî÷íîé ñèñòåìîé íàâåäåíèÿ (àäàïòàöèè è àêêîìîäàöèè), à òàêæå ôèçèêî-õèìè÷åñêèì ïðåîáðàçîâàòåëåì ýíåðãèè ôîòîíîâ â ýëåêòðè÷åñêèé èìïóëüñ çðèòåëüíûõ íåðâîâ. Àêóñòè÷åñêàÿ èíôîðìàöèÿ ïîñòóïàåò ê íàì ÷åðåç ïðè÷óäëèâûé è òîíêî íàñòðîåííûé ñëóõîâîé ìåõàíèçì, ïðåâðàùàþùèé ìåõàíè÷åñêóþ ýíåðãèþ êîëåáàíèÿ âîçäóõà â ýëåêòðè÷åñêèå èìïóëüñû ñëóõîâîãî íåðâà. Íå ìåíåå òîíêî óñòðîåíû äàò÷èêè òåìïåðàòóðû, òàêòèëüíûå (îñÿçàòåëüíûå), ãðàâèòàöèîííûå (÷óâñòâî ðàâíîâåñèÿ). Íàèáîëåå ýâîëþöèîííî äðåâíèìè ñ÷èòàþòñÿ îáîíÿòåëüíûå è âêóñîâûå ðåöåïòîðû, îáëàäàþùèå îãðîìíîé èçáèðàòåëüíîé ÷óâñòâèòåëüíîñòüþ ïî îòíîøåíèþ ê íåêîòîðûì ìîëåêóëàì. Âñÿ ýòà èíôîðìàöèÿ î ñîñòîÿíèè âíåøíåé ñðåäû è åå èçìåíåíèÿõ ïîñòóïàåò â öåíòðàëüíóþ íåðâíóþ ñèñòåìó, êîòîðàÿ âûïîëíÿåò íåñêîëüêî ðîëåé îäíîâðåìåííî áàçû äàííûõ è çíàíèé, ýêñïåðòíîé ñèñòåìû, öåíòðàëüíîãî ïðîöåññîðà, à òàêæå ôóíêöèè îïåðàòèâíîé è äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè. Òóäà æå ñòåêàåòñÿ è èíôîðìàöèÿ îò ðåöåïòîðîâ, ðàñïîëîæåííûõ âíóòðè íàøåãî òåëà è ïåðåäàþùèõ èíôîðìàöèþ î ñîñòîÿíèè áèîõèìè÷åñêèõ ïðîöåññîâ, î íàïðÿæåíèè â ðàáîòå òåõ èëè èíûõ ôèçèîëîãè÷åñêèõ ñèñòåì, îá àêòóàëüíûõ ïîòðåáíîñòÿõ îòäåëüíûõ ãðóïï êëåòîê è òêàíåé îðãàíèçìà.  ÷àñòíîñòè, åñòü äàò÷èêè äàâëåíèÿ, ñîäåðæàíèÿ óãëåêèñëîãî ãàçà è êèñëîðîäà, êèñëîòíîñòè ðàçëè÷íûõ áèîëîãè÷åñêèõ æèäêîñòåé, íàïðÿæåíèÿ îòäåëüíûõ ìûøö è ìíîãèå äðóãèå. Èíôîðìàöèÿ îò âñåõ ýòèõ ðåöåïòîðîâ òàêæå íàïðàâëÿåòñÿ â öåíòð. Ñîðòèðîâêà ïîñòóïàþùåé ñ ïåðèôåðèè èíôîðìàöèè íà÷èíàåòñÿ óæå íà ýòàïå åå ïðèåìà âåäü íåðâíûå îêîí÷àíèÿ ðàçëè÷íûõ ðåöåïòîðîâ äîñòèãàþò öåíòðàëüíîé íåðâíîé ñèñòåìû íà ðàçíûõ åå óðîâíÿõ, è ñîîòâåòñòâåííî èíôîðìàöèÿ ïîïàäàåò â ðàçëè÷íûå îòäåëû ÖÍÑ. Òåì íå ìåíåå âñÿ îíà ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàíà â ïðîöåññå ïðèíÿòèÿ ðåøåíèÿ.
Ðåøåíèå íåîáõîäèìî ïðèíèìàòü òîãäà, êîãäà ñèòóàöèÿ ïî êàêèì-òî ïðè÷èíàì èçìåíèëàñü è òðåáóåò ñîîòâåòñòâóþùèõ ðåàêöèé íà ñèñòåìíîì óðîâíå. Íàïðèìåð, ÷åëîâåê ïðîãîëîäàëñÿ îá ýòîì ñîîáùàþò â «öåíòð» äàò÷èêè, ðåãèñòðèðóþùèå óñèëåíèå òîùàêîâîé ñåêðåöèè æåëóäî÷íîãî ñîêà è ïåðèñòàëüòèêè æåëóäî÷íî-êèøå÷íîãî òðàêòà, à òàêæå äàò÷èêè, ðåãèñòðèðóþùèå ïîíèæåíèå óðîâíÿ ãëþêîçû â êðîâè.  îòâåò ðåôëåêòîðíî óñèëèâàåòñÿ ïåðèñòàëüòèêà æåëóäî÷íî-êèøå÷íîãî òðàêòà è óâåëè÷èâàåòñÿ ñåêðåöèÿ æåëóäî÷íîãî ñîêà. Æåëóäîê ãîòîâ ê ïðèåìó íîâîé ïîðöèè ïèùè. Ïðè ýòîì îïòè÷åñêèå äàò÷èêè ïîçâîëÿþò âèäåòü íà ñòîëå ïðîäóêòû ïèòàíèÿ, à ñîïîñòàâëåíèå ýòèõ îáðàçîâ ñ õðàíÿùèìèñÿ â áàçå äàííûõ äîëãîâðåìåííîé ïàìÿòè ìîäåëÿìè ïîäñêàçûâàåò, ÷òî åñòü âîçìîæíîñòü çàìå÷àòåëüíî óòîëèòü ãîëîä, ïîëó÷èâ ïðè ýòîì óäîâîëüñòâèå îò âèäà è âêóñà ïîòðåáëÿåìîé ïèùè.  ýòîì ñëó÷àå ÖÍÑ îòäàåò ðàñïîðÿæåíèå èñïîëíèòåëüíûì (ýôôåêòîðíûì) îðãàíàì îñóùåñòâèòü íåîáõîäèìûå äåéñòâèÿ, êîòîðûå â êîíå÷íîì ñ÷åòå ïðèâåäóò ê íàñûùåíèþ è óñòðàíåíèþ èñõîäíîé ïðè÷èíû âñåõ ýòèõ ñîáûòèé. Òàêèì îáðàçîì, öåëü ñèñòåìû óñòðàíèòü ñâîèìè äåéñòâèÿìè ïðè÷èíó âîçìóùåíèÿ. Äîñòèãàåòñÿ ýòà öåëü â äàííîì ñëó÷àå ñðàâíèòåëüíî ëåãêî: äîñòàòî÷íî ïðîòÿíóòü ðóêó ê ñòîëó, âçÿòü ëåæàùèå òàì ïðîäóêòû è ñúåñòü èõ. Îäíàêî ÿñíî, ÷òî ïî ýòîé æå ñõåìå ìîæíî ïîñòðîèòü ñêîëü óãîäíî ñëîæíûé ñöåíàðèé äåéñòâèé.
Ãîëîä, ëþáîâü, ñåìåéíûå öåííîñòè, äðóæáà, êðîâ, ñàìîóòâåðæäåíèå, òÿãà ê íîâîìó è ëþáîâü ê êðàñîòå ýòèì êîðîòêèì ïåðå÷íåì ïî÷òè èñ÷åðïûâàþòñÿ ïîáóäèòåëüíûå ìîòèâû äåéñòâèÿ. Ïîðîé îíè îáðàñòàþò îãðîìíûì êîëè÷åñòâîì ïðèâõîäÿùèõ ïñèõîëîãè÷åñêèõ è ñîöèàëüíûõ ñëîæíîñòåé, òåñíî ïåðåïëåòàÿñü ìåæäó ñîáîé, íî â ñàìîì áàçàëüíîì âèäå îñòàþòñÿ âñå òåìè æå, çàñòàâëÿÿ ÷åëîâåêà ñîâåðøàòü äåéñòâèÿ áóäü òî âî âðåìåíà Àïóëåÿ, Øåêñïèðà èëè â íàøå âðåìÿ.
Äåéñòâîâàòü à ÷òî ýòî îçíà÷àåò ñ òî÷êè çðåíèÿ ñèñòåìû? Ýòî îçíà÷àåò, ÷òî öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð, ïîä÷èíÿÿñü çàëîæåííîé â íåãî ïðîãðàììå, ó÷èòûâàÿ âñå âîçìîæíûå îáñòîÿòåëüñòâà, ïðèíèìàåò ðåøåíèå, ò. å. ñòðîèò ìîäåëü ïîòðåáíîãî áóäóùåãî è âûðàáàòûâàåò àëãîðèòì äîñòèæåíèÿ ýòîãî áóäóùåãî. Íà îñíîâàíèè ýòîãî àëãîðèòìà îòäàþòñÿ ïðèêàçàíèÿ îòäåëüíûì ýôôåêòîðíûì (èñïîëíèòåëüíûì) ñòðóêòóðàì, ïðè÷åì ïðàêòè÷åñêè âñåãäà â èõ ñîñòàâå åñòü ìûøöû, è â ïðîöåññå âûïîëíåíèÿ ïðèêàçà öåíòðà îñóùåñòâëÿåòñÿ äâèæåíèå òåëà èëè åãî ÷àñòåé â ïðîñòðàíñòâå.
À ðàç îñóùåñòâëÿåòñÿ äâèæåíèå, çíà÷èò, âûïîëíÿåòñÿ ôèçè÷åñêàÿ ðàáîòà â ïîëå çåìíîãî òÿãîòåíèÿ, à ñëåäîâàòåëüíî, ðàñõîäóåòñÿ ýíåðãèÿ. Ðàçóìååòñÿ, ðàáîòà äàò÷èêîâ è ïðîöåññîðà òîæå òðåáóåò ýíåðãèè, îäíàêî ýíåðãåòè÷åñêèé ïîòîê ìíîãîêðàòíî âîçðàñòàåò, êîãäà âêëþ÷àþòñÿ ìûøå÷íûå ñîêðàùåíèÿ. Ñòàëî áûòü, ñèñòåìà äîëæíà ïîçàáîòèòüñÿ îá àäåêâàòíîì ñíàáæåíèè ýíåðãèåé, äëÿ ÷åãî íåîáõîäèìî óñèëèòü àêòèâíîñòü êðîâîîáðàùåíèÿ, äûõàíèÿ è íåêîòîðûõ äðóãèõ ôóíêöèé, à òàêæå ìîáèëèçîâàòü äîñòóïíûå çàïàñû ïèòàòåëüíûõ âåùåñòâ.
Ëþáîå ïîâûøåíèå ìåòàáîëè÷åñêîé àêòèâíîñòè âëå÷åò çà ñîáîé íàðóøåíèå ïîñòîÿíñòâà âíóòðåííåé ñðåäû. Çíà÷èò, äîëæíû àêòèâèçèðîâàòüñÿ ôèçèîëîãè÷åñêèå ìåõàíèçìû ïîääåðæàíèÿ ãîìåîñòàçà, êîòîðûå òîæå, ìåæäó ïðî÷èì, íóæäàþòñÿ â çíà÷èòåëüíûõ êîëè÷åñòâàõ ýíåðãèè äëÿ ñâîåé äåÿòåëüíîñòè.
Áóäó÷è ñèñòåìîé ñëîæíî îðãàíèçîâàííîé, îðãàíèçì èìååò íå îäèí, à íåñêîëüêî êîíòóðîâ ðåãóëÿöèè. Íåðâíàÿ ñèñòåìà ýòî, âåðîÿòíî, ãëàâíûé, íî îòíþäü íå åäèíñòâåííûé ðåãóëÿòîðíûé ìåõàíèçì. Âåñüìà âàæíóþ ðîëü âûïîëíÿþò ýíäîêðèííûå îðãàíû æåëåçû âíóòðåííåé ñåêðåöèè, êîòîðûå õèìè÷åñêèì ïóòåì ðåãóëèðóþò äåÿòåëüíîñòü ïðàêòè÷åñêè âñåõ îðãàíîâ è òêàíåé.  êàæäîé êëåòêå îðãàíèçìà åñòü, êðîìå òîãî, è ñâîÿ âíóòðåííÿÿ ñèñòåìà ñàìîðåãóëÿöèè.
Ñëåäóåò ïîä÷åðêíóòü, ÷òî îðãàíèçì ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé îòêðûòóþ ñèñòåìó íå òîëüêî ñ òåðìîäèíàìè÷åñêîé òî÷êè çðåíèÿ, ò. å. îí îáìåíèâàåòñÿ ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé íå òîëüêî ýíåðãèåé, íî òàêæå âåùåñòâîì è èíôîðìàöèåé. Âåùåñòâî ìû ïîòðåáëÿåì ãëàâíûì îáðàçîì â âèäå êèñëîðîäà, ïèùè è âîäû, à âûäåëÿåì â âèäå óãëåêèñëîòû, èñïðàæíåíèé è ïîòà. ×òî êàñàåòñÿ èíôîðìàöèè, òî êàæäûé ÷åëîâåê ÿâëÿåòñÿ èñòî÷íèêîì çðèòåëüíîé (æåñòû, ïîçû, äâèæåíèÿ), àêóñòè÷åñêîé (ðå÷ü, øóì îò ïåðåìåùåíèÿ), òàêòèëüíîé (ïðèêîñíîâåíèÿ) è õèìè÷åñêîé (ìíîãî÷èñëåííûå çàïàõè, êîòîðûå ïðåêðàñíî ðàçëè÷àþò íàøè äîìàøíèå æèâîòíûå) èíôîðìàöèè.
Åùå îäíîé âàæíåéøåé îñîáåííîñòüþ ñèñòåìû ÿâëÿåòñÿ êîíå÷íîñòü åå ðàçìåðîâ. Îðãàíèçì íå ðàçìàçàí ïî îêðóæàþùåé ñðåäå, à èìååò îïðåäåëåííóþ ôîðìó è êîìïàêòåí. Òåëî îêðóæåíî îáîëî÷êîé, ãðàíèöåé, îòäåëÿþùåé âíóòðåííþþ ñðåäó îò âíåøíåé. Êîæà, âûïîëíÿþùàÿ ýòó ðîëü â îðãàíèçìå ÷åëîâåêà, âàæíûé ýëåìåíò åãî êîíñòðóêöèè, ïîñêîëüêó èìåííî â íåé ñêîíöåíòðèðîâàíû ìíîãèå äàò÷èêè, íåñóùèå èíôîðìàöèþ î ñîñòîÿíèè âíåøíåãî ìèðà, à òàêæå è ïðîòîêè äëÿ âûâåäåíèÿ èç îðãàíèçìà ïðîäóêòîâ îáìåíà è èíôîðìàöèîííûõ ìîëåêóë. Íàëè÷èå ÷åòêî î÷åð÷åííûõ ãðàíèö ïðåâðàùàåò ÷åëîâåêà â îñîáü, ÷óâñòâóþùóþ ñâîþ îòäåëüíîñòü îò îêðóæàþùåãî ìèðà, ñâîþ óíèêàëüíîñòü è íåïîâòîðèìîñòü. Ýòî ïñèõîëîãè÷åñêèé ýôôåêò, âîçíèêàþùèé íà îñíîâå àíàòîìè÷åñêîãî è ôèçèîëîãè÷åñêîãî óñòðîéñòâà îðãàíèçìà.
Îñíîâíûå ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûå áëîêè, èç êîòîðûõ ñîñòîèò îðãàíèçì
Òàêèì îáðàçîì, ê îñíîâíûì ñòðóêòóðíî-ôóíêöèîíàëüíûì áëîêàì, èç êîòîðûõ ñîñòîèò îðãàíèçì, ìîæíî îòíåñòè ñëåäóþùèå (êàæäûé áëîê âêëþ÷àåò â ñåáÿ íåñêîëüêî àíàòîìè÷åñêèõ ñòðóêòóð ñ ìíîæåñòâîì ôóíêöèé):
äàò÷èêè (ðåöåïòîðû), íåñóùèå èíôîðìàöèþ î ñîñòîÿíèè âíåøíåé è âíóòðåííåé ñðåäû;
öåíòðàëüíûé ïðîöåññîð è áëîê óïðàâëåíèÿ, âêëþ÷àþùèé íåðâíóþ è ãóìîðàëüíóþ ðåãóëÿöèþ;
ýôôåêòîðíûå îðãàíû (â ïåðâóþ î÷åðåäü ñêåëåòíî-ìûøå÷íàÿ ñèñòåìà), îáåñïå÷èâàþùèå âûïîëíåíèå ïðèêàçîâ «öåíòðà»;
ýíåðãåòè÷åñêèé áëîê, îáåñïå÷èâàþùèé ýôôåêòîðíûå è âñå äðóãèå ñòðóêòóðíûå êîìïîíåíòû íåîáõîäèìûì ñóáñòðàòîì è ýíåðãèåé;
ãîìåîñòàòè÷åñêèé áëîê, ïîääåðæèâàþùèé ïàðàìåòðû âíóòðåííåé ñðåäû íà íåîáõîäèìîì äëÿ æèçíåäåÿòåëüíîñòè óðîâíå;
îáîëî÷êà, âûïîëíÿþùàÿ ôóíêöèè ïîãðàíè÷íîé çîíû, ðàçâåäêè, çàùèòû è âñåõ âèäîâ îáìåíà ñ îêðóæàþùåé ñðåäîé.
Âñå ýòè áëîêè íàõîäÿòñÿ â îïðåäåëåííûõ èåðàðõè÷åñêèõ âçàèìîîòíîøåíèÿõ, ìåæäó íèìè ïðîèñõîäèò ïîñòîÿííûé îáìåí èíôîðìàöèåé.  èòîãå âñÿ ñèñòåìà ðåàãèðóåò íà ëþáûå èçìåíåíèÿ âíóòðåííåé è âíåøíåé ñðåäû êàê åäèíîå öåëîå, êàê îäèí îðãàíèçì.
Проблема современного высшего образования неразрывно связана с компетентностным подходом к усвоению бакалаврами сущности изучаемых явлений, а также с овладением ими приемами обработки и понимания лекционного материала. Один из путей решения этой проблемы — усиление внимания к самостоятельной работе. Самостоятельная работа бакалавра включает две взаимосвязанные части — аудиторную и внеаудиторную на основе мотивированной познавательной деятельности, требующей самоорганизации и самодисциплины. Следовательно, правильно организованная самостоятельная работа бакалавров может повысить качество их обучения.
Учебник ориентирован на бакалавров, изучающих дисциплину «Анатомия и возрастная физиология», которая в соответствии с Федеральным государственным образовательным стандартом высшего образования последнего поколения по направлениям подготовки 44.03.02 «Психолого-педагогическое образование», 44.03.01 «Педагогическое образование» включена в учебный план и содержится в блоке математических и естественнонаучных дисциплин федерального компонента.
Предлагаемое издание поможет бакалаврам в освоении данной учебной дисциплины и в организации их самостоятельной работы по индивидуальному плану. Оно содержит необходимый теоретический материал, представленный в краткой форме и включающий структурно-логические схемы, комплекс практических занятий, материал и задания для различного вида самостоятельных работ, рекомендуемое информационное обеспечение. Представленные в учебнике варианты тестового проверочного задания позволяют сту- дентам-бакалаврам проверить степень своей готовности к итоговой аттестации и уровень усвоения основных базовых понятий и компетенций.
з
ОРГАНИЗМ КАК ЦЕЛОСТНАЯ СИСТЕМА
СВОЙСТВА ОРГАНИЗМА КАК ЕДИНОГО ЦЕЛОГО
Живой организм — морфофункциональная целостность, части систем и подсистем которой находятся в определенном соподчинении друг другу.
Организм человека развивается в сложных условиях воздействия и взаимодействия как внешних, так и внутренних факторов. На него оказывают влияние различные внешние факторы, которые подразделяют на природные (абиотические, т.е. факторы неживой природы, и биотические, т.е. элементы живой природы), техногенные и социальные (рис. 1).
Рис. 1. Многообразие факторов окружающей среды
К внутренним (биологическим) факторам относятся: наследственность, конституция, возраст, пол.
Единство организма как целостной системы обеспечивается ней- рогуморальной регуляцией. Нарушение нейрогуморальных связей ведет к прекращению существования организма как единого целого и к его гибели.
Различают несколько уровней организации живой материи и, соответственно, уровней ее познания. В медико-биологических исследованиях человека наиболее высоким уровнем познания является изучение целостного организма, его строения, функционирования, групповых и индивидуальных вариаций.
Целостный организм состоит из комплекса анатомо-физиологических систем органов (рис. 2).
Рис. 2. Структура организма человека
Помимо этого, для организма человека характерна определенная структурная иерархия уровней организации: органный, тканевый, клеточный, субклеточный и молекулярный (рис. 3).
Системы органов — категории постоянные, не зависящие от этапа развития или особенностей функционирования организма. Иной смысл вкладывают в понятие функциональных систем. Согласно мнению известного русского физиолога П.К. Анохина, функциональная система представляет собой динамическое объединение органов и структур тела, направленное на достижение жизненно важного для организма приспособительного результата и функционирующее по принципу саморегулирования. В состав функциональной системы входят органы, принадлежащие разным анатомическим системам.
Орган с анатомической точки зрения — более или менее обособленная часть системы или аппарата, имеющая самостоятельное функциональное значение в организме. Это возникшая в ходе эволюции система основных тканей, объединенных между собой общей функцией, строением и развитием, более или менее обособленная
Рис. 3. Уровни организации живой материи
часть аппарата, имеющая самостоятельное функциональное значение в организме.
Схема строения органа включает рабочий элемент (паренхиму) и опорную конструкцию, которая называется стромой. В изучении органов важно знать не только их внутреннее строение, но и топографию, т.е. местоположение в организме.
Следующий уровень организации — тканевый. Ткань — комплекс элементов и неклеточных гистологических структур (симпласты, межклеточное вещество), объединенных общностью происхождения, строения и функций. В организме человека присутствуют ткани четырех основных видов: эпителиальная, соединительная, мышечная и нервная. Каждый вид тканей, за исключением нервной, объединяет несколько разновидностей.
Например, в эпителиальной ткани, выполняющей в организме защитную и обменную функции, различают однослойный и многослойный эпителий, а помимо этого в зависимости от функций она подразделяется на следующие виды: кожный, кишечный, дыхательный (мерцательный), железистый эпителий, мезотелий и др.
Соединительная ткань, или ткань внутренней среды, выполняет опорную, трофическую, защитную и теплообменную функции. Она включают 12 разновидностей, объединенных в несколько групп на основе специфики строения межклеточного вещества: твердая ткань (костная и хрящевая), жидкая (кровь и лимфа), рыхлая (жировая ткань) и волокнистая (собственно соединительная ткань).
Мышечная ткань обеспечивает устойчивость организма и выполняет двигательную функцию. Она подразделяется на гладкую (ткань, образующая стенки внутренних органов), поперечно-полосатую (она формирует скелетные мышцы) и сердечную (ткань, образующая стенку сердца).
Нервная ткань не имеет разновидностей и состоит из нервных клеток (нейронов) и нейроглии (вспомогательных клеток) (рис.4).
Рис. 4. Классификация тканей организма человека
Основной элемент тканей — клетка. В общебиологическом и эволюционном аспекте клетка представляет собой исторически возникшую нерасчлененную, преемственно развивающуюся, самую элементарную и одновременно наиболее сложную живую систему. Клетки различаются размерами, формой, наличием отростков, внутренним содержимым.
В организме человека более ста триллионов клеток, которые, в свою очередь, образуют сложную микросистему, отличающуюся определенной структурно-функциональной организацией и многосторонними взаимодействиями с другими клетками.
Обязательными компонентоми клетки организма человека являются ядро и цитоплазма. Наряду с клетками в организме имеются и неклеточные гистологические структуры (межклеточное вещество и симпласты). Клеточные структуры могут иметь упрощенное или усложненное строение.
Внутриклеточные структуры представляют субклеточный уровень организации живой материи. В состав клетки входят такие части, как ядро, цитоплазма и клеточная мембрана (оболочка клетки). В ядре различают кариоплазму, ядрышко и ядерную мембрану. В цитоплазме располагаются органоиды общего и специального значения, включения и гиалоплазма. Органоиды — постоянные структуры клетки, выполняющие специальные функции. Включения — непостоянные клеточные структуры, формирующиеся в результате обмена веществ. Ядро и содержащиеся в нем хромосомы, состоящие из дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), — материальные носители наследственной информации. Органоиды общего значения (аппарат Гольджи, митохондрии, клеточный центр, эндоплазматическая сеть, рибосомы, лизосомы и др.) — постоянные структуры каждой клетки, ответственные за ее функционирование. Митохондрии обеспечивают клетку энергией за счет распада аденозинтрифосфорной кислоты (АТФ); эндоплазматическая сеть и рибосомы — место синтеза белковых веществ; лизосомы своими ферментами отвечают за внутриклеточное пищеварение и защиту клетки, осуществляют санитарные функции.
Органоиды специального назначения — постоянные структуры клеток определенных тканей. К ним относятся тонофибриллы, реснички, микроворсинки, миофибриллы, нейрофибриллы.
Следующий уровень организации живой материи — молекулярный. Уже на этом уровне в живом организме отмечается усложнение, большое число элементов, образование макромолекул и их комплексов, что связано с хранением, в частности, генетической информации в молекуле ДНК, обеспечивающей онтогенез организма и самовоспроизведение, т.е. сохранение и эволюцию видовых признаков в филогенезе.
Структура молекулы ДНК определяет структуру рибонуклеиновой кислоты (РНК), белков, а затем — структуру и поведение клеток, тканей, организма в целом. Структура молекулы ДНК меняется только под влиянием внешних воздействий, например различных излучений, а также спонтанно. В молекуле ДНК нет механизма обратной связи, которая вызвала бы перестройку хромосом, генетического кода и выбор иного пути филогенеза, т.е. исторического развития.
Таким образом, клетка представляет собой сложную структуру, которая обменивается энергией и химическими веществами с окружающей средой, делится на части (дочерние клетки такой же структуры), дифференцируется, перемещается, меняет свою структуру и поведение при изменении внешней среды.
Структура клеток, тканей, органов и самих организмов, как и их поведение, определяется наследственной, генетической информацией, а молекула ДНК выступает в качестве единственной структуры, способной хранить генетический код, гарантирующий самовоспроизведение организмов.