WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     | 1 ||

лические процессы [5]. увеличивается объем легочной вентиляции, минутный СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №7, БИОЛОГ ИЯ объем сердца. Перераспределяется кровоток в пользу рассчитывая на собственные ресурсы. На первые роли работающей мускулатуры, сердца, мозга за счет внут- выходят процессы анаэробного гликолиза – малоэфренних органов и кожи (так что при высокой интенсив- фективные, сопровождающиеся накоплением нежеланости работы может даже наблюдаться анемизация тельного метаболита – молочной кислоты и соответствнутренних органов). При этом активация систем ды- венно сдвигом pH, но единственно надежные в этой хания и кровообращения ограничена как их структур- ситуации.

но-функциональными возможностями, так и функциоПоэтому в процессе адаптации к интенсивной (как нальными возможностями центрального аппарата их правило, кратковременной) работе в мышцах развиварегуляции. У нетренированного организма эти возможется иной спектр адаптивных приспособлений, чем к ности меньше, чем у тренированного. Возрастает часдлительной умеренной работе. Увеличивается мощность тота, а не глубина дыхания, наблюдается дискоординасистемы анаэробного гликолиза за счет повышенного ция между вентиляцией и кровотоком в легких, а также синтеза гликолитических ферментов, повышаются замежду дыханием и движениями, минутный объем сердпасы гликогена и креатинфосфата – источников энерца возрастает в основном за счет увеличения частоты гии для синтеза АТФ. Увеличены мощность эндоплазсердечных сокращений. Таким образом, как и при выматической сети в мышечных волокнах и количество сотной гипоксии, наблюдается максимальная по уровхранящегося в ней Са2+, играющего одну из главных ню и неэкономичная гиперфункция систем, ответстролей в сокращении. Это позволяет отвечать мощным венных за адаптацию, утрата функционального резерва.

залповым выбросом кальция из цистерн сети в ответ на В результате двигательные реакции оказываются неприходящий к мышцам импульс возбуждения и тем саадекватными по интенсивности, длительности и точмым увеличивать мощность сокращения. Усилен бионости. При длительных тренировках, как и при адаптасинтез сократительных белков, повышена активность ции к горной гипоксии, происходит перенос основной АТФазы – фермента, расщепляющего АТФ, необходитяжести с процессов транспорта на процессы утилизамую для сокращения [2].

ции кислорода, на повышение их экономичности. На Все эти реакции не устраняют развития тканевой единицу выполненной работы потребляется меньшее гипоксии и приводят к накоплению больших коликоличество кислорода. Все это подкрепляется изменечеств недоокисленных продуктов. Поэтому важным асниями на молекулярном, субклеточном, клеточном и пектом адаптивных реакций в этом случае является тканевом уровнях. Одновременно увеличиваются мощформирование толерантности, то есть устойчивости к ность и экономичность функционирования двигательсдвигу рН. Это обеспечивается увеличением мощности ного аппарата, совершенствуется межмышечная коорбуферных систем крови и тканей, возрастанием так надинация.

зываемого щелочного резерва крови. Увеличивается Особенности адаптации к гипоксии при мышечтакже мощность системы антиоксидантов в мышцах, ной работе проявляются в характере изменений, начто ослабляет или предотвращает перекисное окислеблюдаемых в самих мышцах в зависимости от тяжести ние липидов клеточных мембран – один из основных и длительности физической нагрузки. При умеренных, повреждающих эффектов стресс-реакции.

но длительных нагрузках степень возникающей гипоПри тренировке к интенсивной работе чувствиксии ниже, чем при интенсивной работе, которая не тельность дыхательного центра к углекислому газу сниможет выполняться продолжительно.

жена, что защищает дыхательную систему от ненужного В связи с этим при постоянной тренировке к умеперенапряжения. При систематическом выполнении ренной работе разрастание сосудистой сети в мышцах, умеренных физических нагрузок, сопровождающихся сердце, легких, увеличение числа митохондрий и измеусилением легочной вентиляции, дыхательный центр, нение их характеристик, возрастание синтеза окислинапротив, повышает чувствительность к СО2, что обустельных ферментов, усиление эритропоэза, ведущее к ловлено понижением его содержания вследствие выувеличению кислородной емкости крови, позволяют мывания из крови при усиленном дыхании.

снизить уровень гипоксии или предотвратить ее. Выполнение интенсивной работы приводит к возникноАДАПТАЦИЯ НЫРЯЮЩИХ ОРГАНИЗМОВ вению гипоксии при любой длительности тренировок.

К ГИПОКСИИ Специфика такой работы состоит в том, что расход кислорода и субстратов окисления в мышцах в единицу Легкие водных млекопитающих (дельфинов, тюленей, времени столь велик, что быстро восполнить их запасы китов) или таких околоводных животных, как ондатусилением работы транспортных систем нереально. ра, бобер, приспособлены к дыханию атмосферным Мышцы, способные к выполнению такой нагрузки, воздухом. Если организм, дышащий воздухом с помофактически работают при этом в автономном режиме, щью легких, вынужден опускаться под воду, гипоксия БЕЛЬЧЕНКО Л.А. АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ К ГИПОКСИИ РАЗНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ БИОЛОГ ИЯ возникает из-за невозможности извлечь кислород из лорода. Объем легких у финвала или бутылконоса соводы или принести его с собой под воду в неограничен- ставляет всего 1–3% объема тела против примерно 7% ных количествах. Поскольку пребывание на глубине у человека. Большинство ныряющих животных уходят сопряжено с выполнением мышечной работы, чаще под воду не на вдохе, а на выдохе, освобождая легкие от всего связанной с поиском и поглощением пищи, то воздуха, насколько это возможно [1–3].

длительность ныряния определяется в первую очередь При нырянии особенно ярко проявляется снижеколичеством доступной АТФ. При исчерпании энергоние общего обмена веществ и энергетических потребресурсов и недостатке кислорода организм включает ностей большинства органов и тканей. Это обусловлено анаэробный гликолиз, что ведет к таким же последстрасслаблением большей части мускулатуры и сниженивиям, как при высотной гипоксии. Диапазон длительем функциональной активности большинства органов, ности пребывания под водой составляет от 1–4 мин у включая сердце. У ныряющих животных относительный человека до двух часов у кита-бутылконоса. При соразмер сердца уменьшен по сравнению с наземными.

блюдении общих стратегий адаптации к гипоксии при Кислород крови используется в основном для нырянии выражены и ее специфические черты. В связи обеспечения сердца и мозга. Кровоснабжение остальс необходимостью задержки дыхания при нахождении ных частей тела при погружении отключается от общепод водой невозможной становится активация внешнего кровотока благодаря наличию специальных сфинкго дыхания, типичного для краткосрочной адаптации к теров. Использовав запас кислорода, связанного с высотной гипоксии или гипоксии при мышечной рабомиоглобином, скелетные мышцы и другие лишенные те. Поэтому борьба за поддержание кислородного гокровоснабжения органы переходят на анаэробный ремеостаза наиболее ярко проявляется в увеличении зажим энергообеспечения. Мощность анаэробного глипасов кислорода, уносимого под воду [1].

колиза велика и позволяет снабжать организм энергией достаточно долго. Накапливающиеся в больших Из рис. 3 следует, что основной запас кислорода у ныряльщиков находится не в легких, а в крови и мыш- количествах метаболиты – активаторы дыхания – не цах, в комплексе с Hb и Mb (миоглобином). Концент- способны достичь главных рецепторных зон, посылающих сигналы в дыхательный центр. Только после рация Mb у тюленя Уэддела, способного находиться под водой до 40 мин, в семь раз выше, чем у быка. А высо- всплытия к поверхности молочная кислота поступает в кая концентрация Hb в сочетании с разрастанием сосу- основной кровоток, и интенсивность дыхания значительно возрастает. Поскольку CO2 и кислые метаболидистого русла приводит к существенному увеличению ты снижают прочность связывания Hb с кислородом, кислородной емкости крови. Запасание кислорода в легких нецелесообразно для китов или тюленей, ныря- при их накоплении происходит более полная отдача кислорода тканям.

ющих глубоко и надолго, из-за увеличения плавучести, ограничивающей глубину погружения, и возможности Показано, что чувствительность центра ныряюразвития кессонной болезни при всплытии. Другое дещих животных к углекислоте снижена. Это проявляетло – организмы, ныряющие неглубоко и ненадолго.

ся только при погружении, а на поверхности их дыхаДля них объем вдоха, который можно сделать перед потельный центр обладает обычной чувствительностью.

гружением, лимитирует уносимый под воду запас кисСледовательно, речь идет о его перенастройке, сдвиге установочной точки дыхательного рефлекса при погружении. Нечувствительность дыхательного центра к уга лекислому газу позволяет извлечь из крови больше в а кислорода. Человеку в отличие от водных млекопитаюв в щих перед погружением приходится интенсивно проб а б вентилировать легкие, чтобы снизить содержание COб в альвеолах.

1 2 3 ЗАКЛЮЧЕНИЕ Во всех рассмотренных примерах адаптации к гипокРис. 3. Соотношение объемов кислорода в основных сии используются одни и те же основные адаптивные резервуарах тела у ныряющих организмов (в % от обстратегии, сочетающие процессы, направленные на щего количества) (по данным: Huges, 1963, Schmidt – Nielsen, 1975). Площадь кругов соответствует сум- поддержание кислородного гомеостаза с повышением марным запасам уносимого под воду кислорода в устойчивости к недостатку кислорода, в том числе и расчете на единицу веса тела. а – легкие, б – кровь и путем снижения потребности в нем. Имеющиеся разтканевая жидкость, в – мышцы; 1 – человек, 2 – тюлень, 3 – кит-бутылконос личия в большинстве случаев носят количественный СОРОСОВСКИЙ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЙ ЖУРНАЛ, ТОМ 7, №7, БИОЛОГ ИЯ характер (например, в уровне снижения основного об- 5. Меерсон Ф.З. Адаптация, стресс и профилактика. M.: Наука, 1981. 278 с.

мена или в концентрации миоглобина), но иногда они весьма принципиальны (например, снижение чувст6. Semenza G.L. Hypoxia-Inducible Factor 1 and the Molecular вительности дыхательного центра к CO2 у ныряющих Physiology of Oxygen Homeostasis // J. Lab. Clin. Med. 1998.

Vol. 131, № 3. Р. 207–214.

организмов и ее адаптивное повышение у обитателей высокогорья). Универсальные пусковые механизмы адаптивных процессов проявляются на всех уровнях Рецензент статьи В.И. Капелько регуляции.

* * * ЛИТЕРАТУРА 1. Шилов И.А. Физиологическая экология животных. М.: Людмила Анатольевна Бельченко, кандидат биологичеВысш. шк., 1985. 328 с.

ских наук, доцент, зам. зав. кафедрой химии окружаю2. Хочачка П., Сомеро Дж. Биохимическая адаптация. М.:

щей среды Новосибирского государственного универМир, 1988. 568 с.

ситета. Область научных интересов – экологическая 3. Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных: Приспособлефизиология и новые методы обучения. Автор 42 научние и среда: В 2 кн. М.: Мир, 1982. Т. 1. 414 с.

ных и учебно-методических работ, учебного пособия для 4. Барбашова З.И. Новые аспекты изучения дыхательной вузов, соавтор коллективной монографии и школьного функции крови при адаптации к гипоксии // Успехи физиол.

наук. 1977. Т. 8, № 1. С. 3–18. учебника.

БЕЛЬЧЕНКО Л.А. АДАПТАЦИЯ ЧЕЛОВЕКА И ЖИВОТНЫХ К ГИПОКСИИ РАЗНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ

Pages:     | 1 ||










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.