Принципи регуляції у живому організмі

Підтримка гомеостазу організму можлива за певних умов навколишнього середовища, до яких організм пристосований. З цього приводу І.М. Сєченов висловився таким чином: «Організм без зовнішнього середовища, що підтримує його існування, неможливий, тому в наукове визначення організму повинно входити і середовище, що впливає на нього».

В організмі, який існує в умовах навколишнього середовища, що змінюються, повинна бути потужна і гнучка система регуляторних механізмів, що підтримує гомеостаз. Чим більш досконалою буде система регуляції у живому організмі, тим він буде більш незалежним від умов навколишнього середовища. У той же час параметри цього середовища, у яких може нормально існувати організм, не можуть змінюватися безмежно. Для будь-якого організму існують межі коливань різноманітних факторів зовнішнього середовища, до яких організм може адаптуватися, тобто, у межах яких організм може підтримувати сталість свого внутрішнього середовища.

Під час пристосування до змін зовнішнього середовища, в організмі відбуваються адаптивні зміни, які позначаються терміном «гомеокінез».. Гомеокінезом називають сталість життєво важливих функцій, таких, наприклад, як локомоторна активність і звільнення енергії, тобто функцій, які забезпечують виживання в зовнішньому середовищі, що змінилося, і які супроводжуються в деяких випадках і зміною внутрішнього стану. Таким чином, гомеокінез певної функції може підтримуватися й за відсутності гомеостазу. Це треба мати на увазі, коли розглядаються питання, які пов’язані з інтенсифікацією вирощування риби.

Механізм адаптації реалізується двома регулюючими системами організму – нервовою і гормональною.

Обидві ці системи регулюють стан внутрішнього середовища організму, але якщо дія нервової системи відрізняється своєю швидкістю і точністю, вона має малий латентний період і на органи, в деяких випадках і на групи клітин, то гормональна система має довгий латентний період і гормони, які виділяються в кров діють тільки на ті клітини, які мають на мембрані специфічні білки-рецептори.

Основні дані про параметри зовнішнього і внутрішнього середовища організм одержує від рецепторів нервової системи.

• Параметрами зовнішнього середовища є:

• інтенсивність і спектральний склад електромагнітного випромінювання як у вузькому діапазоні спектра (приблизно від 400 до 600 нм), а для деяких риб, і у широкому діапазоні;

• частота й амплітуда хвиль тиску у середовищі і напрямок їхнього поширення (у діапазоні частот до 20000 Гц);

• температура і хімічний склад середовища;

• агрегатний стан, механічний склад і температура (іноді і хімічний склад) твердих і рідких тіл, що контактують з організмом.

• Параметрами внутрішнього середовища організму (кров, лімфа, міжклітинна рідина) є:

• гідростатичний тиск;

• температура;

• осмотичний тиск;

• концентрація водневих іонів;

• хімічний склад.

• Параметрами опорно-рухової системи є:

• орієнтація тіла й окремих його частин у просторі і щодо один одного;

• механічний натяг м'язів і сухожилок;

• механічне навантаження суглобових поверхонь і кісток;

• величина і напрямок сил, що розвиваються м'язами.

Відповідь організму на дію подразників, яка відбувається за участю центральної нервової системи, називається рефлексом. Ця відповідь здійснюється за допомогою певної структури – рефлекторної дуги. Рефлекторні відповіді відбуваються швидко, але вони недовготривалі.

Крім нервової регуляції, в організмі існує гуморальна (рідинна) регуляція. Вона здійснюється розчиненими у крові і інших рідинах організму продуктами метаболізму. Прикладом можуть бути такі прості речовини як О₂, сечовина тощо. Впливаючи на нервову систему, ці речовини змінюють збудливість відповідних нервових центрів.

Крім речовин, які є продуктами метаболізму в одних органах і впливають на процеси, що відбуваються в інших, в організмі риб існує система органів внутрішньої секреції, яка виробляє специфічні речовини – гормони, які змінюють інтенсивність роботи різних органів.

Система залоз внутрішньої секреції – ендокринна система – складається з великої кількості залоз внутрішньої секреції, що знаходяться під контролем нервової системи. Основною ланкою у передачі нервових імпульсів до ендокринних залоз є гіпоталамічна область проміжного мозку. Нервові клітини цього відділу мозку виділяють специфічні речовини – релізинг-фактори (гальмуючі – статини і посилюючі – ліберини), які змінюють стан залоз внутрішньої секреції.

У цілому система залоз внутрішньої секреції забезпечує виділення таких гормонів:

• епіфіз (серотонін і мелатонін);

• гіпофіз;

• нейрогіпофіз (вазопресин, окситоцин);

• аденогіпофіз (СТГ, ТТГ, АКТГ, ФСГ, ЛГ, МСГ, ПГ);

• урофіз (уротензини);

• ультимобранхіальні залози (кальцитонін);

• щитоподібна залоза (тироксин, трийодтиронін);

• підшлункова залоза (інсулін, глюкагон);

• інтерреналова тканина (глюкокортикоїди, мінералокортикоїди, статеві гормони); хромафінна тканина (адреналін, норадреналін);

• статеві залози;

• сім'яники (андрогени);

• яєчники (естрогени, гестагени).

Знаходячись під контролем центральної нервової системи за рахунок речовин, що виділяються в гіпоталамічній області проміжного мозку, хромафінної тканини, що регулюється симпатичною нервовою системою, урофізу, ендокринна система у свою чергу впливає на нервову систему, змінюючи характер її рефлекторної діяльності.

Процеси саморегуляції у риб організовані за принципом негативного зворотного зв’язку. Регулюючі механізми підвищують або знижують інтенсивність роботи тих чи інших органів і систем в залежності від потреб організму. Так, при високому рівні виділення тироксину щитоподібною залозою тироксин буде впливати на відповідні структури гіпофіза та гіпоталамуса, знижуючи рівень виділення сполук, які стимулюють виділення тироксину. Зниження рівня тироксину в організмі викликає протилежний ефект.

Поряд з негативними зворотними зв’язками в організмі діють і позитивні, коли зростання якогось чинника стимулює регуляторні механізми у бік інтенсифікації певної функції.

Для пояснення процесів саморегуляції П.К. Анохін розробив концепцію функціональної системи, яка пояснює взаємодію різних систем органів в загальних процесах саморегуляції функцій.

Функціональна система – це динамічна система, яка включає певні системи органів та регулюючі системи, які забезпечують виконання якоїсь функції організму.

Нейрогуморальна регуляція призводить до постійного пристосування (адаптації) організму риб до умов середовища, а також викликає постійні зміни в системах життєзабезпечення і поведінці риб.