- •Ocr: а. А. Шишкин рязань 01-03-2006
- •Глава I. Введение
- •1 К. Маркс и ф. Энгельс. Людвиг Фейербах и конец классической немецкой философии. Сочинения. Т. 21. М., 1961, стр. 303.
- •Глава II. Сущность жизни
- •1 К. Маркс и ф. Энгельс. Антидюринг. Сочинения. Т. 20, м., 1961, стр. 82.
- •Глава III. Клетка
- •2 Бмми -ив |7
- •Под электронным микроскопом.
- •3 Биолагвл 38
- •Одном масштабе.
- •1 К. Маркс и ф. Энгельс Сочинения. Т. 20. М., 1961, стр. 83.
- •Железы быка.
- •Молекул белка.
- •Цитозин
- •Глюкоза ная кислота Фосфат
- •(Б) анафазы, телофазы (7).
- •Глава IV. Обмен веществ и энергии
- •1 К. А. Тимирязев. Избранные произведения. Т. II. М., 1948, стр. 382—383.
- •Глава V. Раздражимость и движение
- •Глава VI. Размножение
- •Конъюгация опуляция
- •7 Биология
- •Интеркянез (вптерфвза II)
- •2П (бива
- •(Схема).
- •Глава VII. Наследственность и изменчивость (основы генетики)
- •I сверхдомннирование
- •«А Рис. 48. Полимерия. Наследование окраски семян при взаимодействии двух пар однозначных генов.
- •41,5% Серых длиннокрылых 41,5% черных короткокрылых
- •8,5% Черных » 8,5% серых »
- •Глава VIII. Основные закономерности эмбрионального развития
- •Глава IX. Основные закономерности
- •1 К. МарксиФ. Энгельс. Диалектика природы. Сочинения. Т. 20, м., 1961, стр. 6! 1.
- •Глава XI. Регенерация, трансплантация и эксплантация
- •«Недостающих* луча.
- •Глава XII. Происхождение жизни на земле
- •Глава XIII. Основные этапы развития эволюционного учения
- •1 К. Маркс и ф. Эвг ель с. Анти-Дюринг. Сочинения. Т. 20, м., 1961. Стр. 74. 230
- •Глава XIV. Основные положения учения чарлза дарвина
- •1Б Бввлогяя 241
- •Крыльями. А, б — мухи: в — бабочка; * — жух.
- •Всесторонне обоснован исторический метод в приложении к природе;
- •Изгнаны креационистские представления из вопроса о целесообразности в природе; 3) нанесен решительный удар метафизике, идеализму и религии.
- •8 К. Маркс иФ. Энгельс. Сочинения. Т. 29, м., 1962, стр. 424. » Там же. Т. 30. 1963. Стр. 102.
- •6 В. И. Л e и и н. Полное собрание. Изд. 5-е, т. I, стр. 139.
- •Глава XV. Борьба за дарвинизм
- •1 А. Д. Некрасов. Борьба аа дарвинизм. М.—л., 1937. * Там же.
- •Глава XVI. Развитие биологических наук
- •Глава XVII. Многообразие органического мира (основы систематики)
- •1 Лат. «Виды растений». S Лат. «Система природы».
- •Глава XVIII. Основные черты эволюции растении
- •1 Анкилостомидоз — заболевание, вызываемое паразитическим круглым червем — аи-ц кидостомой (см. Главу XIX).
- •Глава XIX. Основные черты эволюции
- •Самку в своем брюшном желобе.
- •Через рыбу заражаются человек и плотоядные животные
- •Рнс. 144. Клещ Ixodes persulcatus.
- •Чехлах.
- •Глава XX. Основные черты эволюции хордовых (chordata)
- •Глава XXI. Эволюция систем органов
- •28 Бяологня
- •Глава XX!!. Происхождение человека (антропогенез)
- •Глава XXIII. Организм и среда
- •Глава I. Введение
- •Глава III. Клетка
- •Глава Vili. Основные закономерности эмбрионального развития . » « . . 162
- •Глава IX. Основные закономерности постамбриоиального развития .... 185
- •Глава X. Процессы старения н проблемы геронтологии ... J 197
- •I Физиологическая регенерация 206
- •Глава XIII. Основные этапы развития эволюционного учения . ; . . . .224
- •Глава XIV. Основные положении учения Чарлза Дарвина 235
- •Глава XVII. Многообразие органического мера (основы систематика) . ./'28*
- •Глава XVIII. Основные черты эволюции растений 290
- •Глава XIX Основные черты вволюции бесхордовых животных н основы меди- —.
- •Класс Насекомые (Insecta) с37
- •Глава XX. Основные черты эволюции хордовых (Chordata)
- •Глава XXI. Эволюция систем органов на примере типов бесхордовых живот- ных и классов позвоночных. Филогения органического мира . . .. 421
- •Родословное древо животного мира
- •Глава XXII. Происхождение человека (антропогенез) 443
- •Глава XXIII. Организм и среда 451
- •Редактор в. Н. Павлова Техн. Редактор я. И. Лювковская Корректор т. В. Малышева Художественный редактор в. И. Микрикова Переплет художника л. С. Эрмана
Глава V. Раздражимость и движение
Раздражимость как форма отражения
Всей материи присуще свойство отражения. Материальные тела взаимодействуют друг с другом. В. И. Ленин писал «...логично предположить, что вся материя обладает свойством, по существу родственным с ощущением, свойством отражения...» '.
Свойство отражения у живых организмов проявляется в форме раздражимости. Раздражимостью называется способно с т ь ор га н и зм ов отвечать на воздействие внешней среды определенными активными реакциями. Амеба вытягивает псевдоподии и обволакивает ими комочек какого-либо вещества; фагоцит заглатывает бактерию; сперматозоид движется к яйцеклетке; подсолнечник поворачивает соцветие за перемещающимся по небосводу солнцем; лягушка отдергивает лапку при уколе булавкой. Таков ряд примеров раздражимости.
Раздражимость—одно из основных свойств жизни. Уже первые, самые примитивные, живые существа должны были обладать раздражимостью, реагировать на пищевые вещества и ассимилировать их, иначе •они неминуемо погибли бы.
Общие свойства, характеризующие раздражимость
Раздражимость проявляется в качественном и количественном изменении метаболизма, в усилении или ослаблении активной деятельности, в изменении структуры.
Факторы, вызывающие явления раздражимости, называются раздражителями. Раздражители по своей природе делятся на три группы: физические (механические, температурные, лучевые, электрические и т. д.), химические (соли, кислоты, щелочи) и физико-химические (факторы, изменяющие осмотическое давление, коллоидное состояние протоплазмы и пр.).
Биологические раздражители (т. е. воздействия других организмов) по своему характеру всегда могут быть отнесены к одной из трех названных групп.
Раздражитель лишь тогда способен вызвать ответную реакцию, когда достигает определенной силы. Минимальная сила раздражения, вызывающая реакцию, получила название нижнего порога раздражимости. Наряду с этим есть и предельный верхний порог раздражимости, превышение которого может вызвать гибель живого вещества. Так, мышца при воздействии на нее электрическим током начнет реагировать сокращением только тогда, когда сила тока достигнет порога раздражения. Но если сила тока превысит определенную величину, это вызовет необратимое сокращение и изменения в протоплазме, которые приведут мышцу к гибели.
Восприятие раздражений может осуществляться либо всей протоплазмой, как, например, у амебы, либо специальными образованиями — рецепторами (лат. recipele — получать). Рецепторы — это специализированные воспринимающие приборы. У одноклеточных организмов ими
В. И. Ленин. Полное собрание сочинений. Т. 18, стр. 91.
могут быть специальные органоиды, например у эвглены — светочувствительное пятнышко (стигма). У многоклеточных организмов — они» обычно состоят из нервных волокон, способных преобразовать энергию внешнего раздражения в процесс нервного возбуждения. Располагаются-они чаще всего в органах чувств.
Способность клеток и тканей отвечать на раздражение называется*' возбудимостью. Возбуждение — это сложная биологическая реакция, проявляющаяся в изменении физического, физико-химического и функционального состояния клеток Меняется вязкость и химический состав протоплазмы. Связано это в первую очередь с изменением электрического состояния клеточной мембраны. В состоянии покоя внутренняя поверхность мембраны заряжена отрицательно по отношению к наружной-. Причина такой разности потенциалов объясняется неравенством концентрации ионов внутри клетки и окружающей среды. В цитоплазме ионы калия преобладают над ионами натрия, в тканевой жидкости — наоборот. В состоянии возбуждения изменяется проницаемость клеточной мембраны: она начинает пропускать внутрь клетки положительно заряженные ионы натрия. Это приводит к изменению электрических потенциалов-между цитоплазмой и внешней средой. Возникают электрические биотоки. Исследование их лежит в основе электрофизиологических методов-диагностики. К ним относятся, например, электрокардиография — получение электрокардиограммы, т. е. записей электрических потенциалов, возникающих в сердечной мышце; электроэнцефалография — регистрация электрических потенциалов головного мозга; электромиография — записи биотоков в скелетных мышцах и т. д.
Одна из особенностей явлений раздражимости заключается в том, что место воздействия раздражителя и место ответа не всегда совпадают. Это связано с тем, что возбуждение, возникнув в одной клетке, передается на соседние. Проведение возбуждения связано с тем, что изменение электрического потенциала одной клетки служит раздражителем, вызывающим возбуждение в другой.
Проведение возбуждения осуществляется либо через протоплазму (у одноклеточных организмов н растений), либо по нервной системе (у многоклеточных животных).
Органы и структуры, в которых в результате проведения возбуждения возникают ответные реакции, получили название эффекторов (от лат. effectus — действие).
Явления раздражимости характеризуются специфичностью. Различные раздражители, действуя на один и тот же объект, вызывают сходную реакцию, так, мышца на механические, электрические, химические раздражители отвечает сокращением, яйцо морского ежа — образованием оболочки, слюнная железа — отделением слюны, а глаз — ощущением света и т. д. Следовательно, ответная реакция определяется не характером раздражителя, а специфичностью эффектора.
Характерная черта явлений раздражимости—энергетическое-несоответствие раздражителя и реакции живой систе-м ы. Внешние воздействия, связанные с незначительной тратой энергии,, могут вызвать реакции, требующие затраты энергии, во много раз превышающей ту, которая вызвала реакцию. Поясним это примерами. Представим себе личинок комара анофелес, плавающих на поверхности воды. Легкая зыбь, пробежавшая по поверхности воды, или даже тень, упавшая на ее поверхность, вызывают энергичные сокращения личинки и погружение ее в толщу воды. Неожиданный укол булавкой вызывает резкое отдергивание руки. Из этих примеров, число которых можно увеличить, видно несоответствие между той энергией, которая потребовалась для возбудимости, и той, которая затрачена на ответную реакцию.
Явления раздражимости отличаются адекватностью,т.е. соответствуют потребностям в данных условиях и оказываются полезными, целесообразными. Бактерии, нуждающиеся в кислороде, передвигаются в сторону пузырька воздуха в капле воды, цветы шафрана раскрываются в теплую погоду и закрываются при падении температуры, зрачок глаза расширяется в темноте и сужается на свету. Один и тот же раздражитель может вызвать прямо противоположную реакцию в зависимости от силы воздействия. Так, если инфузорий поместить в пробирку и один конец ее погрузить в горячую воду, а на другой положить снег, то первоначально инфузории устремятся к теплу. Но когда температура здесь повысится достаточно высоко, они начнут передвигаться в противоположную сторону.
Такая целесообразность в поведении живых организмов идеалистами трактуется как следствие каких-то сверхъестественных сил. Однако в трудах Дарвина целесообразность, существующая в природе, нашла материалистическое объяснение как следствие исторического развития органического мира.
Адекватность реакций на внешние раздражения обусловливает уравновешивание организмов со средой, их приспособленностью к окружающим условиям.
Наряду с общими чертами в явлениях раздражимости у всех организмов она выражается по-разному у растений и животных и зависит от высоты организации.
На любое раздражение организмы обычно отвечают движением. Поэтому, как правило, раздражимость и движение сопутствуют друг другу.
ДВИЖЕНИЕ КАК ФОРМА ПРОЯВЛЕНИЯ РАЗДРАЖИМОСТИ Формы движения
Движение тесно связано с раздражимостью и очень часто служит внешним ее проявлением. Оно может выражаться как в перемещении всего-организма, так и отдельных его органов и даже органоидов внутри клетки.
Активные движения возникают в результате изменения обмена веществ, как ответная реакция на раздражение.
Различают циклоз, ростовые, тургорные, амебоидные, мерцательныеи мышечные формы движений.
Циклоз — передвижения внутри протоплазмы, не влияющие на внешние очертания клетки. Интенсивный циклоз наблюдается в клетках некоторых одноклеточных животных. У инфузорий, например, эндоплазма находится в постоянном круговом вращении. К этой категории движения должно быть отнесено перемещение центриолей и хромосом во время митоза. Установлено, что понижение вязкости протоплазмы (переход в золь) ускоряет циклоз, повышение (переход в гель)—замедляет его.
Ростовые движения наблюдаются у растений. Они сказываются в изменении положения в пространстве благодаря неравномерному росту различных частей организма под воздействием внешних факторов. Это движение проявляется в форме тропизмов (см. ниже). Его примеры: рост корней растений в сторону земного притяжения, побегов — в сторону света и т. д.
Тургорные движения встречаются также у растений и связаны с изменением осмотического давления внутри клеток. Проявляются они в форме как тропизмов (например, поворот соцветия подсолнечника в сторону солнца), так и настий (см. ниже примеры: поникание листьев мимозы, сворачивание листа росянки).
Амебоидные движения встречаются у одноклеточных организмов (рис. 27) или у свободно подвижных клеток многоклеточных, например
у фагоцитов. Амебоидные движения связаны с деформацией клетки, с образованием выпячиваний протоплазмы в виде псевдоподий. Это одна из форм движений, характерных для таксисов (см. ниже). В образовании псевдоподий проявляется свойство протоплазмы переходить из состояния геля в золь и обратно. Предполагается, что в более плотных участках протоплазмы, находящихся в состоянии геля, молекулы белка
имеют первичную структуру, развернуты и образуют сеть из переплетающихся волокон. По мере свертывания белковых молекул и перехода их в форму глобул (третичная структура) гель постепенно преобразуется в золь. Установлено, что введение АТФ в протоплазму способствует ее разжижению, т. е. переходу в золь. Именно такая, разжиженная, богатая АТФ, протоплазма находится на периферии клеток, способных к амебоидному движению.
Мерцательное
движение р аспро-странено у растительных
и животных организмов. Оно осуществляется
жгутиками и ресничками. Жгутики
встречаются у многих одноклеточных
животных и растений и
в
клетках многоклеточных.
Реснички имеются у инфузорий и ряда клеток многоклеточных. Реснички, сокращаясь группами, выполняют гребные движения. Так передвигаются инфузории. Ресничный эпителий у млекопитающих и человека покрывает дыхательные пути и пылинки, попавшие на него, удаляются благодаря мерцательным движениям. В яйцеводах мерцательный эпителий продвигает яйцевые клетки.
Типичные по своему строению сперматозоиды, встречающиеся у большинства животных, передвигаются с помощью жгутика (хвостовой нити).
Электронномикроскопические исследования показали, что жгутики и реснички содержат матрикс, окруженный наружной мембраной. В мат-риксе находятся 9 пар наружных фибрилл и 2 одиночные центральные фибриллы. У основания жгутиков и ресничек расположена базальная гранула, имеющая строение, сходное с центриолью. Движение ресничек и жгутиков связано с получением энергии из АТФ.
Движение ресничек согласованно: каждая ресничка вступает в движение вслед за соседней, так что возникает волна сокращений. Регулятор-ный механизм этих движений еще не известен, но выяснено, что для существования этого механизма необходимо сохранение непрерывности цитоплазмы. Например, повреждение ее в каком-либо месте на периферии инфузории приводит к потере синхронности в биении ресничек.
Мышечное движение представляет собой наиболее совершенную форму движения. Оно связано с образованием специальных внутриклеточных сократительных волокон — мионем. У кишечно-полостных животных мышечные волокна не отделены от эпителиальных клеток и представлены эпителиально-мышечными клетками. У вышестоящих по своей организации животных уже существует мышечная ткань. Различают гладкую и поперечнополосатую мускулатуру. Последняя развивается в органах, имеющих наибольшую нагрузку, и способна к быстрым и энергичным сокращениям. Гладкие мышечные волокна — веретенообразные клетки, максимальная длина которых достигает 0,5 см. Поперечнополосатые мышечные волокна значительно крупнее и у человека достигают длины 5—12 см при толщине 10—100 ц, В гладких мышцах сократительную функцию выполняют и миофибриллы, и прилегающая к ним плазма (киноплазма). В поперечнополосатых мышцах способны сокращаться лишь миофибриллы. Обмен веществ в поперечнополосатой мускулатуре значительно выше, чем в гладкой.
Исторически эволюция сократительной функции прошла, по-видимому, через следующие этапы. В ранних стадиях существования живой материи вся протоплазма обладала способностью к сокращению, аналогичной амебоидному движению. Позже произошла дифференцировка на сократительную киноплазму и питательную (трофическую) протоплазму. Далее обособились нитеобразные волокна — фибриллы. Первоначально они служили лишь скелетными образованиями, как и теперь у ряда Одноклеточных животных, но затем фибриллы приобрели способность сокращаться наряду с киноплазмой, как в гладких мышечных волокнах. Наконец, только за фибриллами сохранилась сократительная функция, как в поперечнополосатых мышцах членистоногих и позвоночных.
Мышечные движения связаны с затратой энергии, получаемой из АТФ. Сократительная часть мышечных волокон почти целиком состоит из двух белков: миозина и а кт и н а. Электронномикроскопические исследования установили, что миозин имеет фибриллярную структуру. Практически вся АТФ мышц связана с миозином. Актин может иметь форму глобул, но в присутствии KCI и АТФ принимает также форму нитей.
Выделенные из тканей, очищенные, но соединенные вместе миозин и актин образуют сложный комплекс актом иозин, способный сокращаться в присутствии АТФ.
Таким образом, лабораторным экспериментом было установлено, что для мышечного сокращения имеет существенное значение взаимодействие актина и миозина в присутствии АТФ. Предполагается, что при мышечном сокращении тонкие фибриллы актина движутся вдоль значительно более толстых нитей миозина. При этом длина нитей как одного, так и другого белка не меняется, а нити одного белка проникают между нитями другого.
Явления раздражимости проявляются по-разному у различных организмов в зависимости от уровня их организации. В этом отношении все организмы можно разделить на две группы: не имеющие нервной системы н имеющие нервную систему.
I
РАЗДРАЖИМОСТЬ У ОРГАНИЗМОВ, НЕ ИМЕЮЩИХ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
У организмов, не обладающих нервной системой, раздражимость проявляется в форме тропизмов, настий, таксисов.
Тропизмы
Тропизмы (от греч. tropos — поворот) —такие реакции на внешние раздражения, которые характерны для растений. Они связаны с перемещением только части растения. Тропизмы отличаются четкой направленностью в сторону раздражителя или от него. В силу этого различают тропизмы положительные (движения в сторону раздражителя) и отрицательные (направленные от него). Например, соцветие подсолнечника всегда поворачивается к солнцу (положительный тропизм). Если
прорастить семена какого-нибудь растения, например горчицы, в прозрачном сосуде, то листья будут тянуться к свету, а корни — от него (рис. 28); следовательно, у листьев на свет тропнзм положительный, а у
корней
— отрицательный.
В зависимости от природы раздражителя различают фототропизм (ответ на световой раздражитель), геотропизм (на земное притяжение), S хемотропизм (на химические раздражители), тиг-мотропизм (на механические воздействия) и т. д. Тигмотропизм выражен у стелящихся и вьющихся растений (виноград, хмель, горох, древовидные лианы); они растут вдоль предметов, с которыми соприкасаются.
Тропизмы всегда связаны с процессом роста. Положительный фототропизм объясняется тем, что обмен веществ на освещенной стороне стебля подавлен светом, а на неосвещенной — усилен; здесь интенсивнее происходит образование новых клеток Таким образом, освещенная сторона становится короче, а затемненная — длиннее; в силу этого растение оказывается обращенным к свету.
Еще Дарвин установил, что тропизмы зависят от каких-то веществ, образующихся в зоне роста. В настоящее время эти вещества — стимуляторы роста, получившие название ауксинов, удалось не только выделить из стеблей растений, но и искусственно синтезировать. Ауксины применяют в растениеводстве как стимуляторы роста. Несомненно, что тропизмы имеют приспособительное значение и совершенствовались в процессе эволюции.
Насти и
Сложные движения растений получили название настий. Примером на-стий может служить раскрывание цветов в определенных условиях. Кувшинка, цикорий, кульбаба и ряд других растений раскрывают свои цветы в солнечную погоду и закрывают их в пасмурную (рис. 29). Сложные листья акании на ночь складываются, чем уменьшается поверхность, подвергающаяся охлаждению. У мимозы прикосновение к стеблю вызывает поникание листьев. Большой сложности достигают движения так называемых плотоядных (хищных) растений. У росянки листья покрыты множеством волосков, выделяющих липкую прозрачную жидкость, которая привлекает насекомых. Попавшее на листок насекомое прилипает и стремится освободиться. Чем больше оно шевелится, тем больше выделяется липкой жидкости, содержащей пищеварительный секрет. Одновременно края листа приходят в движение и в конце концов-смыкаются. Пойманное насекомое переваривается, а переваренные вещества всасываются поверхностью листа. Движения у растений, связанные с настиямн, обусловлены изменением тургора в клетках.
Таксисы
Перемещения одноклеточных водорослей, бактерий, слизистых грибов (миксомииетов), простейших животных и отдельных клеток многоклеточных получили название таксисов. Они, так же как и тропизмы, представляют собой движения, направленные либо в сторону раздражителя, либо от него. В связи с этим различают положительные и отрицательные таксисы. В зависимости от раздражителей также выделяют термо-, фото, гидро-, хемо-, гальвано-таксисы и т. д. Разумеется, каждый из них может быть как положительным, так и отрицательным.
Положительный фототаксис проявляют эвглены, скапливающиеся в освещенной стороне аквариума. Отрицательный фототаксис обнаруживается у многих бактерий, перемещающихся в затемненную часть сосуда.. Положительный хемотаксис к кислороду проявляют инфузории, перемещающиеся в верхнюю часть сосуда, где больше 02. Отрицательный хемотаксис к углекислоте проявляют инфузории, перемещающиеся из той части водоема, где накопилась высокая концентрация СОг- Положительный гидротаксис обнаруживается у слизистого гриба миксомице-та, перемещающегося из сухого места в более влажное и т. д.
Встреча половых клеток при оплодотворении обеспечивается положительным хемотаксисом сперматозоидов на вещества, выделяемые яйцевыми клетками Мужские половые клетки папоротников обнаруживают резко выраженный положительный хемотаксис к низким концентрациям яблочной кислоты. Установлено, что женские половые клетки папоротников действительно выделяют яблочную кислоту. Сперматозоиды мхов не реагируют на яблочную кислоту, но чрезвычайно чувствительны к растворам тростникового сахара, а живчики плаунов — к лимонной кислоте. Яйцевые клетки животных также продуцируют вещества, которые вызывают у сперматозоидов соответствующих видов положительные хемотаксисы.
Передвижение фагоцитов к инородным телам, бактериям и другим паразитам, проникшим в организм, обусловлено положительным хемотаксисом. Еще И И. Мечников выяснил это в своих блестящих опытах. Когда под кожу лягушки была введена стеклянная капиллярная трубочка с жидкостью из культуры патогенных бактерий, то очень скоро в ней оказалась масса фагоцитов. Этот опыт показывает, что/стремление фагоцитов к очагу воспаления — характерный пример положительного хемотаксиса. Продукты распада погибших в организме клеток также привлекают к себе фагоцитов, которые пожирают отмершие структуры.
Изучение механизма хемотаксиса у фагоцитов показало, что химический раздражитель прежде всего вызывает возбуждение обращенной к нему части протоплазмы клетки, где возникают изменения коллоидных свойств протоплазмы (гель переходит в золь) и начинается двигательная реакция в сторону раздражителя.
РАЗДРАЖИМОСТЬ У ОРГАНИЗМОВ, ИМЕЮЩИХ НЕРВНУЮ СИСТЕМУ
На низших ступенях эволюции органического мира воздействия, исходящие от раздражителя, воспринимаются любым участком тела. Но у многоклеточных животных вместе с дифференцировкой клеток, образованием органов выделялась особая ткань—нервная. Нервные клетки приобрели значительно большую чувствительность к раздражителям и способность быстро проводить возбуждение. Нервная система, согласовывая работу органов, объединяет организм в единое целое и регулирует его связи с внешней средой.
Клетки нервной системы — нейроны — имеют несколько коротких отростков (дендритов) и один длинный (аксон). Дендриты служат для соединения нейронов между собой. Аксоны выходят из мозга в составе периферических нервов и проводят возбуждение от рецепторов (от лат. recìpere — получать) к мозгу и из мозга к эффекторам (от лат. effectus — действие). У высших животных различают аксоны двух родов: центростремительные (чувствующие) и центробежные (двигательные).
Рефлекс и рефлекторная дуга
У обладающих нервной системой животных развился особый тип ответных реакций — рефлексы. Рефлекс (от лат. reflexus — отражение) — ответная реакция организма на внешнее или внутреннее раздражение при обязательном участии нервной системы. Путь, по которому проходят нервные импульсы от рецептора к исполнительному органу, получил на-■ванне рефлекторной дуги (рис 30). Простейшую рефлекторную
5
Рис. 80. Схема рефлекторной дуги. Путь возбуждения показан стрелками. I — вставочный нейрон; i — дендрит; 3 — тело нейрона: 4 — иксов; S — синапс между «ув» втва-тельиыы ■ вставочным нейронами; 6 — в к сои чувствительного нейрона. 7 — тело чуй» Итавггельаого нейрина; в — дендрит чувствительного нейрона; • — аксоа двигательного иеивоаа; 10— тело двигательного нейрона. II — синапс между вставочным и двигательным нейронами; 12 •— рецептов в ножа; 13 — мышца,
дугу образуют всего два нейрона: рецепторный и эффекторный, между; которыми имеется один синапс. Синапсом называется место соприкосновения дендритов, относящихся к двум нейронам.
Рефлекторная дуга начинается с рецепторов. Под действием раздражителей рецепторы приходят в состояние возбуждения. Возбуждение по центростремительным волокнам передается в центральную нервную систему. Нейроны центральной нервной системы преобразуют нервное возбуждение и ответная реакция по центробежному нерву переходит я соответствующему органу — эффек-ору. Эффектор специфическим образом реагирует на возбуждение: мышца — сокращением, железа — отделением секрета.
При передаче нервного импульса в синапсах появляется небольшое количество ацетилхолина. Как только импульс передан, ацетилхолин мгновенно исчезает. Он разлагается иа холин н уксусную кислоту. Если ©того не произойдет, передача импульса будет продолжаться. Появление ажетилхолина обнаружено также при поступлении импульсов к эффектору — мышце или железе.
Рефлекторная деятельность организмов
Благодаря классическим исследованиям И. П. Павлова рефлексы делят на две группы: безусловные и условные.
Безусловные рефлексы — врожденные (наследственно закрепленные), свойственные всем особям данного вида. Они представляют собой стандартную автоматическую реакцию. Среди безусловных рефлексов можв* выделить пищевые, половые, самоохранительные. Они регулируют температуру тела, кровяное давление, приток кислорода к тканям, выделение конечных продуктов обмена веществ и др. У позвоночных животных даже после удаления коры больших полушарий головного мозга большинство безусловных рефлексов сохраняется. Это говорит о том, чт# безусловные рефлексы связаны с низшими отделами центральной нервной системы (спинным, продолговатым, средним, промежуточным мозгом в подкорковыми ядрами больших полушарив).
Инстинкты — сложная совокупность безусловных рефлексов, одна из форм приспособления животных к условиям жизни. В неизменяющихся условиях инстинкты полезны, но бессознательные, автоматические действия становятся бесполезными при изменившейся ситуации. Эту особенность инстинктов можно показать на следующем примере Оса-сфеиа проявляет заботу о своем потомстве, заключающуюся в ряде последовательных, целесообразных действиях: она строит гнездо-норку, заготавливает живых насекомых — пищу для своих личинок; добычу оса парализует уколом жала в скопления нервных клеток; на добычу откладывает яйца, затем норку замуровывает. На этом забота о потомстве заканчивается. Однако обычное течение событий можно нарушить— удалить нж гнезда содержимое в то время, когда оса приступила к его замуровыванию. Даже если «ограбление» гнезда совершено в ее присутствия, оса прилежно закончит его запечатывание.
Безусловные рефлексы и инстинкты не могут обеспечить полностью приспособления животного к постоянно меняющимся условиям жизни. Это приспособление достигается условными рефлексами, формирующимися в течение индивидуальной жизни животного.
Условные рефлексы вырабатываются в течение индивидуальной жизни, поэтому они свойственны не всем особям данного вида. Условны* рефлексы у высших позвоночных животных образуются при обязательном участии нейронов коры больших полушарий головного мозга. Для выработки условного рефлекса необходимо, чтобы раздражитель много* кратно совпал по времени с безусловным рефлексом. Тогда раздражитель становится условным сигналом для безусловного рефлекса. Раздражители, действующие на рецепторы, ранее не вызывавшие ответно! реакции, начинают ее вызывать. После того как условный рефлекс закрепился, на его базе может быть выработан условный рефлекс втором порядка, на его основе — третьего и т. д.
Условные рефлексы — высшая форма нервной деятельности, обеспечивающая приспособление организмов к условиям среды. Поведение высших организмов представляет собой комплекс безусловных и условных рефлексов.
У новорожденного животного очень ограниченное число врожденных, безусловных рефлексов. В течение жизни животного к врожденным рефлексам присоединяется бесчисленное число условных рефлексов, названных И. П. Павловым сигнальными раздражителями. Вот один из примеров появления условного рефлекса. Когда к гнезду подлетает птица, возникает легкое движение воздуха от взмаха крыльев. Очень скоро этот раздражитель становится для птенцов условным раздражителем к приему пищи. Теперь они уже на легкое дуновение вытягивают шеи и открывают рты. Точно так же для новорожденных млекопитающих тепло и запах матери становятся сигналом приема пищи. В жаль-вей шем шорохи, запахи, зрительные и иные воздействия из внешней среды приобретают силу разнообразных условных раздражителей, сигнализирующих об опасности, пище, возможности встречи с особью противоположного пола и т. п.
Однако если сигнал, вызывающий условный рефлекс, перестает подкрепляться, то условный рефлекс гаснет. Поэтому И. П. Павлов апрв-
делил условные рефлексы как временную связь со средой в отличие от безусловных рефлексов, сохраняющихся при любых обстоятельствах. Следовательно, условные рефлексы — самая совершенная связь, самый совершенный способ приспособления*организма к непрерывно изменяющейся среде.
В поведении высших позвоночных животных и человека главенствующую роль играют условные рефлексы, т. е. временные связи, а врожденные рефлексы выполняют второстепенную роль.
У животных сигналы из внешнего мира поступают через органы чувств. Эту форму восприятия внешнего мира И. П. Павлов назвал первой сигнальной системой. Она совершенствовалась в процессе эволюции, но сохранилась и у человека. Кроме первой сигнальной системы, у человека появилась втор ая сигнальная система, отсутствующая у животных. Вторая сигнальная система — специфическая человеческая деятельность центральной нервной системы, связанная с речевой сигнализацией, совершением действий в ответ на словесные раздражители. Слово для человека такой же раздражитель, как и любые другие сигналы нз внешнего мира.
