Підручники з Біології / Біологія 8 клас / Задорожний Біологія 8 клас 2021 поглиблене

для людини можуть бути наявність кисню й води, температура, тиск тощо.

Природним середовищем, у якому відбувалося формування роду Людина, були африканські савани. Тому в нас еволюційно сформувалися такі лімітуючі фактори:

•оптимальний температурний діапазон для нашого виду становить від 20 до 30°С;

•досить велика потреба у воді, оскільки тіло втрачає її з потом для охолодження;

•наявність їжі (хоча спосіб життя всеїдної тварини з кількісно обмеженими харчовими ресурсами сформував у нас здатність до відносно тривалого голодування);

Ключова ідея

Усі живі організми, у тому числі й людина, вза­ ємодіють із навколишнім середовищем. До дії будь­якого фактора середовища живі організми мають діапазон сталості (толерантності). Якщо інтенсивність цього фактора виходить за межі толерантності, живі організми гинуть. Фактор, який найбільше впливає на виживання, назива­ ють обмежувальним (лімітуючим). Лімітуючими факторами для людини можуть бути темпера­ тура, тиск, наявність кисню, води тощо.

•уміст кисню в повітрі (в умовах високогір’я) та гравітація (в умовах космічних польотів).

Взаємодія різних чинників

У деяких випадках одночасна дія лімітуючих факторів зменшує шанси на виживання людини. Так, уплив навіть невеликого холоду разом із високою вологістю повітря суттєво збільшує ризик замерзання. Голодування в умовах дефіциту питної води переноситься значно важче. Комбінація голоду й холоду серйозно підвищує ризик загибелі людини.

Разом із цим, за сухого повітря холод переносити значно легше. Уплив низьких температур може компенсувати й велика кількість їжі, а достатня кількість води певною мірою полегшує голодування.

Перевірте свої знання

1. Які фактори можуть упливати на організм людини? 2. Які фактори для людини можуть бути лімітуючими? 3. Як фактори взаємодіють між собою у впливі на людський організм? 4*. Які фактори є лімітуючими для людини високо в горах?

Поміркуйте

Чому в критичних ситуаціях одні процеси в організмі людини прискорюються, а інші — уповільнюються?

Згадайте

•Функції симпатичного відділу вегетативної нервової системи

•Де виробляється гормон адреналін і як він діє на організм людини?

•Діяльність гіпоталамо­гіпофізарної системи

Стрес

Стрес — загальна реакція організму на дуже сильний зовнішній уплив. Він виникає в разі дії на організм чинників (стресорів), які порушують гомеостаз. Основна функція стресу — адаптація організму до умов, що змінилися, його пристосування до конкретної ситуації.

Реакцію організму на дію стресорів забезпечує переважно діяльність гіпоталамогіпофізарної системи. Її сигнали надходять до симпатичного відділу вегетативної нервової системи та мозкового шару надниркових залоз, які на початковому етапі стресу виділяють гормон адреналін, а в подальшому — кортизол.

Ісигнали симпатичної нервової системи,

ідія адреналіну працюють на приведення

організму в стан підвищеної активності. Виникає так звана реакція «бийся або тікай». Вона забезпечує мобілізацію ресурсів організму та його швидку відповідь на зміни в навколишньому середовищі — підвищення кров’яного тиску, збільшення частоти пульсу, розширення бронхів, підвищення рівня глюкози в крові тощо (мал. 67.1).

Стадії стресу

Розрізняють три стадії стресу: стадія тривоги, стадія адаптації, стадія виснаження (мал. 67.2).

Стадія тривоги. Організм визначає, що виникла ситуація, яка може йому загрожувати. Він починає шукати шляхи виходу. Відбувається активація симпатичного відділу вегетативної нервової системи. Ендокринна система викидає низку гормонів (адреналін, адренокортикотропний гормон, кортизол) для мобілізації пристосувальних сил організму. При цьому опірність організму зростає.

Стадія адаптації. Через мобілізацію ресурсів під упливом нервової й гуморальної систем здатність організму до опору збільшується, організм переходить до довготривалої стратегії. Ця стадія є найуспішнішою для подолання кризи. Організм пристосовується, використовує свої компенсаторні можливості, щоб упоратися із загрозою. Життєдіяльність нормалізується.

Опірність організму

Уплив тривалого стресу на різні системи організму людини

Стадія виснаження. Якщо організму не вдалося вирішити проблеми, то він починає відчувати нестачу ресурсів, можливості організму вичерпуються. Здатність організму до опору знижується. Для стадії характерні пригнічення функцій фізіологічних систем.

Причини виникнення стресу

У людини стрес може виникати за різних обставин. Причини, які сприяють появі стресу, називають стресовими факторами.

Стрес може бути наслідком дії зовнішніх факторів — шуму, надзвичайної ситуації, стихійного лиха, які безпосередньо впливають на організм людини. Наприклад, у разі землетрусу людина має максимально швидко покинути будівлю, і стресовий стан організму дозволяє їй бігти набагато швидше, ніж вона може за звичайних обставин.

Також причиною стресу може бути емоційне сприйняття певної ситуації. Реакція людини на подію залежить від особливостей її характеру та психіки. Так, уболівальники сприймають програш улюбленої команди по-різному. У декого погіршиться настрій, а хтось сприйме поразку надто близько до серця, і психоемоційний стрес призведе до погіршення здоров’я, скажімо, до серцевого нападу.

Ключова ідея

Стрес забезпечує мобілізацію функцій і систем організму для використання його резервних можливостей. Відповідь організму на стрес забезпечують гіпоталамус, гіпофіз, симпатична нервова система та надниркові залози. Стрес, що стає надто сильним (дистрес), шкідливо впливає на організм.

Дистрес

Стрес є пристосувальною реакцією організму, яка підвищує шанси на виживання за важких умов. Але якщо стрес надто сильний і його наслідком є порушення гомеостазу організму, то виникає так званий дистрес.

Дистрес — руйнівний процес, результатом якого є погіршення психоемоційного стану людини. Він може стати причиною розвитку психічних захворювань, таких як, наприклад, депресія.

Основні причини дистресу в людини:

•ушкодження організму, травми, захворювання, довготривалий біль;

•неможливість тривалий час задовольняти важливі фізіологічні потреби (нестача води, їжі, тепла тощо);

•тривалі негативні емоції (страх, гнів, лють тощо);

•невідповідні умови життя (наприклад, недостатнє надходження кисню в кров у горах).

Анімація «Стрес»

Перевірте свої знання

1. Що таке стрес? 2. Які стадії має стрес? 3. Що таке дистрес? 4*. За малюнком 67.1 визначте, чому у відповідь на стрес підвищується кров’яний тиск та прискорюється серцебиття. 5*. Які переваги надає організму перетворення глікогену на глюкозу у випадку стресу?

Поміркуйте

Які є позитивні наслідки стресу для організму?

Згадайте

•Як клітини організму людини отримують кисень?

•Терморегуляцію організму людини

•Діяльність гіпоталамо­гіпофізарної системи

Адаптація та акліматизація

Адаптація організму є процесом його пристосування до певних умов існування. Також терміном «адаптації» називають пристосування організмів, які виникають як результат цього процесу. Наприклад, темний колір шкіри та кучеряве волосся є адаптаціями людини до життя в регіонах із високим рівнем сонячної радіації. Адаптація відбувається впродовж життя багатьох поколінь і пов’язана зі спадковими змінами організмів.

Акліматизація — це процес пристосування організму до змін середовища існування (насамперед кліматичних). Вона відбувається впродовж життя однієї особини без зміни поколінь. У процесі акліматизації спадкові зміни не мають важливого значення. Механізми акліматизації ґрунтуються переважно на фізіологічних змінах в організмі та регуляції інтенсивності обміну речовин.

Фізіологічна регуляція в екстремальних умовах

Провідну роль у процесах пристосування до екстремальних умов відіграє гіпоталамогіпофізарна система організму людини. Вона узгоджує роботу нервової та ендокринної систем, що дозволяє організму краще виживати за важких умов. Гормони регулюють активність клітин організму, і це змінює перебіг метаболічних реакцій, а нервова система допомагає процесам пристосування, задіюючи механізми умовних і безумовних рефлексів.

Пристосування до холоду та спеки

Пристосування до холоду — це складний вид кліматичної адаптації людини. Воно розпочалося в наших предків після переселення з тропічних і субтропічних регіонів до зони помірного клімату й далі на північ.

У випадку потрапляння людини в холодні умови основною проблемою стає збереження тепла (мал. 68.1).

Дізнайтеся більше

До холодних умов життя людина може адаптуватися й шляхом певних анатомічних змін. У деяких народів, які живуть у полярних регіонах (наприклад, ескімосів), потовщений шар підшкір­ ного жиру. Інтенсивність метаболізму в них також підвищена на 15–30 %.

Фізіологічні реакції, спрямовані на зменшення тепловіддачі:

•насамперед зазнає змін система кровотоку: судини шкіри рефлекторно звужуються, і кров, яка є переносником тепла, спрямовується до внутрішніх органів. Температура внутрішніх органів підтримується сталою;

•підвищується інтенсивність метаболізму. Під час біохімічних реакцій у клітинах виділяється теплота, яка й використовується для підтримки сталої температури внутрішніх органів;

•засіб отримання додаткового тепла — тремтіння — мимовільне скорочення м’язів. Результатом є виділення додаткового тепла.

Успеку перед організмом стоїть протилежне завдання. Йому треба позбуватися зайвого тепла. Відповідно, фізіологічні реакції відбуваються в цьому напрямку.

Фізіологічні реакції, спрямовані на збільшення тепловіддачі:

•судини шкіри розширюються, й теплота переноситься від внутрішніх органів до поверхні шкіри, де виділяється назовні;

•активізується процес потовиділення: волога, яка випаровується з поверхні тіла (і через дихальні шляхи також), забирає значну кількість тепла.

Пристосування до умов високогір’я

В умовах високогір’я головною небезпекою для людини стають зменшений уміст кисню в повітрі та низький атмосферний

Ключова ідея

Адаптація й акліматизація є процесами при­ стосування організму до змін умов середовища. Провідну роль у процесах пристосування до екстремальних умов відіграє гіпоталамо­гіпо­ фізарна система. Пристосування до спекотних і холодних умов у людини значною мірою пов’язане зі зміною тепловіддачі. У високогір’ї головною проблемою для людини є гіпоксія. Пристосування до таких умов відбувається шляхом активізації фізіологічних процесів постачання кисню до клітин тіла.

Мал. 68.2. Найбільшою небезпекою для альпіністів у горах є гіпоксія

тиск — виникає так звана гірська хвороба. Вона супроводжується збудливістю, галюцинаціями, провалами пам’яті, проблемами з концентрацією уваги. Гірська хвороба може починатися на висоті від 1000 до 5000 м над рівнем моря.

Гіпоксія є станом, який виникає внаслідок нестачі кисню в тканинах організму (мал. 68.2).

Під час короткотермінового перебування у високогір’ї організм пристосовується до несприятливих умов шляхом збільшення частоти й глибини дихання (гіпервентиляція легень), посилення серцебиття (що підвищує інтенсивність кровообігу), розширення судин мозку й серця (їх організм має забезпечувати киснем насамперед). Також посилюється інтенсивність обміну речовин і збільшується кількість еритроцитів у крові.

У разі довготривалого перебування в горах активуються додаткові механізми пристосування. Дещо збільшується розмір легень та серцевого м’яза, активізується утворення еритроцитів, підвищується інтенсивність обміну речовин. Ще одним наслідком пристосувальних фізіологічних реакцій до умов високогір’я є зменшення секреції залоз шлунка, кишечника та підшлункової залози.

Перевірте свої знання

1. Що таке адаптація? 2. Як організм людини пристосовується до спекотних умов? 3. Як організм людини пристосовується до умов високогір’я? 4. Які фактори негативно впливають на організм людини в умовах холоду?

Поміркуйте

Як людина в давнину пристосовувалася до життя в різних умовах?

Згадайте

•Що таке акліматизація?

•Що таке стрес?

Виживання за екстремальних умов

Екстремальними зазвичай називають умови, які становлять небезпеку для здоров’я й життя людини. Це насамперед природні та техногенні катастрофи, а також умови середовища, що можуть стати причиною травм або загибелі організму.

Екстремальні ситуації призводять до граничного напруження людини, змін у її звичайній поведінці. Важливо, щоб людина зберігала самовладання і вміла знаходити вихід із складної ситуації. Поведінка кожної людини в екстремальній ситуації є індивідуальною, адже люди різні і їхні реакції та дії також будуть різними. Багато залежить від особливостей темпераменту, життєвого досвіду, професійних знань, навичок і характеру людини.

Потрапити в екстремальні умови можна будь-де: заблукати в лісі, травмуватися під час аварії, опинитися в зоні терористичної акції тощо. В усіх цих випадках виживання людини залежить від ефективної роботи фізіологічних систем її організму.

Мал. 69.1. Для людини під водою головними небезпеками є нестача кисню та швидка втрата тепла

Пристосування до підводного занурення

Людина є видом, який виник на суходолі. Але люди здавна жили на берегах водойм і використовували ресурси цієї стихії (переважно як джерело їжі). Тому часто виникала потреба тривалий час перебувати у воді. Так, японські пірнальники ама (здебільшого жінки) збирають у морі перли, водорості та інші морські продукти. Для цього їм доводиться занурюватися на глибину до 15–20 м і тривалий час перебувати під водою.

Під час тривалого перебування у воді проблемою для людини є висока теплоємність водного середовища. Теплоту тіло втрачає дуже швидко. У разі повного занурення до цього додається гіпоксія, бо доводиться затримувати дихання (мал. 69.1). Відповідно, механізми пристосування спрямовані на максимальне збереження тепла (перерозподіл кровотоку від шкіри до внутрішніх органів). Інтенсифікація метаболічних процесів та тремтіння забезпечують вироблення додаткового тепла. Глибоке дихання перед і після пірнання зменшує ефект гіпоксії. У разі регулярного пірнання збільшується об’єм легень та кількість еритроцитів у крові.

Пристосування до умов космосу

Дослідження стану організму космонавтів виявили основні небезпеки, пов’язані з перебуванням людини в космосі. Насамперед це дуже висока швидкість під час старту космічних кораблів та подальша зміна сили тяжіння. Під час прискореного руху ускладнюється робота серця, адже

йому потрібно працювати за умов значного навантаження. Тому організм використовує всі можливі механізми стимуляції роботи цього органа.

Уневагомості в значної частини космонавтів виникає синдром космічної адаптації, який за проявом схожий на хворобу руху. Причиною цього є пристосування вестибулярного апарату до умов мікрогравітації, яке триває декілька днів.

Укосмосі в людини відбувається перерозподіл крові в організмі, знижується навантаження на м’язи й кістки, що призводить до зменшення їхнього об’єму та маси (атрофія).

Тривале перебування в космосі може стати причиною певних психологічних проблем.

Спеціальне обладнання та захист людини за екстремальних умов

Для захисту людини в екстремальних умовах сьогодні використовують спеціальний одяг та обладнання. Так, альпіністський костюм зменшує тепловіддачу, а в пустелі обов’язковим є капелюх, який запобігає перегріву голови й тепловому удару. Також в умовах високогір’я застосовують спеціальні дихальні апарати, які збільшують надходження в організм кисню (мал. 69.2).

Ключова ідея

В екстремальних умовах існує небезпека для здоров’я й життя людини. У воді великою проблемою є переохолодження та гіпоксія. У космосі — прискорення під час старту й мікрогравітація під час польоту. Для безпеки людини за таких умов використовують спеці­ альний одяг і обладнання.

Для підводного плавання використовують спеціальні гідрокостюми (мал. 69.3). Вони обладнані капюшоном або шоломом, оскільки голова є одним з основних місць утрати організмом тепла. Також для підводного плавання використовують спеціальні дихальні прилади — акваланги. Вони подають у легені повітря під тиском, який відповідає глибині занурення. Але за умови надто швидкого підйому це може стати причиною кесонної хвороби. Річ у тім, що великий тиск збільшує розчинність азоту в крові людини. Якщо зменшувати цей тиск надто швидко, починається утворення бульбашок азоту, які перекривають судини й можуть призвести до смерті людини.

В інших екстремальних умовах використовують спеціальний одяг та прилади, які забезпечують нормальне функціонування організму. Це форма й обладнання військових, рятувальників, спортсменів тощо.

Мал. 69.3. Пристосування для підводного плавання — гідрокостюм та акваланг

Перевірте свої знання

1. Як організм людини пристосовується до умов високогір’я? 2. Як організм людини пристосовується до занурення на глибину? 3. Які фактори негативно впливають на організм людини в космічних польотах? 4. Що таке акваланг?

1 Які особливості біології людини дозволяють їй пристосовуватися до надзвичайно широкого діапа­ зону умов середовища?

2 Порівняйте лімітуючі фактори навколишнього середовища для людини та акули.

3 Які системи органів задіяні у відповіді організму на стрес?

4 Схарактеризуйте реакцію організму «бийся або тікай». У чому полягає її біологічний сенс?

5 Чому під час хронічного стресу людина стає вразливою до хвороб?

6 Пропонуємо організувати дискусію на тему «Стрес — це добре чи погано?». Для обговорення можете скористатися запитаннями:

•Чи може людина прожити без стресів?

•Чи можуть спричиняти стрес позитивні події?

•Які захворювання може спричинити стрес?

•Які причини стресу в підлітковому віці?

•Чи можна навчитися керувати стресом?

7 Найвищою гірською вершиною на Землі є гора Джомолунгма (Еверест). Її висота становить 8848,43 м над рівнем моря. Підйом на вершину триває близько двох місяців. Поясніть, що становить небезпеку для здоров’я людини під час підйому на вершину, крім крутих схилів.

8 Використовуючи метод скрайбінгу, поясніть, як людина пристосувалася до різних кліматичних умов. (Етапи створення скрайбінгу подано в завданні 11 на с. 33.)

9 Складіть біологічно обґрунтовані поради щодо акліматизації тим туристам, які вперше подорожують до тропічних країн та північних регіонів.

J Часто потрапляння людини в екстремальні умови є основою багатьох сюжетів художніх творів. При­ гадайте книги та кінофільми, де траплялися такі ситуації. Які якості людини дозволяють вижити за екстремальних умов? Свої думки запишіть у формі есе. Можливо, це надихне вас на створення великого художнього твору.

Тестові завдання за темою «Адаптація і виживання людини за екстремальних умов»

Поміркуйте

Чому людині вдалося пристосуватися до надзви­ чайно різноманітних умов існування?

Згадайте

•Системи органів в організмі людини

•Зв’язок людини із зовнішнім середовищем

•Регуляцію процесів обміну речовин в організмі людини

Функції, що підтримують цілісність організму

Будь-яка функція організму людини тією чи іншою мірою підтримує його цілісність. Але найбільше значення мають транспортна, захисна й регуляторна функції.

Транспортна функція забезпечує переміщення в межах тіла необхідних ресурсів та здійснення гуморальної регуляції.

Захисна функція забезпечує підтримання цілісності організму. Вона відповідає за сталість умов в організмі та захищає його від проникнення чужорідних тіл і небезпечних речовин.

Регуляторна функція узгоджує дію всіх органів і систем між собою. Власне, вона й робить організм єдиним цілим, системою, яка здатна підтримувати своє існування впродовж тривалого часу.

Способи підтримання гомеостазу

Підтримання гомеостазу в організмі людини досягається шляхом взаємодії регуляторних систем із залученням усіх інших систем організму.

Регуляторні системи зазвичай працюють за принципом протидії. Так, симпатична система прискорює серцеві скорочення, а парасимпатична сповільнює їх, інсулін знижує

рівень глюкози в крові, а глюкагон підвищує його. Такий спосіб регуляції дозволяє підтримувати динамічну рівновагу й швидко змінювати потрібні параметри роботи органів (мал. 70.1).

Активну роль у підтриманні гомеостазу відіграє центральна нервова система. Вона не лише бере активну участь у процесах стресу, нервовій і гуморальній регуляції, а ще й запобігає порушенню гомеостазу шляхом уникнення ситуацій, у яких це порушення може статися. Наприклад, якщо людина бачить червоний сигнал світлофора, то вона зупиняється. Так людина уникає дорожньотранспортної пригоди, що, певна річ, становить небезпеку для життя.

Надзвичайно важливим у підтримці гомеостазу для кожної людини є дотримання принципів здорового способу життя.

Слід зазначити, що обмін речовин у людей відбувається за однаковими механізмами. Але в кожної людини він має певні особливості,

Гіпофіз

Інформація про внутрішнє сере­ довище організму

Ендокринні залози

Органи й тканини

Мал. 70.1. Схема нервово­гуморальної регуляції обміну речовин в організмі людини

які необхідно враховувати в повсякденному житті, щоб уникнути порушень гомеостазу. Наприклад, украй обережно слід ставитися до рекомендацій щодо дієт, бо одна й та сама дієта може по-різному вплинути на обмін речовин різних людей.

Під час прийняття рішень, які стосуються здоров’я, слід обов’язково консультуватися з лікарями відповідного профілю.

Інтегрувальна функція систем органів

Важливу функцію об’єднання частин організму в одну систему виконують кровоносна, нервова й ендокринна системи.

Кровоносна система є переносником «матеріальних» ресурсів організму — поживних речовин, кисню, продуктів обміну, а нервова й ендокринна системи виконують регуляторну функцію. Нервова система здійснює регуляцію шляхом передачі імпульсів по нервах.

Гра­сортування «Які органи до якої системи належать?»

Ключова ідея

Організм людини є єдиною цілісною системою, існування якої можливе лише за умови узгодже­ ної роботи її частин. Це дозволяє підтримувати відносну сталість внутрішніх умов організму. Важливу інтегрувальну роль в організмі людини виконують кровоносна, нервова й ендокринна системи.

Ендокринна забезпечує процеси керування, використовуючи біологічно активні молекули — гормони.

Забезпечення цілісності організму людини

Забезпечення цілісності організму та підтримання його функцій є можливим лише за умови нормального функціонування всіх систем органів (мал. 70.2). Порушення роботи будь-якої системи негативно вплине на стан усього організму. Так, шкідлива звичка палити цигарки спричинить проблеми в дихальній, кровоносній, травній і нервовій системах. Порушення роботи цих систем уплинуть на роботу ендокринної, видільної й імунної систем. Покрови тіла також ушкоджуються. Відповідно, порушиться робота всього організму.

Виникнення проблем в одних системах може певною мірою компенсуватися за рахунок інших систем. У випадку погіршення або втрати зору в людини значно підвищується роль слухової системи, яка частково компенсує слабкість зорової. Але повністю вона їх компенсувати не може.

Перевірте свої знання

1.Що таке гомеостаз? 2. Які системи органів

єв людини? 3. Які регуляторні системи є в орга­ нізмі людини? 4. Які органи належать до складу кровоносної системи? 5. Які органи утворюють ендокринну систему? 6*. Які функції виконує нервова система?