Физическая география часть 18

В нашем сознании деятельность анализаторов отражает внешний материальный мир. Это дает возможность приспосабливаться к условиям сре­ды путем изменения поведения.

Высшая нервная деятельность

Кора выполняет две основные функции: вза­имодействие организма с внешней средой (поведенческие реакции) и объединение функций организма, т. е. нервная регуляция всех органов. Деятельность коры головного мозга человека и высших животных определена И. П. Павловым как высшая нервная деятельность, представ­ляющая собой условно-рефлекторную функцию коры головного мозга.

Условные рефлексы вырабатываются в тече­ние индивидуальной жизни животных и челове­ка. Поэтому условные рефлексы строго индивиду­альны: у одних особей они могут быть, у других отсутствуют. Для возникновения таких рефлексов необходимо совпадение во времени действия условного раздражителя с действием безусловно­го. Лишь многократное совпадение этих двух раздражителей приводит к образованию времен­ной связи между двумя центрами.

У человека и млекопитающих новые условные рефлексы формируются в течение всей жизни, оии замыкаются в коре головного мозга и носят временный характер, так как представляют вре­менные связи организма с условиями среды, в которых они находятся.

Различные раздражители внешней среды, дей­ствующие на органы, могут вызвать в коре не только образование условных рефлексов, но и их торможение. Если торможение возникает сразу при первом же действии раздражителя, его назы­вают безусловным.

Поведение человека

Поведение связано с условно-безусловной ре­флекторной деятельностью. На основе безуслов­ных рефлексов начиная со второго месяца после рождения у ребенка вырабатываются условные рефлексы: по мере его развития, общения с людьми и влияния внешней среды в больших по­лушариях головного мозга постоянно возникают временные связи между различными их центра­ми. Главное отличие высшей нервной деятель­ности человека — мышление и речь, которые появились в результате трудовой деятельности. Благодаря слову возникают обобщенные понятия и представления, способность к логическому мышлению.

Основываясь на развитии речевой функции у людей, И. П. Павлов создал учение о первой и второй сигнальных системах.

Первая сигнальная система существует и у человека, и у животных. Эта система, центр ко­торой находится в коре головного мозга, воспри­нимает через рецепторы непосредственные, кон­кретные раздражители (сигналы) внешнего ми­ра — предметы или явления. У человека они соз­дают материальную основу для ощущений, пред­ставлений, восприятий, впечатлений об окру­жающей природе и общественной среде, и это со­ставляет базу конкретного мышления.

Но человеку свойственна вторая сигнальная система, связанная с функцией речи, со словом слышимым (речь) и видимым (письмо). Посред­ством слова передаются сигналы о конкретных раздражителях, и в этом случае слово служит принципиально новым раздражителем — сигна­лом сигналов.

На этой основе возникло и развивалось дальше словесное человеческое мышление. Головной мозг человека представляет собой центр мышления и связанный с мышлением центр речи.

Вегетативная нервная система

Вегетативная нервная система контролирует функционирование внутренних органов.

Вегетативная нервная система функционально делится на два отдела — симпатический и пара­симпатический.

Симпатическая нервная система

Симпатическая нервная система начинается нейронами, лежащими в боковых рогах грудиых и поясничных сегментов спинного мозга. Отрост­ки этих клеток покидают спинной мозг в составе ЙРо Передних корешков и оканчиваются в нерв­ных узлах, находящихся по обе стороны позво­ночника. Эти нервные узлы соединены нервными волокнами и образуют симпатические стволы или симпатические нервные цепочки. Отростки расположенных здесь нервных клеток направля­ются к внутренним органам.

Парасимпатическая нервная система

Парасимпатическая нервная система начи­нается нейронами, лежащими в стволе мозга (черепно-мозговые нервы) и в поясничном отделе спинного мозга. Их отростки идут к внутренним органам в составе черепно-мозговых и тазовых нервов и оканчиваются в нервных узлах, нахо­дящихся вблизи внутренних органов или в самих органах.

Функции вегетативной нервной системы

По своему влйянию на физиологические функции симпатический и парасимпатический отделы вегетативной нервной системы антаго­нисты. Так, преобладающее влияние симпатиче­ских нервов приводит к увеличению частоты сер­дечных сокращений и ударного объема сердца, снижению двигательной активности кишечника, расслаблению желчного пузыря и бронхов, со­кращению сфинктеров желудочно-кишечного тракта. Стимуляция парасимпатических волокон оказывает противоположный эффект.

Глаз

Глаза располагаются в глазничных впадинах лицевой части черепа. Мышцы, прикрепляю­щиеся к наружной поверхности глазного яблока, обеспечивают его движение. К вспомогательным защитным образованиям глаза гносятся веки С ресницами и слезная железа.

Форму главного яблока определяет наружная белочная оболочка глаза — склера, спереди пере­ходящая в прозрачную роговицу. Под ней нахо­дится сосудистая оболочка. Спереди сосудистая оболочка переходит в радужную оболочку, регу­лирующую размер зрачка. Самый внутренний слой — сетчатка, состоящая из фоторецеп­тивных клеток — колбочек и палочек.

ОРГАНЫ ЧУВСТВ Вкус

Ощущение вкуса возникает в результате раз­дражения рецепторов языка специфическими ве­ществами. В слизистой оболочке мягкого нёба и языка находятся вкусовые почки, или луковицы. Каждая вкусовая луковица состоит из 30—80 чувствительных клеток. Вкусовые луковицы на языке входят в состав грибовидных сосочков. По­верхность языка проявляет неодинаковую чувст­вительность к различным вкусовым раздражите­лям. Сладкое лучше воспринимается кончиком языка и слабее у его основания, горькое — у основания, к соленому более чувствителен кон­чик языка, кислое лучше ощущается боковой по­верхностью языка.

Органы обоняния

Органы обоняния находятся в эпителии верх» ней части полости носа. Обонятельные клетки располагаются поодиночке, от них отходят воло­ски, выступающие в слой слизи.

У животных различают пищевую, половую.

охранительную.___ ориентировочную функции

обоняния.

Зрение

Функция зрения и строение глаза

Основная функция зрения состоит в различе­нии яркости, цвета, формы, размеров наблю­даемых объектов. Наряду о другими анализато­рами зрение играет большую роль в регуляции положения тела и в определении расстояния до объекта.

Схема строения глаза: А — Б — оптическая ось, 1 — роговица, 2 — сосудистая оболочка, 3 — радужная оболочка, 4 — хрусталик, б — пигментная оболочка, б — сетчатка, 7 — белочная оболочка, 8 — зрительный нерв, 9 — стекловидное тело

В месте проекции на сетчатке оптической оси глаза располагается область наилучшего виде­ния — желтое пятно, сформированное колбоч­ками. Участок сетчатки, где сходятся отростки чувствительных нейронов, образующих зритель­ный нерв, лишен палочек и колбочек. Это место называется слепым пятном. Пространство между роговицей и хрусталиком заполнено жидкостью. Хрусталик расположен позади зрачка и прилега­ет к радужке. К нему подходит ресничная мыш­ца, которая изменяет его кривизну.

Глазное яблоко наполнено стекловидным те­лом. Это бесцветная прозрачная масса, по конси-_ стенции напоминающая студень.

Глаз человека пропускает и преломляет лишь лучи с длиной волны от 400 до 760 мкм. Все пре­ломляющие среды глаза, начиная с роговицы, по­глощают ультрафиолетовые лучи. В глазу имеют­ся две преломляющие среды — роговииа и хрус­талик. Благодаря изменению кривизны хруста­лика получается четкое представление о наблю­даемых объектах.

Приспособление глаза к видению различно удаленных предметов называется аккомодацией. При аккомодации сокращаются мышцы, которые Изменяют кривизну хрусталика. При постоянной Избыточной кривизне хрусталика световые лучи преломляются перед сетчаткой и в результате возникает близорукость. Если же кривизна хрус­талика недостаточна, то световые лучи фокуси­руются за сетчаткой и возникает дальнозоркость.

Светочувствительный аппарат глаза. Вос­приятие света начинается с возбуждения фоторе­цепторов: — колбочек и палочек, которому пред­шествуют специфические фотохимические реак­ции. В колбочках и палочках находятся свето­чувствительные пигменты. Функция колбочек заключается в восприятии цвета. Более чувстви­тельны к свету палочки: они могут обеспечивать зрение при слабом освещении.

От избыточной освещенности глаз предохра­няется путем изменения диаметра зрачка. Поми­мо этого сетчатка сама способна компенсировать увеличение яркости: существуют колбочки и па­лочки,’ функционирующие в разных диапазонах яркостей, происходят перестройка рецепторных областей, фотохимические сдвиги и т. д.

Слух

Человеческое ухо способно воспринимать зву­ки частотой от 20 до 20000 Гц. Слуховой анали­затор человека наиболее чувствителен к звукам с частотой 2000 — 4000 Гц. Физически звуки ха­рактеризуются частотой (числом периодических колебаний в секунду) и силой (амплитудой коле­баний). Физиологически этому соответствуют вы­сота звука и его громкость. Третья характеристи­ка — звуковой спектр, т. е. состав дополнитель­ных периодических колебаний (обертонов), воз­никающих наряду с основной частотой и превы­шающих его. Звуковой спектр выражается тем­бром звука.

Строение органа слуха

Орган слуха состоит из наружного, среднего н внутреннего уха.

Детали строения уха человека: А — слуховые косточки среднего уха, Б — внутреннее ухо; 1 — молоточек, 2 — наковаленка, 3 — стремечко, 4 — барабанная пере­понка, б — улитка, б — круглый мешочек, 7 — оваль­ный мешочек, 8—10 — полукружные каналы

К наружному уху относятся слуховая рако­вина и наружный слуховой проход. У человека ушные раковины имеют небольшое значение, у животных их подвижность обеспечивает лучшую ориентировку по отношению к источнику звука.

К среднему уху относятся евстахиева труба и три мелкие косточки — молоточек, наковальня и стремечко. Молоточек соединен с барабанной перепонкой, а стремечко — с мембраной овально­го окна, разграничивающего среднее и внутреннее ухо. Эти косточки образуют систему рычагов, ко­торые преобразуют колебания воздуха в колеба­ния жидкости, заполняющей внутреннее ухо.

Внутреннее ухо состоит из сложной системы сообщающихся между собой каналов и полостей, называемой лабиринтом. Часть лабиринта пред­ставлена улиткой — спирально закрученной трубкой. Улитка состоит из трех каналов, разде­ленных двумя эластичными тонковолокнисты­ми мембранами. Внутри каналов находится жид­кость. Овальное окно располагается у основания одного из этих каналов. У основания другого ка­нала находится закрытое перепонкой отверстие — круглое окно, которое ведет в среднее ухо. На основной мембране расположены рецепторы слу­ха — кортиев орган, состоящий из рецепторных клеток с выступающими над ними волосками. Над рецепторными клетками нависает другая мембрана — покровная. Колебания мембраны овального окна передаются жидкости, находя­щейся в каналах. Колебания жидкости воспри­нимаются эластичными волокнами основной мем­браны и, следовательно, рецепторными клетками. При соприкосновении этих клеток с покровной мем­браной в них возникают импульсы, которые по слу­ховому нерву достигают подкорковых образований и далее поступают в височную область коры.

ПРЕДМЕТ БИОЛОГИИ

Биология — наука о жизни. «Жизнь есть способ существования белковых тел, существен­ным моментом которого является постоянный об­мен веществ с окружающей их природой, причем с прекращением этого обмена веществ прекра­щается и жизнь, что приводит к разложению белка».

Уровни организации живой материи

1. Молекулярный. Любая живая система проявляется на уровне взаимодействия биологи­ческих макромолекул.

2. Субклеточный. Внутриклеточные процессы протекают в специализированных органоидах.

3. Клеточный. Клетка — структурная и функциональная единица, а также единица раз­множения и развития всех живых организмов, обитающих на Земле.

4. Органиаменный. Организм представляет собой целостную одноклеточную или многокле­точную живую систему, способную к самостоя­тельному существованию.

5. Популяционно-видовой. Вид — совокуп­ность особей, сходных по структурно-функци­ональной организации, имеющих одинаковый кариотип и единое происхождение, занимающих определенный ареал обитания, свободно скрещи­вающихся между собой и дающих плодовитое по­томство.

6. Биогеоценотический. Биогеоценоз — сово­купность организмов разных видов и различной сложности организации со всеми факторами конкретной среды их обитания — компонентами атмосферы, гидросферы и литосферы.

7. Биосферный. Биосфера — самый высокий уровень организации жизни на нашей планете. В ней выделяют живое вещество — совокупность всех живых организмов, неживое, или косное, вещество и биокосное вещество.

Критерии живых систем

1. Метаболизм. Все живые организмы спо­собны к обмену веществ с окружающей средой; смысл биотических круговоротов — преобразова­ние веществ.

2. Репродукция, или самовоспроизведение. Размножение — это свойство организмов воспро­изводить себе подобных.

3. Наследственность. Наследственность — способность организмов передавать свои призна­ки, свойства и особенности развития из поколе­ния в поколение.

4. Изменчивость. Изменчивость — это спо­собность организмов приобретать новые признаки и свойства.

5. Рост и развитие. Развитие живой формы существования материи представлено индивиду­альным развитием, или онтогенезом, и историче­ским развитием, или филогенезом^

6. Раздражимость. Способность живых орга­низмов избирательно реагировать на внешние воздействия.

7. Дискретность. Жизнь на Земле прояв­ляется в виде дискретных форм. Отдельный ор­ганизм или иная биологическая система (вид и др.) состоит из отдельных, но тесно связанных и взаимодействующих между собой частей, образующих структурно-функциональное един­ство.

8. Авторегуляция. Способность живых орга­низмов, обитающих в непрерывно меняющихся условиях окружающей среды, поддерживать по­стоянство своего химического состава и интен­сивность течения физиологических процессов — гомеостаз.

9. Ритмичность. Периодические изменения интенсивности физиологических функций и фор­мообразовательных процессов с различными пе­риодами колебаний (от нескольких секунд до года и столетия).

химическая организация клетки. метаболизм

Элементный состав

Первую группу — около 98% массы клетки — образуют четыре элемента: Н, О, С и N. Их назы­вают макроэлементами. Это главные компонен­ты всех органических соединений. Вместе с двумя элементами второй группы — S и Р, являю­щимися необходимыми составными частями мо­лекул биологических полимеров — белков и нук­леиновых кислот, их часто называют биоэле­ментами. В меньших количествах в состав клетки входят 6 элементов: калий и натрий, кальций и магний, железо и хлор. Na, К и С1 обеспечивают проницаемость клеточных мембран Для различных веществ и проведение импульса по нервному волокну. Са и Р участвуют в формиро­вании межклеточного вещества костной ткани, определяя прочность кости. Кроме того, Са — один из факторов, от которых зависит нормаль­ная свертываемость крови. Fe входит в состав ге­моглобина — белка эритроцитов, участвующего в Переносе кислорода от легких к тканям. Mg в клетках растений включен в хлорофилл — пиг­мент, обусловливающий фотосинтез, а у живот­ных входит в состав биологических катализато­ров — ферментов, участвующих в биохимических превращениях.

Микроэлементы. Zn, Си, J, F И др. Содер­жатся в клетке в очень малых количествах. Об­щий их вклад в массу клетки всего 0,02%. Zn входит в молекулу гормона поджелудочной желе­зы — инсулина, который участвует в регуляции обмена углеводов, a J — необходимый компонент Тироксина — гормона щитовидной железы, регу­лирующего интенсивность обмена веществ всего организма в целом и его рост в процессе разви­тия. Несмотря на малое количество этих элемен­тов, входящих в вещества клеток и тканей значе­ние их велико.

Неорганические компоненты клетки

Вода содержится в живых организмах в пре­делах от 10% до 90%.

Роль воды. Основа внутренней среды. В ре­зультате дипольного характера структуры воды ионы быстро вступают в химические реакции. Вода — растворитель. Полярность молекул и спо­собность образовывать водородные связи делают воду хорошим растворителем для огромного ко­личества неорганических н органических ве­ществ. В качестве растворителя вода обеспечивает как поступление веществ в клетку, так н удале­ние из нее продуктов жизнедеятельности. Вода — продукт реакций и реагент. Под действием неко­торых ферментов вода вступает в реакции гидро­лиза, т. е. реакции, при которых к свободным ва­лентностям различных молекул присоединяются группы ОН» или Н+ воды. Теплорегуляция. За счет хорошей теплопроводности и большой теп­лоемкости воды, при изменении температуры окружающей среды, внутри клетки температура остается неизменной.

Минеральные соли. Большая часть неоргани­ческих веществ клетки находится в виде солей — либо диссоциированных на ионы, либо в твердом состоянии. Среди первых большое значение имеют катионы К+, Na+, Са2+, которые обеспечи­вают раздражимость. От концентрации солей внутри клетки зависят буферные свойства клет­ки. Буферностью называется способность клетки поддерживать слабощелочную реакцию своего со­держимого на постоянном уровне. Буерные рас­творы характеризуются тем, что образование в процессе обмена веществ небольших количеств кислоты или щелочи не оказывает влияния на значения рН вследствие образования соединений с карбонатами, фосфатами или органическими молекулами. Нерастворимые минеральные соли входят в состав межклеточного вещества костной ткани, в раковины моллюсков.

Органические соединения

Белки — линейные нерегулярные биологиче­ские полимеры, мономерами которых являются аминокислоты. Аминокислоты — амфотерные органические соединения, в состав которых вхо­дит кислотная — карбоксильная группа, основ­ная — аминогруппа и радикал.

R

I

H2N — СН — СООН

Структура белков. Первичная стриктира представляет собой определенную последователь­ность аминокислот в полипептидной цепи; ами­нокислоты связаны друг с другом пептидными связями, возникающими между углеродом кар­боксильной группы одной и азотом аминогруппы последующей аминокислоты.

rl О Н r2

I II I I h2n — сн — с — n — сн — соон + н2о

Вторичная стриктура — спираль, образован­ная полипептидной цепью, которая удерживается водородными связями. Третичная структура — глобула, в которую сворачивается спираль; удер­живается: дисульфидными, ионными, гидрофоб­ными и водородными связями. Четвертичная структура — структурно-функциональный ком­плекс белковых молекул, обладающих третичной структурной организацией. Свойства белков: во – дорастворимость, наличие большого поверхност­ного заряда, буферные свойства, де – и ренатура – ция.