Біологія. 8 клас. Тагліна
Тема 7. Подразливість як властивість живого. Будова й функції нервової системи людини та її сенсорних систем
§ 27. Подразливість як властивість живого. Вияви подразливості. Подразливість у тварин
Поміркуйте й обговоріть ситуацію
Коли ми відчуваємо сильний біль, то дуже хочемо його позбутися. А ось деякі люди взагалі не відчувають фізичного болю, але вони зовсім не вважають себе щасливими. У них багато травм і шрамів. На вашу думку, чому їхнє життя не таке вже й щасливе?
Подразливість як властивість живого
Подразливість властива всім живим організмам і є основою пристосувальних реакцій організмів на вплив довкілля. Подразниками можуть бути будь-які чинники зовнішнього або внутрішнього середовища: світло, температура, звук, механічна дія, поживні речовини та ін.
Подразливість — це здатність живих організмів сприймати подразники й реагувати на них.
Організми, у яких немає нервової системи (рослини, найпростіші), реагують на подразники, змінюючи характер руху (таксиси) або ростові процеси (настії та тропізми). Реакції багатоклітинних тварин на подразники здійснюються за допомогою рефлексів і контролюються нервовою системою.
Подразливість відіграє важливу роль у виживанні й адаптації організмів до середовища, що змінюється. Живі організми реагують на те, що вкрай необхідне для збереження життя.
Подразливість в одноклітинних організмів
Найпростішою формою подразливості є таксиси, які спостерігаються в мікроорганізмів (бактерій, одноклітинних еукаріотів) і деяких клітин багатоклітинних тварин (сперматозоїди, лейкоцити).
Таксиси — це спрямовані рухові реакції одноклітинних організмів на дію подразника.
Завдяки таксисам найпростіші уникають несприятливих умов, знаходять їжу та ін. Інфузорія-туфелька пересувається в бік їжі, а евглена зелена — до освітленої частини водойми, бо їй необхідне світло для фотосинтезу. Реакцію на світло називають фототаксисом, на хімічні речовини — хемотаксисом, на температуру — термотаксисом.
Відкритий мікрофон
Яким типом таксису є пересування інфузорій у бік поживних речовин? Пересування інфузорій від сильно нагрітого кінця пробірки до протилежного?
Таксиси можуть бути позитивними, якщо організм рухається в бік подразника, і негативними, якщо організм рухається від нього.
Прикладом позитивного фототаксису є спрямований рух джгутикових організмів, що мають світлочутливе вічко (евглена зелена, хламідомонада), з неосвітлених місць до освітлених (мал. 27.1а). Однак, якщо світло стає занадто інтенсивним, спостерігається негативний фототаксис (мал. 27.1б). Тобто один і той самий подразник різної інтенсивності може викликати як позитивну, так і негативну відповідь.
Мал. 27.1. Реакція евглени зеленої на інтенсивне освітлення
Позитивний хемотаксис виявляють найпростіші організми в пошуках їжі; наприклад, кишкова паличка Escherichia coli має позитивний хемотаксис на градієнт цукру. Завдяки позитивному хемотаксису на речовини, що виділяються яйцеклітиною, сперматозоїди рухаються їй назустріч. Лейкоцити переміщуються до місця запалення також завдяки позитивному хемотаксису. Хімічні речовини, до яких відбувається позитивний таксис, називаються атрактанти. Речовини, від яких відбувається негативний таксис, називаються репеленти.
Подразливість у багатоклітинних рослин
Подразливість у рослин виявляється в ростових рухах: тропізмах і настіях. Вони виникають у відповідь на дію світла, вологи, земного тяжіння. Завдяки рухам рослини ефективно використовують світло, вологу й поживні речовини.
Тропізми (від грец. зростання, напрямок) — спрямовані ростові або рухові реакції рослин на дію подразника. Геотропізми виникають у відповідь на дію земного тяжіння, фототропізми (або геліотропізми, від геліос — сонце) — у відповідь на світло, хемотропізми — на хімічні речовини (мал. 27.2).
Мал. 27.2. Тропізми рослин
Тропізми також бувають негативними та позитивними. Корені рослин завжди спрямовані вниз — це приклад позитивного геотропізму. Стебло згинається в напрямку до світла — це позитивний фототропізм. Завдяки позитивному фототропізму рослини утворюють листову мозаїку. Тобто листки в просторі розташовуються так, щоб не затіняти один одного й максимально використовувати світло. Тропізми є наслідком дії рослинного гормону ауксину.
Настії — рухи органів рослин, які виникають під дією неспрямованих подразників. Із настіями пов’язані добові ритми відкривання й закривання квіток і суцвіть, рух листків, колові повороти стебла. Термонастії — рухи у відповідь на зміну температури; фотонастії — рухи, що залежать від освітленості; тигмонастії — рухи під впливом дотику (мал. 27.3). Основним механізмом настій є зміна тургору — внутрішнього тиску в клітинах рослин. Зниження тургору призводить до зморщування органу рослини, а підвищення — до його набряку.
Мал. 27.3. Настії в рослин: а — складання листків рододендрона у відповідь на холод; б — відкривання-закривання пелюсток тюльпанів (день-ніч); в — закривання пастки венериної мухоловки від дотику комахи
Подразливість у тварин
Багатоклітинним тваринам і людині у відповідь на подразнення властиві точні, швидкі та різноманітні реакції, що здійснюються за участю нервової системи — рефлекси. Подразнення сприймаються через рецептори.
Рецептор — спеціалізована структура (клітина або нервове закінчення нейрона), що сприймає подразники із зовнішнього або внутрішнього середовища й перетворює їх на нервові імпульси.
Реакції організму на подразнення рецепторів здійснюються через рефлекси.
Подразниками, які активують ті чи інші рецептори, можуть бути світло, механічний тиск, температура, хімічні речовини, зміна електричного й магнітного поля. Найпростіші рецептори складаються з однієї клітини (наприклад, рецептори дотику в шкірі).
Розрізняють два типи рефлексів: безумовні та умовні.
Безумовні рефлекси завжди вроджені й однакові в усіх представників одного виду. Наприклад, у дитинчат усіх ссавців добре виражений смоктальний рефлекс, завдяки якому вони одразу після народження вживають материнське молоко. Орієнтувальний рефлекс (спрямування уваги в бік несподіваного звуку, яскравого спалаху) допомагає з’ясувати джерело сигналу й оцінити його небезпеку.
Програма дій, що складається з низки послідовностей безумовних рефлексів, називається інстинктом. Інстинкти визначають сезонні перельоти птахів, улаштування гнізд, турботу про потомство та багато інших особливостей вродженої поведінки.
Умовні рефлекси набувають протягом життя. Вони індивідуальні, тобто властиві не всім представникам виду, а окремим особинам. Наприклад, це рефлекси, що формуються у тварин під час дресирування.
Поділіться своїми думками
Які подразники сприймаються рецепторами, розташованими в шкірі?
Знайдіть інформацію й виконайте завдання
Хапальний рефлекс у людини є одним із найдавніших і найважливіших для виживання. Знайдіть інформацію, як він виявляється і в чому його біологічне значення. Поміркуйте, що буде, якщо рефлекс зникне.
Прояви хапального рефлексу в людини і шимпанзе
Відкритий мікрофон
Які рефлекси ви знаєте? Яке біологічне значення має кожний із них?
Опорні точки
Подразливість є основою пристосувальних реакцій організмів на вплив довкілля. Реакцією мікроорганізмів на подразнення є таксиси. Подразливість у рослин виявляється в тропізмах і настіях. Багатоклітинні тварини реагують за допомогою рефлексів, які здійснюються та контролюються нервовою системою.
Запитання і завдання
1. Які типи рефлекторної поведінки зображено на малюнках? Як така поведінка забезпечує пристосування до умов середовища?
2. Фотоперіодизм — це реакція живих організмів на тривалість світлового дня. Наведіть приклади фотоперіодичних реакцій рослин і тварин.
3. Сезонні перельоти птахів — це приклад складної інстинктивної поведінки. Пригадайте, що є подразником для початку такої поведінки. Чи можна назвати таку поведінку розумною й чому?
4. Холодові рецептори людини еволюціонували від рецепторів, що сприймають тепло. У сучасному світі холодові рецептори поширені серед різних географічних груп людей неоднаково.
- А) Користуючись наведеним графіком, установіть закономірність, як географічне положення впливає на генетично зумовлену кількість холодових рецепторів. Який фактор середовища вплинув на природний добір цієї ознаки?
- Б) Поміркуйте, що може статися з людиною з малою кількістю холодових рецепторів на півночі Євразії. Чому сприймання холоду є важливим?
Графік побудовано за даними Key FM, Abdul-Aziz MA, Mundry R, Peter BM, Sekar A, D'Amato M, Dennis MY, Schmidt JM, Andres AM. Human local adaptation of the TRPM8 cold receptor along a latitudinal cline. PLoS Genet. 2018 May 3;14(5):e1007298.
