Биологическая адаптация

Определения и  термины адаптологии

Действующие факторы Среды — объемное, комплексное понятие, включающее все надпороговые (по силе воздействия на организм) факторы, которые реально оказывают на организм специфическое воздействие в конкретный момент времени. Действующие факторы — «внешние» или «внутренние» воздействия на организм — всегда рассматриваются и оцениваются во взаимодействии с биологическим объектом (организмом) и вне этого «взаимодействия» самостоятельной «стоимости» не имеют. Сила (величина) воздействия какого-либо фактора (суммы факторов) определяется сугубо индивидуальной реакцией на него каждого субъекта, зависящей не только от характеристик действующего фактора, но и от адаптационных возможностей данного субъекта и его «исходного состояния». Любой действующий фактор несет в себе как неспецифические, так и специфические черты. Более того, неспецифические характеристики любого действующего на организм фактора неотделимы от его специфических качеств.

Адаптация — процесс специфического приспособления организма к всегда комплексно действующим на него факторам среды и процесс поддержания структурно-функциональной стабильности окончательно сформированных функциональных систем организма (что соответствует состоянию абсолютной адаптированности организма к комплексно действующим факторам Среды). Процесс адаптации — это процесс «построения» специфических функций организма, позволяющих получать требуемый организму (и возможный для данного организма!) результат. Или, поскольку функции организма связаны с его структурными образованиями, процесс адаптации ещё более достоверно должен быть представлен в виде целенаправленного специфического функционально-структурного приспособления к условиям, в которые поставлен конкретный организм ^{[источник не указан 593 дня]}.

Адаптированность (абсолютная, полная) — абсолютный результат процесса адаптации — состояние специфического динамического равновесия организма, сформировавшееся в результате продолжительного (в течение периода адаптации) «взаимодействия» данного организма с неизменным комплексом факторов среды. Абсолютная адаптированность организма к комплексу стандартных, относительно неизменных по силе и специфичности воздействий напрямую связан с окончательным формированием конкретной функциональной системы. Длительность периода адаптации при соблюдении оговоренных выше условий определяется сложностью формируемой функциональной системы и индивидуальными особенностями организма^{[источник не указан 593 дня]}.

Уровень адаптированности — состояние организма, оцениваемое мультипараметрически на любом этапе его приспособления к комплексно действующим на него факторам среды ^{[источник не указан 593 дня]}.

Адаптационные реакции — специфические реакции организма, его «срочный» ответ на комплексно действующие факторы среды. Адаптационные реакции организма в ответ на производимую или произведенную «внешнюю» или «внутреннюю» работу — это мотивированный спецификой этой работы сдвиг гомеостатических констант в компонентах задействованной для выполнения данной конкретной работы функциональной системы. Адаптационные реакции стимулируют течение обменных процессов в компонентах работающей в данный момент функциональной системы, обуславливая функционально мотивированные адаптационные изменения её компонентах (если данная функциональная система находится на той или иной стадии своего формирования), или, обеспечивая её стабильность (если она полностью сформирована)^{[источник не указан 593 дня]}.

Неспецифические адаптационные реакции организма — искусственно выделенное звено адаптации, позволяющее оценить истинный (отраженный в реакциях организма) «размер» комплекса действующих на организм факторов среды^{[источник не указан 593 дня]}. Адаптационные изменения — специфические изменения, происходящие в организме в процессе его приспособления к комплексно действующим на него факторам среды — один из основных «инструментов» адаптации, используемый организмом как для достижения состояния адаптированности, так и для поддержания организма в этом состоянии. Адаптационные изменения (более или менее выраженные) происходят в организме в ответ на любые изменения его «внешней» и «внутренней» среды^{[источник не указан 593 дня]}.

Стадии процесса адаптации

Процесс адаптации при соблюдении вышеназванных условий протекает стадийно ^{[источник не указан 593 дня]}:

1. Стадия первичной экстренной мобилизации предсуществующих компонентов системы.
2. Стадия выбора необходимых системе компонентов.
3. Стадия относительной стабилизации компонентного состава функциональной системы.
4. Стадия полной стабилизации функциональной системы.
5. Стадия сужения афферентации.

Относительно короткая «стадия  первичной экстренной мобилизации  предсуществующих компонентов системы»^{[источник не указан 593 дня]} характеризуется тотальным вовлечением в работу системы физиологических механизмов, которые могли бы быть задействованы в реализации конкретного поведенческого акта и высокой интенсивностью обменных процессов в организме. Формирующаяся функциональная система на этой стадии наименее специфична.

На «стадии выбора необходимых  системе компонентов»^{[источник не указан 593 дня]} осуществляется перебор и выбор необходимых системе компонентов, которые в дальнейшем и будут определять её структурно-функциональную специфичность. На этой стадии сохраняется значительная интенсивность обменных процессов в организме.

Во время «стадии относительной  стабилизации компонентного состава  функциональной системы»^{[источник не указан 593 дня]} в организме происходит «подгонка» отобранных на предыдущей стадии адаптации компонентов под требования системы и конечного «прогнозируемого» ею результата. Эта «подгонка» осуществляется системой в результате направленных (специфических) адаптационных изменений в ранее отобранных ею компонентах. Необходимо уточнить, что адаптационные изменения в компонентах формирующейся системы сопровождают процесс адаптации на всех стадиях его течения, однако именно в стадии относительной стабилизации компонентного состава функциональной системы адаптационные изменения в её компонентах становятся наиболее специфичными при сохранении достаточно высокой интенсивности обменных процессов. Именно адаптационные изменения, происходящие в отобранных системой компонентах, позволяют говорить лишь об относительной стабильности системы в целом.

«Стадия стабилизации функциональной системы»^{[источник не указан 593 дня]}, характеризуется уравновешиванием всех обменных процессов в организме, и «исчезновением» суперкомпенсаторных реакций организма в ответ на уже привычный для него комплекс стандартных афферентаций. Именно на этой стадии формирования функциональной системы она становится структурно-функционально «жесткой» (полностью теряет свойство лабильности) и абсолютно специфичной.

«Стадия сужения афферентации» (П. К. Анохин, 1935, 1958, 1968, 1975 и др.; С. Е. Павлов, 2000) — заключительная стадия процесса адаптации, характеризующаяся переходом организма на «автоматический» (по сигнальному принципу) запуск «рабочего цикла»^{[источник не указан 593 дня]} сформированной функциональной системы (конкретного поведенческого акта). Именно эта стадия адаптации характеризуется максимальной экономичностью рабочего цикла той целостной функциональной системы, которая с учетом всех «внешних» и «внутренних» средовых воздействий «строилась» организмом на протяжении всего процесса адаптации к ним. И именно достижение этой стадии в процессе адаптации к предельно специфической деятельности соответствует достижению состояния адаптированности организма к этой деятельности.

Онтогенетическая  адаптация

Онтогенетическая  адаптация — способность организма приспосабливаться в своем индивидуальном развитии к изменяющимся внешним условиям. Различают следующие подвиды:

1. генотипическая адаптация — отбор наследственно детерминированной (изменение генотипа) повышенной приспособленности к измененным условиям (спонтанный мутагенез)
2. фенотипическая адаптация — при этом отборе изменчивость ограничена нормой реакции, определяемой стабильным генотипом.

Филогенетическая адаптация

Филогенетическая адаптация — это процесс, длящийся на протяжении жизней нескольких поколений, и уже поэтому, -она, по мнению Ю. Малова, не может быть свойством одного, отдельно взятого организма. Гомеостаз организма как основное свойство есть результат филогенетической адаптации. Однообразие представителей человеческого вида проявляется не в строгом сходстве морфологических и функциональных признаков отдельных индивидов, а в соответствии их внешним условиям окружающей среды. Различие в строении органов и тканей еще не есть отрицание нормы. Важно, соответствуют ли это строение и его функции вариациям внешней среды. Если структура соответствует колебаниям внешних факторов, значит, она обеспечивает жизнеспособность организма и определяет его здоровье. Содержание понятия адаптации охватывает не только способность живых систем отражать, посредством изменения, факторы среды, но и способность этих систем в процессе взаимодействия создавать в себе механизмы и модели активного изменения и преобразования среды, в которой они обитают.

Адаптивная радиация — адаптация родственных групп организмов к систематическим нерезким однонаправленным изменениям условий окружающей среды.

Концепцию адаптивной радиации, которая развивала идею Ч. Дарвина о дивергенции, независимо сформулировали В. О. Ковалевский (1875) и Г. Осборн (1915)^[1].

ОБЩИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТИ АДАПТАЦИИ  ОРГАНИЗМА

При изучении изменений, происходящих в организме под влиянием совокупности экологических (природных и антропотехногенных) факторов, применяют термин «адаптация». Под адаптацией понимают все виды врождённой и приобретённой приспособительной деятельности, которые обеспечиваются физиологическими реакциями, происходящими на клеточном, органном, системном и организменном уровнях. В этой главе рассмотрены подходы к изучению адаптации, эволюция и формы адаптации, теории адаптации, адаптогенные факторы, механизмы адаптации.

Подходы к изучению адаптации

При изучении адаптации применяют  системный и индивидуальный подходы.

Системный подход к адаптации (рис. 2-1) предполагает необходимость изучения адаптации и как процесса, и как состояния системы, для которой характерно подвижное равновесие, сохраняющее постоянство структур лишь при непрерывном движении всех компонентов системы. В итоге уравновешивание со средой происходит за счёт приобретения нового системного качества.

Рис. 2-1. Системный характер адаптационных изменений

Индивидуальный  подход к адаптации человека можно охарактеризовать как совокупность социально-биологических свойств и особенностей, необходимых для устойчивого существования индивидуума в конкретной экологической среде обитания. Другими словами, для всякого организма существует оптимальная эндогенная (внутренняя) и экзогенная (внешняя) экологическая среда, причём среда обитания не только с оптимальными характеристиками физических условий, но и с конкретными производственными и социальными условиями. По обе стороны от оптимума трудовая и биологическая активность постепенно снижаются, пока, наконец, условия не станут такими, в которых организм вообще не сможет существовать.

Эволюция  и формы адаптации

Адаптация тесно связана  с эволюцией организмов и устойчиво  адаптированными считаются те, которые  приспособились к изменён- ным условиям, размножаются и дают в новой среде обитания жиз- нестойкое потомство. Существуют две принципиально различные формы адаптации: генотипическая и фенотипическая.

•  Генотипическая адаптация, в результате которой на основе наследственности, мутаций и естественного отбора формировались современные виды животных.

•  Фенотипическая адаптация формируется в процессе взаимодействия конкретного организма с окружающей его средой обитания.

Структурные следы адаптации  имеют важное биологическое значение, так как защищают человека от предстоящих  встреч с неа- декватными и опасными факторами среды. В то же время результаты фенотипической адаптации не передаются по наследству, что следует считать выгодным для сохранения вида, поскольку следующее поколение адаптируется заново к широкому спектру иногда совершенно новых факторов, требующих выработки новых специализированных реакций.

Типы  приспособительного поведения. Различают три типа приспособительного поведения живых организмов в ответ на действие неблагоприятного раздражителя: бегство от неблагоприятного раздражителя, пассивное подчинение раздражителю либо активное противодействие за счёт развития специфических адаптивных реакций.

Гомеостаз и гомеокинез. Система жизнеобеспечения организма, наряду с механизмами поддержания равновесия внутренней среды

(гомеостаз), представлена и генетическими программами развития, осуществление которых невозможно без постоянного изменения этой внутренней среды (гомеокинез), реализуемого посредством многообразных адаптивных процессов (реакций, механизмов, ответов и т.д.). Именно на поддержание генетических программ развития, являющихся ведущей движущей силой в живом организме, направлена деятельность систем репродуктивного, энергетического и адаптационного гомеостата (рис. 2-2). Оптимальное функционирование систем, обеспечивающих три ведущих гомеостата, реализуется через посреднические системы (кровообращение, дыхание, кровь) и регуляторные механизмы вегетативной и эндокринной систем.