Определение и значение раздражимости
Раздражимость — это способность живых клеток, тканей или целого организма реагировать на воздействия внешней или внутренней среды, изменяя свое состояние или деятельность. Это фундаментальное свойство лежит в основе приспособления всех живых существ к постоянно меняющимся условиям окружающего мира.
Представьте, что вы гуляете по лесу. Внезапно подул сильный ветер, пошел дождь, стемнело. Что вы сделаете? Найдете укрытие. Это и есть проявление раздражимости: вы восприняли изменения среды (ветер, холод, темноту) и отреагировали на них, чтобы сохранить комфорт и безопасность.
Точно так же, но своими способами реагируют и растения, и микроорганизмы, и животные. Без этой способности любое существо было бы обречено на гибель: оно не смогло бы найти пищу, избежать хищника, спрятаться от непогоды.
Что может вызывать реакцию
Все, на что реагирует организм, называется раздражителями. Они могут быть самыми разными:
Физические: свет, температура, звук, механическое прикосновение, давление, влажность, электрический ток, гравитация (сила притяжения Земли).
Химические: вещества в пище, кислород, углекислый газ, запахи, феромоны, кислоты и щелочи.
Биологические: другие организмы — хищники, жертвы, партнеры, паразиты.
Минимальная сила раздражителя, которая способна вызвать реакцию, называется порогом раздражения. Если раздражитель слишком слабый, организм может его не заметить. Если слишком сильный — реакция может быть бурной и даже разрушительной.
Две стороны одной медали: внешняя и внутренняя среда
Важно понимать, что организм реагирует не только на то, что происходит снаружи. Внутри нас тоже постоянно что-то меняется. Повышение уровня гормонов, изменение состава крови, растяжение стенок желудка — все это тоже раздражители.
Например, если в крови человека повышается уровень гормона тироксина, сердце начинает биться чаще. Это реакция на изменение внутренней среды. А когда человек нервничает перед экзаменом (внешнее событие), у него выделяется адреналин — это реакция на внешнее раздражение.
Как воспринимают мир одноклеточные организмы
Самые простые формы раздражимости мы наблюдаем у микроорганизмов: бактерий, одноклеточных водорослей, простейших (амёба, инфузория-туфелька). У них нет ни нервной системы, ни специальных органов чувств. Вся клетка целиком воспринимает раздражение и отвечает на него.
Как это происходит? Представьте амёбу — крошечный комочек живой протоплазмы. Если рядом с ней оказывается пищевая частица (например, бактерия), амёба начинает двигаться в её сторону, выпуская ложноножки. Это происходит потому, что химические вещества, выделяемые пищей, раздражают поверхность клетки.
Такую двигательную реакцию одноклеточных в ответ на раздражитель называют таксисом, они бывают:
Положительными — движение в сторону раздражителя (например, к пище, к свету, к теплу).
Отрицательными — движение от раздражителя (от ядовитых веществ, от слишком яркого света, от опасности).
По виду раздражителя различают:
Хемотаксис — реакция на химические вещества. Например, инфузории собираются вокруг капли с бактериями, привлеченные их выделениями. Лейкоциты в нашей крови тоже проявляют положительный хемотаксис, устремляясь к бактериям, чтобы их уничтожить.
Фототаксис — реакция на свет. Если поместить пробирку с инфузориями в темную коробку с маленьким отверстием, через некоторое время все они соберутся в освещенной части.
Термотаксис — реакция на тепло или холод.
Эти реакции удивительны тем, что одноклеточный организм, не имея мозга, способен "принимать решения" о направлении движения, чтобы выжить. Механизмы таксисов основаны на сложных физико-химических процессах в клетке: изменении свойств белков, проницаемости мембран, обмена веществ.
Раздражимость у растений: молчаливые, но чуткие
Многие думают, что растения ничего не чувствуют. Это глубокое заблуждение. У растений нет нервной системы и органов чувств, но они прекрасно реагируют на окружающий мир. Просто делают это иначе, чем животные, — в основном за счет изменения направления роста или движений отдельных органов.
Тропизмы — это направленные ростовые движения органов растений под воздействием одностороннего фактора внешней среды. Проще говоря, растение изгибается, поворачивается, растет так, чтобы оказаться в наиболее благоприятных условиях.
Рассмотрим основные виды тропизмов:
Фототропизм — реакция на свет. Стебель и листья всегда тянутся к свету, особенно если он падает с одной стороны. Вспомните комнатные цветы на подоконнике: они всегда повернуты к окну. Это положительный фототропизм. А корень, наоборот, растет в сторону от света (отрицательный фототропизм), ведь его задача — уйти вглубь почвы.
Геотропизм (или гравитропизм) — реакция на силу земного притяжения. Положите проросток фасоли на бок. Через некоторое время вы увидите удивительную картину: корень изогнется и начнет расти строго вниз (к центру Земли) — это положительный геотропизм, а стебель изогнется и направится вверх — это отрицательный геотропизм. Благодаря этому свойству, даже если семя упадет в почву "вверх ногами", росток все равно пробьется правильно.
Хемотропизм — реакция на химические вещества. Корни всегда растут туда, где больше воды и питательных веществ, и поворачивают в сторону от ядовитых соединений. А пыльцевые трубки у цветковых растений растут в сторону завязи, привлеченные особыми веществами.
Гидротропизм — частный случай хемотропизма, реакция на воду. Корни чувствуют влагу и растут по направлению к ней.
Настии: движения по расписанию
В отличие от тропизмов, настии — это движения, вызванные раздражителями, которые действуют ненаправленно (например, просто смена дня и ночи), но ответная реакция запрограммирована строением самого органа.
Самый известный пример — цветы. Цветки тюльпана раскрываются на свету и закрываются в темноте. Одуванчик закрывает свое соцветие в пасмурную погоду и открывает в солнечную. Это защищает внутренние части цветка от влаги и холода.
Другой пример — листья кислицы или "стыдливой мимозы". Если дотронуться до листа мимозы, он моментально складывается вдоль центральной жилки и опускается вниз. Через некоторое время лист снова расправляется. Этот механизм основан на изменении тургора (давления жидкости) в клетках у основания листа и служит для защиты от животных.
Нутации — круговые или колебательные движения растущих органов. Например, усики гороха или винограда описывают круги, пока не наткнутся на опору, вокруг которой затем обвиваются.
Движения устьиц — открывание и закрывание крошечных отверстий на листьях в зависимости от освещения, влажности и концентрации углекислого газа.
Раздражимость у животных
У животных способность воспринимать внешнюю среду достигает наивысшего развития. Это связано с появлением специализированных клеток, тканей и органов, образующих нервную систему.
У самых простых многоклеточных животных — губок и кишечнополостных (например, у пресноводной гидры) — появляется примитивная нервная система. Она называется диффузной или сетчатой.
Нервные клетки разбросаны по всему телу и соединены друг с другом отростками, образуя подобие сети. Если уколоть гидру иглой, раздражение воспримет чувствительная клетка, передаст сигнал нервной клетке, а та — кожно-мышечной клетке, которая сократится. В результате все тело гидры сожмется в комочек.
У животных с более развитой нервной системой (кольчатые черви, моллюски, членистоногие, позвоночные) основой ответной реакции на раздражение становится рефлекс.
Рефлекс — это ответная реакция организма на раздражение, осуществляемая и контролируемая нервной системой. Путь, по которому проходит нервный импульс от рецептора до рабочего органа, называется рефлекторной дугой.
Как это работает? Разберем на примере отдергивания руки от горячего:
Рецепторы (чувствительные окончания в коже) воспринимают тепло.
По чувствительным нейронам нервный импульс бежит в спинной мозг.
В спинном мозге сигнал переключается на двигательные нейроны (иногда через вставочные).
По двигательным нейронам импульс достигает мышц руки.
Мышцы сокращаются, и рука отдергивается.
Весь этот процесс занимает доли секунды и происходит без участия сознания (хотя потом мозг получает информацию о том, что случилось). Это защитный рефлекс.
Великий русский физиолог Иван Петрович Павлов разделил все рефлексы на две большие группы:
Безусловные рефлексы — это врожденные, наследственно закрепленные реакции, характерные для всех особей вида. Они есть с момента рождения и не требуют обучения. Примеры:
Сосательный рефлекс у младенцев.
Мигание при попадании соринки в глаз.
Кашель при раздражении дыхательных путей.
Чихание от резкого запаха.
Отдергивание лапы у собаки при уколе.
Коленный рефлекс (взмах ногой при ударе молоточком по сухожилию).
Условные рефлексы — это приобретенные в течение жизни реакции. Они не передаются по наследству, а вырабатываются на базе безусловных при определенных условиях. Именно условные рефлексы лежат в основе обучения и памяти.
Самый известный пример — собаки Павлова. Собака выделяла слюну на вид еды (безусловный рефлекс). Если перед кормлением каждый раз зажигать лампочку, то через некоторое время слюна у собаки начнет выделяться уже просто на свет лампочки. Животное научилось связывать нейтральный раздражитель (свет) с предстоящей едой.
Условные рефлексы позволяют организму гораздо тоньше приспосабливаться к меняющимся условиям среды. Мы учимся не трогать горячее, переходить дорогу на зеленый свет, распознавать съедобные грибы — все это результат образования условных рефлексов.
У высокоорганизованных животных появляются специализированные органы, воспринимающие определенные виды раздражений:
Глаза (зрение) — воспринимают свет.
Уши (слух и равновесие) — воспринимают звуки и положение тела в пространстве.
Нос и вкусовые рецепторы (обоняние и вкус) — воспринимают химические раздражители.
Кожа (осязание, боль, тепло, холод) — воспринимает прикосновения, давление, температуру.
Чем сложнее устроен организм, тем совершеннее его органы чувств и тем больше информации о мире он может получить.
Эволюция раздражимости
Проследим, как усложнялась способность воспринимать среду в ходе эволюции:
Уровень организации | Форма раздражимости | Что характерно |
Одноклеточные (бактерии, простейшие) | Таксисы | Вся клетка реагирует как единое целое. Нет специализированных структур. |
Растения | Тропизмы, настии | Нет нервной системы. Реакции медленные, ростовые или двигательные (за счет тургора). Есть гормональная регуляция. |
Кишечнополостные (гидра) | Диффузные рефлексы | Появляется примитивная нервная сеть. Реакции охватывают все тело, нет точной координации. |
Черви, насекомые | Узловые рефлексы | Появляются нервные узлы (ганглии) в каждом сегменте. Реакции становятся более точными и быстрыми. |
Позвоночные животные | Сложные рефлексы, условные рефлексы, высшая нервная деятельность | Развит головной и спинной мозг. Появляется память, обучение, сложное поведение, а у человека — сознание и абстрактное мышление. |
Нейрогуморальная регуляция
У высших животных и человека регуляция функций организма осуществляется не только нервной системой. Существует еще гуморальная регуляция — через жидкие среды (кровь, лимфу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных веществ — гормонов.
Нервная и гуморальная системы работают не изолированно, а в тесном взаимодействии. Их совместную работу называют нейрогуморальной регуляцией.
Пример: вы испугались (нервный сигнал). Мозг дает команду надпочечникам выделить адреналин (гуморальный фактор). Адреналин разносится кровью и заставляет сердце биться чаще, печень выбрасывать в кровь глюкозу, а мышцы напрягаться. Организм готов к борьбе или бегству.
Практическое значение знаний о раздражимости
Понимание того, как организмы воспринимают внешнюю среду, имеет огромное практическое значение:
В сельском хозяйстве. Зная о фототропизме, агрономы правильно размещают растения. Используя хемотаксис, можно привлекать насекомых-опылителей или, наоборот, отпугивать вредителей.
В медицине. Изучение рефлексов помогает диагностировать заболевания нервной системы. Проверка коленного или зрачкового рефлекса — стандартная процедура у невролога.
В дрессировке животных. Метод условных рефлексов лежит в основе выработки любых навыков у домашних питомцев и служебных собак.
В повседневной жизни. Понимание своих реакций помогает нам лучше управлять поведением, избегать опасностей и сохранять здоровье.
Заключение
Способность воспринимать воздействия внешней среды — это удивительное свойство, которое объединяет все живое на планете. От крошечной амебы, плывущей к пище, до человека, размышляющего о смысле бытия — все мы находимся в постоянном диалоге с окружающим миром.
Чем сложнее организм, тем богаче и разнообразнее его реакции. Но даже самый простой микроб уже обладает главным свойством жизни — раздражимостью, которая позволяет ему отличать полезное от вредного, свое от чужого, безопасное от опасного. И в этом смысле все живые существа — от бактерии до человека — удивительно похожи
Обложка и иллюстрации сгенерированы ИИ: Sora
Комментарии