III.2.Стратегии адаптаций

Механизмы приспособления (адаптации) биосистемы к адекватным экологическим условиям среды есть результат длительной эволюции и онтогенеза. К этим условиям организм (система) адаптирован в процессе филогенеза. Необходимо уточнить, какие условия можно считать адекватными. Адекватные – это такие экологические условия внешней среды, которые соответствуют генофенетическим свойствам организма в данный момент его существования. Тогда неадекватными являются условия, не соответствующие генофенетическим свойствам организма как биосистема. Жизнедеятельность биосистемы в неадекватных условиях среды требует включения дополнительных механизмов.

Известно, что между нормой и патологией в жизнедеятельности не удается определить четкой границы. Если продолжить мысль, то процесс жизнедеятельности организма в неадекватных условиях среды, с сохранением оптимального соотношения жизненных функций – это и есть процесс адаптации. Если выявляется недостаточность приспособительных механизмов и их нарушение, возникает новое качество – патология процессов адаптации (Чернух.1976). Таким образом, если оценивать жизнедеятельность организма относительно внешних условий, которые делятся на адекватные и неадекватные, то можно выделить 4 качественно различных состояния:1.физиологическое; 2.состояние напряжения; 3.адаптация; 4.патологическое.

Феномен адаптации может быть отнесен к относительно самостоятельной категории биологических явлений. Этот вид жизнедеятельности, как и физиологическое и патологическое состояние, есть результат эволюционно-исторического развития. Недостаточность механизмов адаптации означает снижение надежности биосистемы, развитие новой формы жизнедеятельности, которая рассматривается как болезнь. Патология – это учение об особых видах жизнедеятельности (Давыдовский,1969).

Процесс адаптации определяется тремя компонентами: а) биосистема; б) факторы среды; в) механизмы их взаимодействия. При оценке любого из них необходимо учитывать свойство целенаправленности биосистем. Внесем пояснения. На понятии целенаправленности строятся все системные описания, которые учитывают цели в поведении систем. Ведущий фактор в развитии организмов – закон прогрессивного развития вида (популяции). Популяция рассматривается как относительно самостоятельная структура, взаимодействие с котрой в природных условиях образует сложные суперсистемы – антропобиогеоценозы и ноосферу. Определение процесса адаптации в учетом принципа целенаправленности будет зависеть от исходных критериев.

В термодинамических критериях адаптация – процесс поддержания оптимального уровня неравновесности (негэнтропии) биосистемы в неадекватных условиях среды, обеспечивающий максимальный эффект внешней работы, направленный на сохранение и продолжение её жизни.

В кибернетических критериях адаптация – процесс самосохранения и саморазвития саморегулирующейся системы в неадекватных условиях среды, выбор функциональной стратегии, обеспечивающей оптимальное выполнение главной конечной цели поведения биосистемы.

В биологических критериях – процесс сохранения и развития биологических свойств вида, популяции, биоценозов, обеспечивающий прогрессивную эволюцию биологических систем в неадекватных условиях среды.

В физиологических критериях - процесс поддержания гомеостаза систем и организма в целом, обеспечивающий его сохранение, развитие, работоспособность, максимальную продолжительность жизни в неадекватных условиях среды.

Мы говорили ранее, что работа биосистемы в каждый данный момент есть реализация двух программ в их взаимодействии, то есть отношение количества энергии, которое биосистема теряет во внешней среде, к количеству, полученному из внешней среды. С точки зрения теории адаптаций, биосистема, в которой бóльшая часть энергии тратится на внешнюю работу (закон Э. Бауэра), не всегда может иметь преимущество в выживании в неадекватных условиях среды, особенно если эти условия сохраняются в течение макроинтервалов времени. Следовательно, биосистема, в которой на процессы восстановления приходится бóльшая доля энергии, может иметь больше шансов на выживание и продолжение рода. Таким образом, феномен адаптации есть одно из фундаментальных и универсальных свойств биосистем.

Процесс адаптации и его исходы развиваются во времени. Вначале система находится в адекватных условиях среды (канал 1), затем она попадает в среду с неадекватными условиями (канал 2) и далее выход с новый адекватный канал 3. Исходы могут быть следующие:

1.Сохранность системы. 2. Выход с прогрессивными изменениями. 3. Дефект системы: а) во входе; б) в канале; в) сразу после выхода; г) после выхода через определенный срок; д) укорочение срока полноценной жизни. 4. Гибель системы: а) во входе в канал; б) в канале; в) срезу после выхода; г) через некоторое время после выхода; д) потомство с дефектом (генетическим, негенетическим); е) гибель потомства. Если неадекватные условия среды сохраняются длительное время, охватывающие значительные периоды жизни, то могут существенно измениться направленность и механизмы онтогенеза.ч При чрезвычайной экологической изменчивости среды, выраженных колебаниях неадекватных условий, биосистемы должны обладать большим запасом прочности.

Возникновение механизмов адаптации в филогенезе и классификация этих процессов представлены в работах Н.В.Тимофеева-Ресовского (1977), А.Д. Слонима (1976) и др. При классификации процессов адаптации у человека необходимо учитывать:

1. Факторы среды (физические, химические, психические, бактериально-вирусные); например, адаптация к кислородной недостаточности.

2. Свойства организма (возраст, пол, национальные особенности и т.д.)

3. Характер адаптационных перестроек в разных системах и по всем уровням гомеостатических систем.

4. Уровень организации биосистемы. При этом, биофизические механизмы нужно начинать рассматривать с молекулярно-клеточного уровня и кончая организменным. Однако, следует помнить, что адаптация, как и надежность – свойство, присущее всей системе в целом, и не может принадлежать какой-либо её части.

В процессе эволюции животного мира механизмы, определяющие надежность организмов по отношению к острым экстремальным воздействиям, имели существенное значение. Наоборот, приспособление и устойчивость животных к хроническим экстремам в эволюции отрабатывались слабее. Это естественно, так как животные с хроническими болезнями в естественных условиях, как правило, погибали. В эволюции у диких животных, по-видимому, запрещен процесс восстановления, если он сопровождается существенными сдвигами сложившихся биоритмов в биоценозе. Если такой запрет нарушается, животному угрожает развитие хронической болезни и гибель. Таким образом, в природе при встрече с неадекватными условиями среды биосистема (животное) имеет только два исхода: 1. Острый патологический процесс и последующее выздоровление; 2. Гибель. Переход в хронический процесс возможен, но маловероятен. У человека и у домашних животных в результате дестабилизирующего отбора возможны 3 исхода: 1. Гибель; 2. Острый процесс; 3. Переход в хронический процесс ценой изменения в биоритмах и сдвигов взаимоотношений в механизмах гомеостаза.

Изучение процессов доместикации привело к мысли о том, что в течение одомашнивания проявляется особая форма отбора – дестабилизирующая. Некоторые особенности экологии человека напоминают элементы экологии домашних животных, поскольку в обоих случаях давление естественного отбора существенно ослаблено. Возможно, однако, что отрицательные явления в генетике адаптаций у человека компенсируются существенным обогащением генофонда людей за счет значительной их миграции. Важным фактором также является развитие второй сигнальной системы, так как целевые психические установки играют важную роль в становлении и реализации процессов адаптации. Есть данные о том, что адаптивные автоматические механизмы могут затрудняться и искажаться при напряженной психической деятельности (Черниговский,1976).

Каковы закономерности взаимодействия механизмов онтогенеза человека и процессов адаптации, если продолжительность последних охватывает значительную часть или весь цикл индивидуальной жизни человека, каковы результаты и последствия этого взаимодействия и как они отражаются на здоровье и продолжительности активной жизни данного и будущих поколений? Исследований по этой проблеме много. Каковы основные итоги этих работ? Во-первых, показана важная роль генетических механизмов, действие социально и биологически обусловленного естественного отбора в закреплении морфофизиологических, психологических и биохимических механизмов приспособления к специфическим (неадекватным) условиям жизни. Во-вторых, выявлена ведущая роль социально-демографических, этнографических факторов и других, социально обусловленных процессов сохранения здоровья в суровых условиях. В-третьих, несомненно, что адаптивные механизмы эти народности, живущие в экстремальных условиях, вырабатывали очень дорогой ценой ( чрезвычайно высокая детская смертность, многочисленные эндемические заболевания, существенное сокращение продолжительности жизни, нередко появление в малых популяциях распространенных генетических аномалий).