Чтение онлайн

Наивысшего развития способность отвечать на раздражения достигла у подвижных многоклеточных животных. Это объясняется возникновением и развитием у них специализированных возбудимых тканей, в первую очередь нервной и мышечной.

Возбуждение представляет собой активный ответ данной клетки или ткани на раздражение. Оно сопровождается повышением жизнедеятельности и соответствующими изменениями обмена веществ и выражается в специфической для каждой ткани форме (например, железистая клетка при возбуждении выделяет секрет, мышца сокращается и т. д.). Нервные волокна обладают способностью с большой скоростью проводить возбуждение в виде так называемых нервных импульсов, с помощью которых осуществляется координация деятельности всех частей тела многоклеточных животных и взаимодействие животных с условиями внешней среды. Установлено, что возбуждение у высших животных распространяется со скоростью более чем 100 метров в секунду.

Основной формой раздражимости животных, имеющих центральную нервную систему, служит рефлекс — определенная реакция организма, наступающая в ответ на раздражение органов чувств и других рецепторов. Термин рефлекс (отражение) введен в науку французским философом Р. Декартом в XVII веке. Он впервые сформулировал понятие рефлекса как универсального механизма деятельности человека и животных. Впоследствии рефлекторные реакции исследовались многими физиологами и представления о физиологической сущности рефлекса углублялись и совершенствовались. Много нового в учении о рефлекторной деятельности нервной системы внес основоположник русской физиологической школы И. М. Сеченов. Классический труд И. М. Сеченова «Рефлексы головного мозга» (1863 г.) имел огромное значение для формирования естественнонаучного материалистического мировоззрения передовой революционной интеллигенции 60-х годов прошлого века.

Рефлекторный акт имеет большое приспособительное значение. Животные, обладающие рефлекторной функцией, могут быстро реагировать на различные изменения внешней или внутренней среды.

По мере повышения организации животных усложняется и рефлекторная раздражимость. При развитии сложных центральных систем появляется новая форма рефлекторной раздражимости — образование связи между отдельными рефлексами. В результате возникают сложные цепные рефлексы — инстинкты (от лат. инстинктус — побуждение), то есть врожденная форма поведения животного, типичного для данного вида. Эта форма рефлекторной раздражимости характеризуется тем, что один рефлекс может непосредственно вызвать другой, а этот — следующий и т. д. Таким образом создается сложная цепь рефлексов, строго закрепленные формы поведения, характерные для инстинктов. Возникновение сложных форм инстинктивного поведения было важным этапом эволюции форм раздражимости, скачком в приспособленности животных к условиям среды.

Простые и сложные рефлексы наследуются от родителей. Они проявляются в ответ на соответствующие раздражители независимо от обучения. Создатель материалистического учения о высшей нервной деятельности И. П. Павлов назвал их безусловными рефлексами. В отличие от них условные рефлексы приобретаются в процессе индивидуальной жизни и лежат в основе обучения.

Условный рефлекс возникает при сочетании безусловного рефлекса с каким-либо раздражителем, первоначально не связанным с данным рефлексом. Например, если каждый раз, когда собака получает корм, звенит звонок, то после известного числа повторений устанавливается новая связь, или условный рефлекс. В результате у собаки в ответ на звук звонка слюнные железы выделяют слюну. Если же собаке с выработанным условным рефлексом на звонок давать корм, не сопровождая его звонком, то условный рефлекс исчезнет. Таким образом, как говорил И. П. Павлов, «постоянную связь внешнего агента с ответной на него деятельностью организма законно называть безусловным рефлексом, а временную — условным рефлексом».

Павлов считал, что деятельность насекомых базируется в основном на сложных цепных безусловных рефлексах — инстинктах. Однако отсюда не следует, что насекомые совершенно лишены способности к приобретению условных рефлексов. В настоящее время хорошо известно, что в ограниченной мере они способны к обучению. Эта способность нашла себе применение в пчеловодстве. Путем так называемой «дрессировки» пчел можно приучить к определенным запахам и к посещению определенных видов растений.

Наибольшего развития условные рефлексы достигают у позвоночных животных, имеющих центральную нервную систему, которая состоит из спинного и головного мозга. При высших формах условнорефлекторной деятельности временные связи устанавливаются в коре головного мозга. Если у собаки или другого какого-либо млекопитающего удалить большие полушария головного мозга, то оперированные животные бывают не способны образовывать условные рефлексы.

Явления раздражимости лежат в основе не только взаимодействия организма и среды, но также служат для согласования функций всех частей организма, существования и развития его как целого. И. П. Павлов различал высшую нервную деятельность, обеспечивающую нормальные сложные взаимоотношения организма с внешним миром, и низшую нервную деятельность. Последняя обеспечивает целостность организма, согласованность всех его функций и органов. Четкое согласование и взаимосвязь работы органов необходимы для осуществления основных процессов: пищеварения, кровообращения, дыхания и т. д. В организме деятельность всех органов представляет собой единое целое. Без такой согласованности и четкого ритма работы органов жизнь организма невозможна. Спинной мозг и подкорковые центры головного мозга управляют работой органов внутри организма, а кора головного мозга осуществляет связь организма со средой.

Единство высшей и низшей нервной деятельности обусловливает приспособленность организма к условиям внешней среды, сохраняет жизнь особи. «Живой организм представляет крайне сложную систему, составленную из почти бесконечного ряда частей, связанных как друг с другом, так и в виде единого комплекса с окружающей средой», — утверждает И. П. Павлов [3] .

Живые существа находятся в определенных условиях, или среде обитания, которая воздействует на них и в то же время сама изменяется в результате жизнедеятельности организмов. Этот сложный и грандиозный процесс в природе раскрыл и изучил советский ученый В. И. Вернадский (1863–1945 гг.). Область жизни живых организмов он назвал биосферой, которая имеет весьма обширные границы на земле и в атмосфере. Под действием живых организмов происходят круговорот химических элементов и существенные изменения в биосфере.

3

И. П. Павлов. Полное собрание сочинений, т. 11, кн. 2, стр. 274.

Взаимоотношения организмов со средой их обитания изучает наука экология. В среде обитания могут быть различные факторы: абиотические (а — отрицание не, биос — жизнь, то есть неживые) — это физикохимические условия и биотические — взаимоотношения между организмами.

Рассмотрим важнейшие абиотические условия жизни. Все биохимические и физиологические процессы в любом организме могут осуществляться только при определенных температурных условиях. У большинства организмов жизнедеятельность протоплазмы возможна в пределах от —4 до +40–45°. При более высоких температурах начинается разложение ферментов и других белковых соединений, вызывающее смерть. Однако в природе существуют исключительно устойчивые организмы. Некоторые животные и водоросли живут в горячих источниках при +90°. В горячих источниках при +81° найдены круглые черви — нематоды, личинки мух — при +69° и др.

В Анатолии (Турция) австрийский зоолог Швейгер обнаружил свободно плавающих рыб в горячих серных источниках, температура которых доходит до +41°.

Другие организмы, напротив, приспособились к очень низким температурам, к жизни в наиболее холодных районах нашей планеты. Так, в районе полюса холода северного полушария — в Верхоянске насчитывают до двухсот видов растений. Антарктический материк почти совершенно безжизнен: здесь не хватает тепла, нет почвы и сплошные массы вечного льда покрывают материк. Но на участках, обнаженных ото льда (оазисах), найдено несколько десятков видов беспозвоночных животных и низших растений. Они живут здесь, несмотря на то, что минимальные температуры достигают —80° и ниже.

Устойчивость организмов к очень высоким или низким температурам повышается при снижении воды в их протоплазме, что приводит к снижению активности обмена веществ. Длительный и глубокий покой у организмов наступает при снижении содержания воды в клетках протоплазмы. В таком состоянии организмы бывают очень устойчивы к резким изменениям температуры. Так, колорадские жуки во время диапаузы (период покоя, остановки развития у насекомых) выносят в течение часа температуру +58°.

У микроорганизмов в состоянии покоя (цисты, споры) количество воды уменьшается очень резко, протоплазма становится вязкой, она не свертывается и не погибает при температурах кипения воды, а иногда и при +130–150° (под давлением).

Долгое время думали, что многие животные, в том числе и позвоночные (рыбы, лягушки), зимой промерзают, а весной вновь оживают. Впоследствии выяснилось, что это не так: кристаллы льда в протоплазме клеток высокоорганизованного животного нарушают структуру клетки и организм погибает. Но если клетка теряет воду, устойчивость ее к холоду повышается. Без воды клетки и ткани не замерзают. Например, некоторые относительно примитивные животные (коло-воротки, тихоходки, нематоды) в высушенном состоянии способны выносить охлаждение вплоть до температур, близких к абсолютному нулю. Такой же выносливостью обладают споры и семена растений.