БІОСИСТЕМА - система, що складається з однотипної живої речовини: макромолекули, клітинні структури, самі клітини, тканини, органи, їх системи, індивід, особин.

Біосистема є приватним видом найскладніших систем, побудованих на основі білкових сполук. Тому системний підхід в екології дуже популярний.

Біосистема має кілька рівнів організації: перший - гени та зумовлені ними генетичні системи; другий - клітини та складені ними клітинні системи; наступний рівень - органи та системи органів; потім - організми та системи організмів, популяції та популяційні системи, спільноти та екосистеми.

Біосистеми - це біологічні системи, в яких біотичні компоненти різних рівнів організації (від генів до угруповань) впорядковано взаємодіють з абіотичними компонентами (енергією та речовиною), складаючи єдине ціле з навколишнім фізичним середовищем. Біосистеми різних рівнів вивчаються різними дисциплінами: гени – генетикою, клітини – цитологією, органи – фізіологією, організми – іхтіологією, мікробіологією, орнітологією, антропологією та ін.

Вважають, що в біосистемі на відміну від технічних систем, надмірність функціонуючих елементів досягається як простим збільшенням сукупності мало надійних елементів, але й їх послідовним функціонуванням. При високому навантаженні на систему в активний стан переходить додаткова кількість "відпочиваючих" елементів, тому завдання резервування у фізіологічному сенсі полягає не в тому, щоб підтримувати високий рівень функціонування системи при навантаженні, а в тому, щоб забезпечити її елементам режим, що виключає їх необоротне порушення (Федоров, 1988).

Кожен рівень біосистеми характеризується власними, тільки йому властивими властивостями, а крім того, має суму властивостей підсистем-комповевтів. Відомий принцип весводамості властивостей цілого до суми властивостей його частин слід добре пам'ятати щодо екології.

Екологія вивчає біосистеми, що включають життя на рівні вище за організми. Біосистеми, що є об'єктом вивчення екологів, були названі екосистемами (А.Тенслі, 1935); іноді їх називають біогеноценозом (В.Н.Сукачов, 1945). Екосистема – одне з фундаментальних понять в екології. Як відомо, у сенсі під системою зазвичай розуміється сукупність елементів, що у певних відносинах і зв'язках друг з одним, у яких утворюється цілісність і єдність сукупності.

Порушення гомеостазу в біосистемах, можливі причинита слідства.

Найважливішим чинником забезпечення надійності біосистеми є її структурна та функціональна гетерогенність. Це загальне становище, яка зараз уже не вимагає спеціального доказу Цілком можливо, що існують спеціальні механізми підтримки гетерогенності біосистем. Гетерогенність - результат мінливості (лабільності) клітин та організмів. Однією з причин клітинної гетерогенності є неоднозначність матричних процесів (реплікації, транскрипції, трансляції), які можуть бути поліваріантно, тобто. декількома способами (Інге-Вечтом, 1977). Внаслідок гетерогенності молекул матричної РНК та наступної поліваріантної трансляції виникає поліморфізм білків. Це важливий фактор при молекулярному відборі в процесах самоскладання клітинних структур.

Правило еквівалентності у розвитку біосистем: біосистеми здатні досягти кінцевого (фінального) стану (фази) розвитку незалежно від ступеня порушення початкових умов свого розвитку.

Організм людини - відкрита для довкіллябіосистема, найважливішим стратегічним завданням якої є збереження гомеостазу, що пов'язано з нормальним функціональним станом його систем, що розпізнають. Щодо біологічних факторів такою системою є система імунітету. Зниження імунологічної реактивності організму внаслідок впливу деформованого довкілля, а також загальної реактивності сприяє виникненню гнійно-запальних процесів, що викликаються умовно-патогенними мікробами, можливості сенсибілізації організму, формування банку плазмід, мутагенного впливу та ін.

Разом про те населення має і особливостями подібності з організмом як біосистемою, оскільки має певну структуру, цілісність, генетичну програму самовідтворення, здатність до авторегуляції та адаптації, своє колективне матеріально-енергетичне господарство. Популяції є реальними одиницями біомоніторингу, експлуатації та охорони природних екосистем. Взаємодія людей із видами організмів, що у середовищі, природному оточенні чи під господарським контролем людини, опосередковується, зазвичай, через популяції. Це можуть бути штами хвороботворних або корисних мікроорганізмів, сорти оброблюваних рослин, породи тварин, що розводяться, природні популяції промислових риб і т.п. Не менш важливо і те, що багато закономірностей популяційної екології відносяться до популяцій людини.

Біотична середовище екосистеми є ієрархічно організовані біосистеми, що зберігають себе і розвиваються в напрямку досягнення динамічної рівноваги. У цьому сенсі хвороби можна розглядати як фактор, що приводить систему до рівноваги. Біотичеока частина будь-якої екосистеми складається з трьох основних функціональних ланок: земельні рослини в процесі фотосинтезу виробляють не органічних речовинпервинну продукцію; рослинна маса служить їжею для тварин; бактерії, гриби - са профі ти розкладають мертві органічні залишки до найпростіших неорганічних речовин і повертають їх в абіотичне середовище.

Майже всі закономірності, притаманні живого, мають адаптивне значення. Біосистеми змушені пристосовуватися до умов життя, що безперервно змінюються. Ці зміни мають різну шкалу часу - від еволюційної до сьогохвилинної. У вічно змінюваному середовищі життя кожен вид організмів по-своєму адаптований. Це виражається правилом екологічної індивідуальності: кожен вид специфічний за екологічними можливостями адаптації, двох ідентичних видів немає. Правило було сформульовано Л. Г. Раменським у 1924 р. Воно - пряме слідство і водночас причина генетичної різноманітності. По суті, і кожна особина еколого-генетично специфічна та індивідуальна. Різниця лише в кількісних показниках.

Збереження видового багатства орнітоценозів необхідно для функціонування всієї біосистеми міста та реалізації можливостей використання методів біоіндикації. Стихійне освоєння та перетворення водойм повинні змінитися науково обґрунтованою та планомірною, включеною в містобудівні плани реконструкцією природних ділянок поряд з формуванням напівприродних природних комплексів в урбанізованих ландшафтах.

Це приклади ретюпулящунного захисту рослинних систем, яка заснована на різній стійкості її елементів. Надійність біосистеми у випадках досягається з допомогою активації одних (нових) елементів після виходу з ладу других.[ ...]

Усі перелічені закономірності саморегуляції ценозів узагальнюються як принципу стабільності: будь-яка відносно замкнута біосистема з потоком енергії, що проходить через неї, в ході саморегуляції розвивається у бік стійкого стану. Цей принцип уражає як цінозів нижнього рівня ієрархії, але й біосфери загалом. Про це буде згадано в розд. 3.10. Ще раз ми коротко повернемося до принципу стабільності наприкінці розд. 3.8.3. Тут важливо те, що ценоз прагне нормальної «енергетичної провідності» за допомогою механізмів, узагальнено сформульованих у правилах (принципах) екологічного дублювання, еквівалентності, рухомої рівноваги, продукційної оптимізації та, ймовірно, інших, ще не відкритих дослідниками.

Живі організми та його неживе (абіотичне) оточення неподільно пов'язані друг з одним і перебувають у постійному взаємодії. Будь-яка одиниця (біосистема), що включає всі спільно функціонуючі організми (біотична спільнота) на даній ділянці та взаємодіє з фізичним середовищем таким чином, що потік енергії створює чітко визначені біотичні структури та кругообіг речовин між живою та неживою частинами, являє собою екологічну систему, або екосистему .[...]

Шелфорд Ст Е. (1877-1968) - американський учений. Сформулював закон толерантності (1913), який у сучасному трактуванні говорить: лімітуючим фактором процвітання біосистеми може бути як мінімум, так і максимум екологічного фактора; діапазон між мінімумом і максимумом визначає величину толерантності біосистеми до даного фактора.

Як зазначається в Національній стратегії збереження біорізноманіття Росії, завдання збереження біорізноманіття має вирішуватися в рамках вищого по відношенню до біосистем рівня - соціоекосистемного, що включає соціально-економічну і природну підсистеми. Стійке існування соціоекосистеми можливе лише у разі розвитку її частин. Ігнорування потреб розвитку як соціально-економічної, так і природної складових веде до загальної кризи та деградації як суспільства, так і природи.

Система “РАСТ” дозволяє досягти значного зниження показників БПК та ГПК, а також знебарвлення, присутність вугілля захищає біомасу від отруєння, тоді як біосистема дозволяє вивільнити центри адсорбції активованого вугілля шляхом асиміляції з нього “органіки”. і ароматичні сполуки, Усуваючи їх випаровування при аерації.

Зазвичай системи, що мають до тисячі зв'язків (про 6) – до дуже складних. Усі реальні природні біосистеми дуже складні.

Принцип зворотний зв'язок у забезпеченні саморегуляції біологічних систем різних рівнях організації. Множинність стаціонарних станів біосистем, автоколивальні процеси в біосистемах.

Перекидаючи місток від розд. 3.2.2, де йшлося про загальні закономірності внутрішнього розвитку систем, слід згадати закон ускладнення системної організації у додатку до організмів (біосистем), а також закон необмеженості прогресу для біологічних структур. Це - правила розвитку біосистем хіба що зсередини, поза життя.[ ...]

Найбільшим узагальненням стала робота Букварьової Є. Н. , в якій дається теоретичне та експериментальне обґрунтування існування інтервалу оптимального рівня різноманітності як відповідального максимальної кумуляції енергії в біосистемі. Таким чином, поняття біорізноманіття набуло енергетичної міри, з'явилися доказові уявлення про критичні та оптимальні точки рівня біорізноманіття, що характеризують стійкість біосистем (рис 1.1.1). З'явилася можливість вимірювати стан системи та результати впливу на неї.

Нарешті, п'ятий биоценотический постулат У. Тишлера - обмеження функціонування системи обумовлені зовнішніми умовами, а чи не внутрішніми передумовами,- знову діалектично суперечливий. Ці зовнішні умови часто готує сама біосистема. Тут, як здається, занадто великий наголос зроблено на організмичну парадигму, перебільшена замкнутість ценозу. Насправді він одночасно закрита та відкрита система. Речовично-енергетично, а частково і біоценотично, він відкритий (з тим чи іншим ступенем доступності), але водночас має властивість динамічної якості замкнутості (для чужих видів), формує своє середовище, у ньому визначаються ліміти розмноження тих чи інших видів (координується їх тиск на среду). Взагалі ціноз - саморозвивається система, обмежена зовнішніми умовами та внутрішніми передумовами. У зв'язку з цим п'ятий біоценотичний постулат швидше можна прийняти у такому формулюванні: обмеження функціонування ценозу формуються в результаті взаємодії зовнішніх та внутрішніх лімітів його розвитку.

Усі зміни властивостей води характеризують її як безпосереднього учасника біопроцесів і, як наслідок, призводять до регулювання «самостійних» біохімічних процесів іонних перетворень у тканинах та органах. Основна маса води в біосистемах практично не відрізняється за властивостями звичайної води. Аналіз стану води в біологічних об'єктах показав, що для опису функціонування біологічних систем і пояснення ефектів, що спостерігаються, немає необхідності залучати уявлення про деяку специфічну структуру води в біооб'єктах, хоча характеристики пов'язаної з біологічними структурами води визначити складно у зв'язку з безперервним обміном фракцій вільної і зв'язаної води. Найкращим чином зараз вивчений спектр електромагнітного поглинання водної складової в інфрачервоній області спектра, де ідентифіковані основні спектральні смуги поглинання.

Системи умовно класифікуються за складністю так: системи, що мають до тисячі станів (Про 6) - до дуже складних. Усі реальні природні біосистеми дуже складні. Навіть у структурі одиничного вірусу число біологічно значимих молекулярних станів перевищує останнє значення. Є й інший критерій складності, що з поведінкою системи, її реакцією на зовнішній вплив. Якщо система здатна акта рішення, тобто. до вибору альтернатив поведінки (зокрема і з допомогою випадкового механізму), така вирішальна система вважається складною. Складною буде і будь-яка система, що включає як підсистему хоча б одну вирішальну систему.[ ...]

В даний час встановлено факт існування зв'язку між землетрусами, що готуються, і варіаціями геомагнітного поля, які, як правило, дуже малі (1-1,5 нТл, частоти 1 - 10 Гц) і їх важко виділити на рівні приладових перешкод. Однак деякі біосистеми, наприклад, система кровообігу кроликів, чутливі до дуже малих змін магнітних полів, інтенсивністю приблизно 0,02-2 нТл при частоті близько 8 Гц.

Тому ми не можемо погодитись із твердженням, що для придбання організмом додаткової стійкості достатньо зміни температури в толерантній ділянці. Це становище суперечить навіть формальному визначенню останньої як сукупності умов, у яких стан біосистеми підтримується гомеостатическими регуляторними механізмами. Нам здається, що зсув температури організму на 10-15° від оптимальної спочатку призводить до порушення гомеостазу, стрибкоподібної зміни метаболізму та підйому стійкості (стресу), а потім розвивається акліматичний процес.

Невипадково тому з'являються посібники з екології, написані з різних позицій. В одних вона трактується як сучасна природна історія, в інших - як вчення про структуру природи, в якому конкретні види розглядаються як форми трансформації речовини та енергії в біосистемі, в третіх - як вчення про популяції, в четвертих - як область науки, що відноситься не тільки до природи, а й до людського суспільства, оскільки розкриті біологічні закономірностівиявилися застосовні і до нього.

У цьому аспекті має розглядатися процес життєдіяльності біооб'єктів за умов безперервного обміну з навколишнім середовищем речовиною, енергією та інформацією. Істотного впливу тієї чи іншої обміну процес життєдіяльності очікується тоді, що він органічно вписується у власні параметри биосистемы.[ ...]

Обговорення застосування другого початку до живих систем склало цілу епоху. Воно значно розширило горизонти самої термодинаміки, включаючи нерівноважну термодинаміку важливих біофізичних і біохімічних процесів, але мало що дало розуміння поведінки цілісних біологічних систем. Справа в тому, що реальні біосистеми в природі суттєво відкриті, гетерогенні, нелінійні, нестаціонарні та далекі від термодинамічної рівноваги. Сукупність цих якостей знаходиться поза застосовності другого початку термодинаміки, навіть із її новітніми розширеннями1. Це обумовлює також складність застосування понять ентропії та інформації в описі загальних властивостейбіологічних систем.

Пригнічуюча дія магнітного поля відзначена багатьма дослідниками. Як і при використанні електричного поля, ефект залежить від режиму впливу магнітного поля. Залежно від параметрів електромагнітних полів спостерігається стимулюючий або пригнічуючий їхній ефект. В деяких випадках електромагнітні поляне впливають на біосистеми.

Ці умови змінює і сама біосистема, утворюючи біосередовища власного існування. Ця властивість біосистем сформульована у вигляді закону максимуму біогенної енергії (ентропії) В.І. ційно розвиваючись, збільшує свій вплив на середовище. Тиск зростає доти, доки суворо обмежено зовнішніми чинниками (надсистемами чи іншими конкурентними системами тієї самої рівня ієрархії), або настане еволюційно-екологічна катастрофа. Вона може у тому, що екосистема, слідуючи зміною вищої надсистеми як лабільне освіту, вже змінилася, а вигляд, підкоряючись генетичному консерватизму, залишається незмінним. Це призводить до довгого ряду протиріч, що ведуть до аномального явища: руйнування видом власного довкілля (не спрацьовує зворотний зв'язок, що регулює діяльність виду у складі екосистеми, а частково розладжуються і популяційні механізми). У цьому випадку біосистема руйнується: вид вимирає, біоценоз піддається деструкції та якісно змінюється.

Екологія (оікос – житло, логія – наука) як наука про структуру та функції природи розвивається з початку XX століття. Вона досліджує взаємозв'язок та взаємозалежність людини та інших біологічних видів з навколишнім середовищем, раціональне використанняприродних багатств та розширене відтворення біологічних ресурсів. Об'єктом її вивчення є біосистеми (біологічні та абіотичні компоненти), що утворюються, функціонують (живуть) і руйнуються (вмирають) на всіх рівнях життя: гени (генетичні системи), клітини (клітинні системи), органи (системи органів), організми (системи організмів) ), популяції (популяційні системи), спільноти (екологічні системи). Під населенням розуміється народ, група людей, група особин будь-якого виду організмів. Організм, орган, клітина та ген - це головні рівні організації життя. Спільнота включає всі популяції та окремі біологічні види і характеризує життя у всьому його розмаїтті. Взаємодія з навколишнім середовищем (енергією, речовиною) кожному рівні створює функціональну екосистему-основний об'єкт вивчення сучасної екології. Оптимізація екосистем усім рівнях життя, як і цілісної екосистеми Землі становить головне завдання екологічної науки .[ ...]

Хоча ясно, що живе невідривно від середовища, а всі три перелічені закономірності хіба що ігнорують цей зв'язок, такий неминучий редукціонізм допустимий. В індивідуальний розвитокйого зумовленість майже абсолютна. Якщо системи живого не гинуть, вони мають властивість кінцевої еквівалентності, що сформульовано у вигляді відповідного правила Л. фон Берталамфі (30-ті рр. ХХ століття). Правило еквівалентності у розвитку біосистем стверджує, що біосистеми здатні досягти кінцевого (фінального) стану (фази) розвитку незалежно від ступеня порушення початкових умов свого розвитку. Ще раз слід підкреслити, що це відбувається лише за збереження мінімуму зовнішніх та внутрішніх умов існування біосистеми.

Однак експериментально в біологічній системі з'ясувати, яка з двох причин флуктуацій є головною, неможливо. Хаотичне поведінка всередині деякої області виглядає однаковим незалежно від причин, що його викликають. Причому практичне їх з'ясування часто не дуже важливе. У першому наближенні для вивчення перехідних процесів не суттєво також, чи відображається стан системи крапкою або невеликою областю. Головне у цьому, що хаотичне поведінка біосистеми доцільно з погляду адаптаційного процесу. Хаотизація функціональних властивостей сприяє відстеженню біосистемою зовнішніх умов та пристосуванню до них.

Хоча слабкі роздратування за принципом «нічого» не сприймаються, що сильніший подразник, тим складніше суб'єктивно оцінити його кількісно; це положення називають законом суб'єктивної кількісної оцінки подразника Е. Вебера – Г. Фехнера. Чим контрастніше фон, тим легше вловлюються і оцінюються роздратування за її слабкості, але сильні джерела роздратування вже може давати ефекту різниці у сприйнятті. Закон визначає достатність розвитку якоїсь ознаки (яскравості забарвлення самців у статевому відборі тощо). Мабуть, у теорії інформації при додатку її до біосистем та екології є значні прогалини у знанні дії цього закону. Тут є велике поледля майбутніх досліджень. Поки що емпіричних даних під кутом зору обговорення, що обговорюється, практично немає. У всякому разі, вони мені не відомі.

Абіологічні тенденції, під якими розуміються такі риси способу життя людини, як гіподинамія, куріння, наркоманія та інші, теж є причиною багатьох захворювань - ожиріння, рак, кардіологічні хвороби та ін. оточенням, коли разом із шкідливими знищуються і корисні форми живого оточення людини. Це відбувається через те, що в медицині ще є непорозуміння важливої ​​ролі в патології надор-ганізменних форм живого, тобто людської популяції. а патологічні явища у своїй розглядаються як викликані нею пристосувальні процеси.

З релігійного погляду, збереження екосистемного біорізноманіття є проблемою моральних «смисложиттєвих» підстав життя людей. Тут людина або визнає через покаяння вчинене ним природі зло, утихомирює свою гординю і сприймає своє становище в природі як положення частини загальносистемного соціоприродного ансамблю, або як і раніше вважає себе Людиною, вінцем, царем природи і при цьому ґвалтує її («мати свою»). для своїх поточних потреб. Релігійна сторона проблеми біорізноманіття зводиться до світоглядної дилеми: або природа свята з тієї причини, що вона створена Богом і людина є лише її системним елементом, зобов'язаним зважати на біосистему і відповідати за свої вчинки в силу особливої ​​своєї ролі в ній як розумної істоти; або не природа не має жодних сакральних рис, будучи джерелом матеріальних ресурсів, що обслуговує людину як господаря, суверена природи. Примирливою системою поглядів на природу, що визначаються теїстичною (релігійною) установкою та атеїстичною (матеріалістичною) установкою, є концепція пантеїзму: не природа свята сама по собі, вона – джерело не лише ресурсів, а й добра, краси, зразків поведінки, знань. Цієї точки зору з наших сучасників дотримується, наприклад, Н. Н. Мойсеєв.

Ієрархічний підхід дає зручну основу для підрозділу та вивчення складних ситуаційчи широких градієнтів. Як вказував Новіков (Гоу1ко1?, 1945), еволюція Всесвіту характеризується і безперервністю, і дискретністю. Розвиток можна розглядати як процес безперервний, оскільки воно складається ® в нескінченній зміні, але водночас цей процес дискретний, оскільки розвиток проходить через ряд окремих рівнів організації. Таким чином, поділ ступінчастого ряду, або ієрархії, на компоненти у багатьох випадках штучний, але іноді такий поділ може бути заснований на природних розривах. Оскільки кожен рівень у спектрі біосистеми «інтегрований», тобто взаємопов'язаний з іншими рівнями, тут не можна знайти різких меж або розривів у функціональному сенсі. Їх немає навіть між організмом та населенням. Наприклад, організм, ізольований від популяції, не в змозі жити довго, так само, як ізольований орган не може тривалий час зберігатися як самопідтримувана одиниця без свого організму. Подібним юбразом співтовариство не може існувати, якщо в ньому не відбувається кругообіг речовин і в нього не надходить енергія. Той же аргумент можна залучити для спростування вже згадуваного невірного уявлення про те, нібито людська цивілізаціяможе існувати незалежно від світу природи.

Когерентні домени води повинні бути здатні до комунікації між собою за рахунок ефекту Джозефсона та чутливими до окремих квантів. магнітного потоку(2,0710 15Вб). Квантування магнітного потоку є фундаментальною властивістю когерентності у магнітному полі. У пасивних фізичних системах необхідна когерентність та довготривале впорядкування досягається лише в межах абсолютної температури. У лазерних та живих системах когерентність досягається за рахунок динамічних процесів. Однак вода може бути когерентною в основному стані, тоді як лазер - у збудженому стані. Якщо жива система здатна відчувати кванти магнітного поля, то до неї застосовний і ефект Джозефсона, оскільки його основа полягає у квантуванні магнітного потоку. Приклади прояву даного ефекту в біосистемах представлені у роботі.

Менш очевидний сформульований Г. Ф. Хільмі і закон збіднення різнорідної живої речовини (біоти), що залишився майже непоміченим науковою громадськістю, в острівних його згущеннях. У авторському трактуванні: «індивідуальна система, працююча у... середовищі з рівнем організації нижчим, ніж рівень самої системи приречена: поступово втрачаючи структуру, система згодом розчиниться у навколишньому... середовищі»1. Інші назви цього узагальнення - принцип організаційної деградації та закон розчинення системи у чужому середовищі (розд. 3.5.2). Фактично, це загальносистемний закон. Він тісно пов'язаний із законом оптимальності і значною мірою відображає термодинаміку малої системи, що знаходиться в чужому середовищі. Тут ми знову повертаємося до нього, акцентуючи увагу на біоті, оскільки штучне збереження екосистем лише малого розміру (на обмеженій території, наприклад, при заповіді) веде до їхньої поступової деструкції і не забезпечує цілей збереження видів та їх угруповань. Що різниця між рівнем організації острівної біосистеми та її оточення, то швидше відбувається деградація біоти. Одночасно змінюються і всі інші компоненти екосистеми, тому зберегти острівну біоту ізольовано на малих територіях за будь-яких умов у тривалому інтервалі часу практично неможливо.

Друге значення набагато ширше. Як часто буває, вивчення вкрай актуального явища живої природи стає не лише об'єктом уваги спеціалістів-естесгвенників, але й предметом обговорення найширших верств людей, засобів масової інформації, політиків, діячів культури та освіти. Це означає, що екосистеми стають елементом суспільної свідомості. Це зумовило стрімке розширення предметного поля проблем екосистем та його вивчення. Воно явно набуває рис соціального, культурного, релігійного та політичного явища. Людина неспроможна вистрибнути з природи», і природа неспроможна уникнути людини. Отже, йдеться про життя людей в екосистемах, а не про виживання; про збереження екосистемами своїх системних властивостей у техногенній цивілізації людей. Біосистеми та соціосистеми вже не можуть жити порізно. Вони приречені на спільне існування.

Весь навколишній світ - це сукупність природних факторів та антропогенного впливу, що існують та змінюються протягом усієї історії людства. Ентропія розриває цей світ, але він продовжує існувати у динамічній рівновазі. У стані, який дуже легко порушити, і при цьому постраждають насамперед біосистеми. Що таке біосистема в біології, які її рівні та складові – тема цієї статті.

Академічні терміни

У систему об'єднують функціональні елементи, які пов'язані між собою та виконують одну функцію як єдине ціле. Біологічна система - це сукупність упорядкованих, взаємодіючих та взаємозалежних живих структурних елементів. Вони утворюють єдине ціле як система щаблів, що випливають одна з одної та виконують спільну функцію.

Фундамент та надбудова життя

Здатність всього живого з хаотичного теплового руху атомів і молекул створити порядок - це найдивовижніша і найглибша особливість життя. Фундаментальними властивостями життя у біології вважають: здатність живого до саморегуляції, самовідтворення та самооновлення. До надбудови або необхідних атрибутів життя відносяться обмін речовин в організмі та з навколишнім середовищем (харчування, виділення та дихання), рух, дратівливість за принципом зворотного зв'язку, можливості адаптації, зростання та розвиток у процесі онтогенезу.

Основні властивості біосистеми

До основних властивостей відносяться:

• Єдність функціоналу (біохімічного, фізіологічного).
• Цілісність (сума елементів не дорівнює властивостям системи).
• Ступінчастість (система складається з підсистем).
• Адаптація (здатність до змін за принципом зворотного зв'язку).
• Динамічна стійкість.
• Здатність розвиватися та самовідтворюватися.

Рівні організації

Жива матерія утворює гомогенні системи зі своїм типом взаємодій елементів, просторовим та тимчасовим масштабом процесів. Ці гомогенні біосистеми займають своє місце у системі живої матерії. Основних рівнів біосистем вісім:

• молекулярний;
• клітинний;
• тканинний;
• органний;
• онтогенетичний чи організмовий;
• популяційний та видовий;
• екосистемний чи біогеоценотичний;
• біосферний.

Єдність життя

Всі рівні перетікають один в інший, включаються один в одного, переплітаються в єдність всього живого планети. Вони символізують різноманіття життєвих форм і є одиниці матерії зі своєю специфікою процесів і проявів. Життя виникло, існує і змінюється у цілісних біосистемах. Що таке біосистеми - це відкриті системи, здатні до зростання та розвитку, динамічно стійкі та самовідтворювані. Тоді як системи неживі – закриті, статичні та схильні до деградації.

Вивчення організації біосистем

Опис організації таких систем включає виділення підсистем чи компонентів біосистеми. Далі досліджують усі аспекти існування біосистем, а саме:

• структура. Аналіз організації структури проводиться за допомогою методу класифікування - багатоступінчастого та послідовного поділу сукупності для отримання знань про склад, зв'язки та пристрій системи.
• функціонал. Вивчення функціональної структури має на увазі визначення функції, яку кожен компонент системи виконує у всьому процесі.
• Основні властивості біосистем. Це показник сутності системи у відносинах коїться з іншими, їх закономірні взаємозв'язку.

За такою схемою опишемо найголовніші приклади біосистем.

Клітина – елементарний приклад біосистеми

Структурною складовою даної біосистеми є мембранний апарат, цитоплазма, органели та нуклеотид (ядро). Базовий рівень – молекулярний. Функціональна складова цієї системи - це узгоджена робота всіх структур. Основні властивості будуть визначатися структурно-функціональною специфікою цитоплазматичної мембрани, цитоплазми, органел та ядра.

Організм як біосистема

На цьому рівні на перше місце виходять системи регуляції та пристосувальні можливості, як механізм збереження цілісності та впорядкованості в умовах змінних умов життя. Структурна організація різна (від без'ядерних, одноклітинних до багатоклітинних) і найрізноманітніша. Базовий рівень – клітина. Функціональні особливості: диференціація клітин, тканин, органів передбачає складніші рівні структурного складу; взаємозалежність диференційованих елементів один від одного; інтеграція та внутрішні зв'язки підсистем. Основними властивостями на цьому рівні буде загальне ускладнення та різноманітність властивостей живої матерії. Наприклад, властивість матерії до відтворення собі подібних цьому рівні представлено безстатевим, статевим і вегетативним способом розмноження.

Популяційно-видовий рівень

Що таке біосистема цьому рівні - це одиниця еволюційного процесу, як рушійної сили появи всього різноманіття життя Землі. Саме ключі еволюційного вчення цей рівень стає основним. Вигляд, як сукупність організмів, що володіє зовнішньою і внутрішньою подібністю, що вільно схрещуються між собою (для панміктичних видів) і дають фертильне потомство, що мешкають на певній території досить тривалий період часу і мають спільні філогенетичні предки - ось структурна одиницяцього рівня. Функціональна складова: індивідуальний пристосувальний потенціал особи, внутрішньовидова конкуренція та природний відбір. Вид – закрита система в генетичному аспекті. Адже саме поріг не схрещування з представниками інших видів дає організмам видову специфічність.

Біосфера – глобальна екосистема

Інший приклад того, що таке біосистема - біосфера, як система найвищого порядку. Структурний компонент- біотичний (живі організми та продукти їх життєдіяльності) та абіотичний (хімічні компоненти та фізичні умови). Елементарна одиниця структури – біогеоценоз. Функціональний аспект - кругообіг речовин у природі, наявність біохімічних циклів, для яких характерні відкритість і замкнутість. Головні функції біотичного компонента - окисно-відновна, концентраційна та газова. Основні властивості – властивості

Біосистема – це складна мережа біологічно відповідних організацій, від глобальних до субатомних. Ілюстрація відображає численні гніздові системи в природі - популяції організмів, органи та тканини. У мікро- та наноскопічному масштабі прикладами біологічних систем є клітини, органели, макромолекулярні комплекси та регуляторні шляхи.

Організм як біосистема

У біології організм є будь-якою суміжною живою системою поряд із тваринами, рослинами, грибами, протистами чи бактеріями. Всі відомі типи істот на Землі здатні певною мірою реагувати на стимули, розмножуватися, рости, розвиватися та саморегулюватися (гомеостаз).

Організм як біосистема складається з однієї або кількох клітин. Більшість одноклітинних організмів має мікроскопічний масштаб і, отже, відносяться до мікроорганізмів. Люди - це складаються з багатьох трильйонів клітин, згрупованих у спеціалізовані тканини та органи.

Безліч та різноманітність біологічних систем

Оцінки кількості сучасних видівЗемлі коливаються від 10 до 14 мільйонів, з яких лише близько 1,2 мільйона було офіційно задокументовано.

Термін «організм» безпосередньо пов'язаний із терміном «організація». Можна дати таке визначення: це складання молекул, що функціонують як більш менш стійке ціле, яке виявляє властивості життя. Організм як біосистема – це будь-яка жива структура, така як рослина, тварина, гриб або бактерії, яка здатна рости та розмножуватися. З цієї категорії виключаються віруси та можливі антропогенні неорганічні форми життя, оскільки вони залежать від біохімічного механізму клітини-господаря.

Тіло людини як біосистема

Людський організм також можна назвати біосистемою. Це сукупність усіх органів. Наші тіла складаються з низки біологічних систем, які виконують конкретні функції, необхідні для повсякденного життя.

• Робота системи кровообігу полягає у переміщенні крові, поживних речовин, кисню, вуглекислого газу та гормонів по органах та тканинах. Вона складається із серця, крові, кровоносних судин, артерій та вен.
• Травна система складається з низки сполучених органів, які разом дозволяють організму поглинати та перетравлювати їжу, а також займається видаленням відходів. Вона включає рот, стравохід, шлунок, тонку кишку, товсту кишку, пряму кишку і анус. Печінка та підшлункова залоза також відіграють важливу роль у травній системі, тому що вони виробляють травні соки.
• Ендокринна система складається з восьми основних залоз, які виділяють гормони в кров. Ці гормони, у свою чергу, подорожують різними тканинами та регулюють різні функціїорганізму.
• Імунна система є захистом організму від бактерій, вірусів та інших шкідливих патогенів. Вона включає лімфатичні вузли, селезінку, кістковий мозок, лімфоцити та лейкоцити.
• Лімфатична система включає лімфатичні вузли, протоки і судини, а також грає роль як захисних сил організму. Її основне завдання – це утворити та переміщати лімфу, прозору рідину, що містить білі кров'яні клітини, які допомагають організму боротися з інфекцією. Лімфатична система також видаляє надлишок лімфатичної рідини з тілесних тканин та повертає її в кров.
• Нервова система контролює як добровільні (наприклад, свідомий рух), так і мимовільні дії (наприклад, дихання), та посилає сигнали до різним частинамтіла. Центральна нервова система включає головний та спинний мозок. Периферична нервова система складається з нервів, які з'єднують кожну із центральною нервовою системою.
• М'язова система тіла складається з близько 650 м'язів, які допомагають у русі, кровообігу та виконують низку інших фізичних функцій.

• Репродуктивна система дозволяє людям розмножуватись. Чоловіча включає пеніс та насінники, які виробляють сперму. Жіноча репродуктивна система складається з піхви, матки та яєчників. Під час зачаття сперматозоїди зливаються з яйцеклітиною, що створює запліднене яйце, що росте в матці.
• Наші тіла підтримуються скелетною системою, що складається з 206 кісток, пов'язаних з сухожиллями, зв'язками та хрящами. Скелет не тільки допомагає нам рухатися, але також бере участь у виробництві клітин крові та зберіганні кальцію. Зуби також є частиною скелетної системи, але вони не є кістками.
• Дихальна система дозволяє приймати життєво важливий кисень і видаляти вуглекислий газу процесі, який ми називаємо диханням. Вона складається в основному з трахеї, діафрагми та легенів.
• Сечова система допомагає усунути непотрібний продукт під назвою сечовина з організму. Вона складається з двох нирок, двох сечоводів, сечового міхура, двох м'язів сфінктера та уретри. Сеча, вироблена нирками, переміщається вниз сечоводом у сечовий міхур і виходить з організму через уретру.
• Шкіра є найбільшим органом людського тіла. Вона захищає нас від зовнішнього світу, бактерій, вірусів та інших патогенів, а також допомагає регулювати температуру тіла та усувати відходи через піт. Крім шкіри, включає волосся і нігті.

Життєво важливі органи

Люди мають п'ять органів, які необхідні виживання. Це мозок, серце, нирки, печінка та легені.

• Людський мозок є центром управління тіла, прийому та передачі сигналів в інші органи через нервову систему і через секретовані гормони. Він відповідає за наші думки, почуття, пам'ять та загальне сприйняття світу.
• Людське серце є відповідальним за перекачування крові по всьому нашому тілу.
• Робота нирок полягає у видаленні відходів та додаткової рідини з крові.
• Печінка має безліч функцій, у тому числі детоксикація шкідливих. хімічних речовин, розпад лікарських засобів, фільтрація крові, секреція жовчі та виробництво білків для згортання крові
• Легкі відповідають за видалення кисню з повітря, яким ми дихаємо і перенесення його в нашу кров, де він може бути направлений до наших клітин. Легкі також видаляють вуглекислий газ, який видихаємо.

Смішні факти

• У тілі людини міститься близько 100 трильйонів клітин.
• Середній дорослий робить понад 20 000 вдихів на день.
• Щодня нирки обробляють близько 200 кварт (50 галонів) крові, щоб відфільтрувати близько 2 кварт відходів і води.
• Дорослі люди виділяють близько чверті з половиною (1,42 літри) сечі щодня.
• Людський мозок містить близько 100 мільярдів нервових клітин.
• Вода становить понад 50 відсотків ваги тіла дорослої людини.

Чому організм називають біосистемою?

Живий організм є певною організацією живої матерії. Він є біосистемою, яка, як і будь-яка інша система, включає взаємопов'язані між собою елементи, наприклад молекули, клітини, тканини, органи. Все в цьому світі з чогось складається, певна ієрархічність властива і живому організму. Це означає, що з молекул складаються клітини, з клітин – тканини, із тканин – органи, з органів – системи органів. Властивості біосистем також включають емерджентність, що означає появу якісно нових характеристик, присутніх при об'єднанні елементів та відсутніх на попередніх рівнях.

Клітина як біосистема

Одну єдину клітину можна назвати повноцінною біосистемою. Це елементарна одиниця, що має свою будову та власний обмін речовин. Вона здатна існувати самостійно, відтворювати собі подібних та розвиватися за власними законами. У біології є цілий розділ, присвячений її вивченню, який називається цитологією чи клітинною біологією.

Клітина - це елементарна жива система, що включає окремі компоненти, які мають специфічні особливості і виконують свої функціональні обов'язки.

Складна система

Біосистема складається з однотипної живої речовини: від макромолекул та клітин до популяційних угруповань та екосистем. У ній існують такі рівні організації:

• генний рівень;
• клітинний рівень;
• органи та системи органів;
• організми та системи організмів;
• популяції та популяційні системи;
• спільноти та екосистеми.

Біологічне складові різних рівнів організації у порядку вступають у взаємодію Космосу з неживою природою, енергією та інші абиотическими компонентами і речовинами. Залежно від масштабу різні системи є предметами вивчення різних дисциплін. Генами займається генетика, клітини розглядає цитологію. Органи перебирає фізіологія. Організми вивчає іхтіологія, мікробіологія, орнітологія, антропологія тощо.

1.13. (доповнення) Універсальні властивості біосистем

За всієї специфічності біосистем різних рівнів, їм можна назвати ряд універсальних якостей. Назвемо деякі з них.

Певний складі упорядкованість. Всі біосистеми характеризуються високою впорядкованістю, яка може підтримуватися тільки завдяки процесам, що протікають в них. До складу всіх біосистем, що лежать вище за молекулярний рівень, входять певні органічні речовини, деякі неорганічні сполуки, а також велика кількість води. Упорядкованість клітини у тому, що у неї характерний певний набір клітинних компонентів, а упорядкованість біогеоценозу - у цьому, що його склад входять певні функціональні групи організмів і пов'язана з нею неживе середовище.

Ієрархічність організації. Як розглядалося в пункті 1.05, життя проявляє себе одночасно на багатьох рівнях організації, кожен із яких має свої особливості.

Обмін речовин- найважливіша особливість функціонування біосистем. Це сукупність хімічних перетворень і переміщень речовин, що відбуваються в них. На клітинному та організмовому рівнях обмін речовин пов'язаний з харчуванням, газообміномі виділенням, а, наприклад, на біогеоценотичному - з кругообігом речовині їх переміщеннямміж різними біогеоценозами.

Потік енергіїчерез біосистеми тісно пов'язані з їх обміном речовин. Завдяки тому, що атоми речовини в ході їх перетворень не змінюються, речовина може здійснювати кругообіг у живих системах. Енергія, відповідно до другого початку термодинаміки, при перетвореннях частково розсіюється (переходить у форму тепла), і тому живі системи існують лише в умовах поточного через них потоку енергії з зовнішнього джерела. Для біосфери загалом таким джерелом є Сонце.

Здатність до розвитку. Усі біосистеми виникають і вдосконалюються у ході еволюції. Еволюція на молекулярному рівні призвела до виникнення організмів; завдяки еволюції популяцій змінюються характерні властивостіорганізмів і всіх систем, що входять до їх складу. Зміна біогеоценозів та біосфери також пов'язана з їхньою здатністю до еволюції. Розвиток окремого організму називається онтогенезом; еволюційна історія виду - філогенезом; розвиток біоценозів на одній ділянці сукцесією.

Пристосованість- відповідність між особливостями біосистем та властивостями середовища, з яким вони взаємодіють. Пристосованість може бути досягнуто раз і назавжди, оскільки середовище безупинно змінюється (зокрема завдяки впливу біосистем та його еволюції). Тому всі живі системи здатні відповідати зміни середовища і виробляти пристосування до багатьох із них. Результатом здатності живих систем виробляти пристосування є вражаюча уява досконалість та доцільність живих організмів та життя в цілому. Довгострокові пристрої біосистем здійснюються завдяки їх еволюції. Короткострокові пристрої клітин і організмів забезпечуються завдяки їх дратівливості- властивості реагувати на зовнішні чи внутрішні дії. Певним чином відповідають на зміни та біосистеми всіх інших рівнів, що дозволяє говорити, що вони перебувають у стані обміну інформацієюіз середовищем.

Саморегуляція. Біосистеми перебувають у стані постійного обміну речовиною, енергією та з навколишнім середовищем. Наприклад, клітини та організми завдяки саморегуляції підтримують сталість свого внутрішнього середовища (гомеостаз), а біогеоценози підтримують свій видовий склад та певні властивості неживого середовища. Підтримання сталості властивостей біосистем забезпечується завдяки негативним зворотним зв'язкам, які зміна та розвитку - завдяки позитивним зворотним зв'язкам.

Динамічність(Стан безперервних змін). Життєдіяльність усім рівнях організації біосистем пов'язані з обміном речовин та інформації, і навіть потоком енергії. При цьому кожна біосистема, починаючи від клітинного рівня, є не так структурою, як процесом. Так, клітина залишається сама собою, незважаючи на те, що в результаті обміну речовин змінюються речовини, що її утворюють. Популяція існує, незважаючи на те, що гинуть і з'являються особини, що входять до її складу. Для клітин та організмів характерним проявом динамічності є рухливість – здатність до зміни положення та форми самої системи та її частин.

Цілісність(Інтегрованість) - необхідна умова для розгляду того чи іншого об'єкта як системи. Це результат взаємозв'язку та взаємозалежності елементів біосистем, основа виникнення у системи емергентних якостей. Системи різних рівнів відрізняються за рівнем взаємозалежності своїх частин. Наприклад, до складу клітини повинен входити цілком певний склад компонентів, суворо відповідних одне одному (якщо мітохондрія синтезує в повному обсязі свої білки, то ядро ​​обов'язково має керувати синтезом відсутніх, і цілком відповідних що у мітохондрії). Організм складається із певного комплекту органів. Біогеоценоз теж складається з певного набору компонентів (наприклад, автотрофів та гетеротрофів), але їх склад виявляється значною мірою замінним. Оскільки зв'язки підсистем у клітині та організмі є більш жорсткими (властивості однієї підсистеми вимагають суворо певних характеристик іншої підсистеми) ніж у біогеоценозі, клітину та організм можна вважати більш цілісними. На біогеоценотичному та біосферному рівні до складу біосистем входять як живі, так і неживі компоненти (втім, неживі компоненти, наприклад, відмерлі тканини, можуть входити і до складу організмів, а також біосистем інших рівнів).

Унікальність. Всі біосистеми, починаючи від клітинного рівня, є неповторними і відрізняються від аналогічних систем. Наприклад, що мають ідентичну спадкову інформацію організми (однояйцеві близнюки, клони і т.д.) мають неповторну індивідуальність, що залежить від нескінченно різноманітних особливостей впливу на них середовища і саморегуляції в ході розвитку.

Здатність до відтвореннябіосистем забезпечує стійкість життя у часі. Біомолекули синтезуються клітиною; клітини (і навіть деякі структури еукаріотичної клітини) відтворюються шляхом розподілу. На організмовому рівні відтворення забезпечується завдяки розмноженню. Спадкоємність поколінь на організмовому (а також на клітинному) рівні забезпечується спадковістю, а можливість еволюції - мінливістю. Відтворення популяцій, біогеоценозів (а можливо і біосфери) забезпечується не тільки розмноженням організмів, але і завдяки їх здатності до розселення.

Людський організм – складна біологічна система. Всі органи людського тіла взаємопов'язані, перебувають у постійній взаємодії та в сукупності, є єдиною саморегулівною та саморозвивною системою. Діяльність організму як єдиного цілого включає взаємодію психіки людини, її рухових та вегетативних функцій з різними умовами навколишнього середовища.

Фізичні вправи істотно впливають формування скелета (виправляються викривлення хребта, поліпшується постава). Підвищуються обмінні процеси, зокрема обмін кальцію, зміст якого визначає міцність кісток. Скелет, виконуючи опорну та захисну (череп, грудну клітину, кістки таза та ін.) функції, надзвичайно міцний. Окремі кістки витримують навантаження до 2 тонн. Безперервне (кістки черепа та ін) і суглобове з'єднання кісток дають можливість складати окремі блоки, кінематичні системи з великим ступенем свободи, що дають можливість ланкам таких систем переміщатися складними траєкторіями.

Складний комплекс пов'язаних один з одним реакцій розщеплення (дисиміляції) та синтезу (ассиміляції) органічних речовин – основа розвитку організму людини.

Організм людини розвивається під впливом генотипу (спадковості), а також факторів зовнішнього природного і соціального середовища, що постійно змінюється.

Не знаючи будови організму людини, особливості процесів життєдіяльності в окремих його органах, системах органів та в цілісному організмі, не можна навчати, виховувати та лікувати людину, а також забезпечити її фізичне вдосконалення.

Пізнання самого себе є важливим кроком у вирішенні проблеми формування фізичної культуриособистості майбутнього спеціаліста, який при вивченні цієї теми повинен:

♦ дослідити особливості функціонування людського організму та окремих його систем під впливом занять фізичними вправами та спортом у різних умовахзовнішнього середовища;

♦ вміти діагностувати стан свого організму та окремих його систем, вносити необхідну корекцію у їх розвиток засобами фізичної культури та спорту;

♦ вміти раціонально адаптувати фізкультурно-спортивну діяльність до індивідуальним особливостяморганізму, умовам праці, побуту, відпочинку та диференціювати використання засобів фізичної культури та спорту з урахуванням зазначених особливостей.

У людини налічується понад 100 трлн. (1х10 14) клітин. Кожна клітина є одночасно фабрику з переробки речовин, що надходять в організм; електростанцію, що виробляє біоелектричну енергію; комп'ютер з великим обсягом зберігання та видачі інформації. Крім цього, певні групи клітин виконують специфічні, властиві тільки їм функції (м'язи, кров, нервова система та ін.).

Найбільш складну будову мають клітини центральної нервової системи(ЦНС) – нейрони. Їх налічується в організмі понад 20 млрд. Кожен нейрон містить близько тисячі ферментів. Усі нейрони мозку можуть накопичувати понад 10 млрд. одиниць інформації за 1 секунду, тобто. у кілька разів більше, ніж найдосконаліша комп'ютерна система.

Зовнішня діяльність людини та внутрішні процеси, що протікають в організмі, здійснюються за механізмом рефлексу, керованого із ЦНС.

Кожна клітина, група клітин, орган працюють у двох режимах: збудження (діяльний стан) та гальмування (припинення діяльного стану та відновлення). Порушення та гальмування - це два протилежні процеси, взаємодія яких забезпечує злагоджену діяльність нервової системи, погоджену роботу органів тіла, регуляцію та вдосконалення функцій всього організму.

Рух – найважливіша властивість організму людини. Завдяки наявності скелетних м'язів людина може пересуватися, виконувати рухи окремими частинами тіла. Постійні рухи відбуваються і у внутрішніх органах, які також мають м'язову тканину у вигляді особливих «гладких» м'язів (перистальтика кишечника, підтримання тонусу артеріальних кровоносних судин тощо). Складна будовамає серцевий м'яз, який безперервно, протягом усього життя людини, працює як насос, забезпечуючи пересування крові по кровоносних судинах.

При еволюційному розвитку людини в онто- та філогенезі рухова активність справила значний вплив на морфологенез окремих органів та систем організму.

Організм людини складається з окремих органів, що виконують властиві їм функції. Розрізняють групи органів, які виконують спільно загальні функції- Системи органів. У своїй функціональній діяльності системи органів пов'язані між собою.

Багато функціональних систем значною мірою забезпечують рухову діяльність людини. До них відносяться кровоносна система, система органів дихання, опорно-рухової та травної системи, а також органи виділення, залози внутрішньої секреції, сенсорні системи, нервова система та ін.

Медична наука розглядає людський організм у єдності із зовнішньою природою та соціальним середовищем.

Зовнішнє середовище в загальному виглядіможе бути представлена ​​моделлю, що складається з трьох взаємодіючих елементів: фізичне довкілля (атмосфера, вода, грунт, сонячна енергія); біологічне навколишнє середовище (тварини та рослинний світ); соціальне середовище (людина та людське суспільство).

Вплив довкілля на організм людини дуже багатогранний. Зовнішня природне середовищета соціальне середовище можуть надавати на організм як корисні, так і шкідливі дії. З зовнішнього середовища організм отримує всі необхідні для життєдіяльності та розвитку речовини, водночас він отримує численний потік подразнень (температура, вологість, сонячна радіація, виробничі, професійно шкідливі впливи та ін.), що прагне порушити сталість внутрішнього середовища організму.

Нормальне існування людини у умовах можливе лише тому випадку, якщо організм своєчасно реагує впливу довкілля відповідними пристосувальними реакціями і зберігає сталість свого внутрішнього середовища.

Екологічні проблеминадають прямий чи опосередкований вплив на фізичний і моральний стан людини.

В сучасному світіПроблеми екології – взаємодії організму з навколишнім середовищем – серйозно загострилися.

За даними Світової організаціїохорони здоров'я, 80% хвороб людини виникають з причин, пов'язаних із погіршенням екологічної ситуації.

Відмінною особливістю людини є те, що вона може свідомо та активно змінювати як зовнішні, так і соціально-побутові умови для зміцнення здоров'я, підвищення працездатності та продовження життя. Безсумнівно, що відносини суспільства з довкіллям необхідно поставити під суворіший контроль.

Відповідним зміною зовнішніх умов може впливати і власний стан здоров'я, фізичний розвиток, фізичну підготовленість, на розумову і фізичну працездатність.

Фізичне тренування надає різнобічний вплив на психічні функції, забезпечуючи їхню активність і стійкість.

Є результати численних досліджень з вивчення у тренованих та нетренованих осіб стійкості уваги, сприйняття, пам'яті, здатності до усному рахункурізної складності, інших сторін мислення. Стійкість параметрів оцінювалася за рівнем їх збереження під впливом різного ступеня втоми, а також за здатністю зберігати працездатність в точний час. Встановлено, що стійкість параметрів розумової діяльності перебувала у прямій залежності від рівня різнобічної фізичної підготовленості.

Розумова працездатність меншою мірою погіршується під впливом несприятливих чинників, якщо у умовах відповідним чином застосовувати фізичні вправи. Оптимальна фізична тренованість забезпечує збереження низки показників вищої нервової діяльності, зокрема стійкості функцій другої сигнальної системи.

Втома - це стан, який виникає внаслідок роботи при недостатності відновлювальних процесів і проявляється у зниженні працездатності, порушенні координації регуляторних механізмів та відчутті втоми. Втома відіграє важливу біологічну роль, служить попереджувальним сигналом можливого перенапруги робочого органу чи організму загалом.

Розрізняють дві фази розвитку втоми: компенсовану та некомпенсовану. У компенсованій фазі немає видимого зниження працездатності. p align="justify"> Робота здійснюється за рахунок підключення до напруженої діяльності інших систем організму, які до настання втоми не брали активної участі в даній роботі.

Неможливість підтримки необхідної інтенсивності роботи навіть за підключенні резервних систем організму означає початок некомпенсованої фази втоми.

При роботі значної інтенсивності, яка не відповідає рівню безпосередньої готовності організму до виконання даного навантаження, виникає гостра втома.

Підсумовування зрушень у нервово-м'язовій та ЦНС, що виникають при багаторазовій стомлюючій роботі, викликає хронічну втому.

Систематичне продовження роботи в стані втоми, неправильна організація праці, фізичного тренування, тривале виконання роботи, пов'язаної з надмірною нервово-психічною або фізичною напругою, - все це може призвести до перевтоми.

Гостра і хронічна втома, а також перевтома можуть призвести до захворювання нервової системи, загострення серцево-судинних захворювань, гіпертонічної та виразкової хвороб, зниження сил організму. Наприклад, під впливом тривалого (хронічного) екзаменаційного емоційного стресу у більшості обстежених студентів спостерігалися значні зміни інтенсивності кровонаповнення судин та реактивності біопотенціалів головного мозку, електрокардіографічних та біохімічних показників, які не приходять у норму протягом 2-3 діб після іспитів.

Таким чином, студенти вишів 2 рази на рік переживають тривалий емоційний стресщо є фактором ризику.

Розумова перевтома межує із захворюванням і має більш тривалий період відновлення. Воно є наслідком того, що мозок людини, володіючи великими компенсаторними можливостями, здатний тривалий час працювати з навантаженням, не даючи знати про свою стомлюваність, яку ми відчуваємо тільки тоді, коли настала фаза перевтоми.

Засобами відновлення організму після втоми та перевтоми є: оптимальна, фізична активність, перемикання на інші види роботи та поєднання роботи з активним відпочинком, раціональне харчування, встановлення суворого гігієнічного способу життя. Прискорюють процес відновлення достатній за часом та повноцінний сон, водні процедури, парна лазня, масаж та самомасаж, фармакологічні засоби та фізіотерапевтичні процедури, психорегулювальне тренування.

Ритмічне перебіг фізіологічних процесів – це важлива властивість живого організму. Все в організмі - кожен орган, клітина, склад крові, гормони, температура тіла, частота серцевих скорочень (ЧСС), кров'яний тиск, дихання та інші системи, та показники їх функцій - має свої власні ритми, що вимірюються в секундах, годинах, місяцях та навіть роках.

Біоритми окремих органів прокуратури та систем взаємодіють друг з одним і утворюють упорядковану систему ритмічних процесів - організацію діяльності організму у часі. Наприклад, розрізняють добовий біоритм, при якому високий рівень працездатності у людини, спостерігається приблизно з 8.00 до 12.00 та з 17.00 до 19 години. У цей час активізуються майже всі функції організму. Значно знижуються психофізичні функції в періоди від 2 до 3 години ночі та від 13.00 до 15.00 години дня.

При прояві працездатності найбільш результативними є вівторок, четвер та п'ятниця, а нерезультативними – понеділок та субота.

Правильно складений розпорядок дня, розподіл роботи таким чином, щоби найбільше навантаження відповідало найбільшим можливостям організму, - одне з найважливіших завдань збереження здоров'я та працездатності.

Порушення біоритмів, режиму робочого дня, праці, навчальних занять, харчування, відпочинку, сну, рухової активності може призвести не лише до зниження працездатності, а й розвитку хвороби.

Недостатня рухова активність створює особливі неприродні умови для життєдіяльності людини, негативно впливає структуру та функції всіх тканин організму людини. У умовах затримується розвиток молодого покоління і прискорюється старіння людей похилого віку.

За відсутності достатньої дози щоденних м'язових рухів відбуваються небажані та суттєві зміни функціонального стану мозку та сенсорних систем. Внаслідок цього спостерігається зниження загальних захисних сил організму, збільшення ризику виникнення різноманітних захворювань.

Для цього стану характерні підвищена крайня нестійкість настрою, послаблення самовладання, нетерплячість, порушення сну, втрата здатність до тривалого праці чи фізичному напряжению. Всі ці симптоми можуть проявлятися різною мірою.

Найбільш дієвою альтернативою гіпокінезії та гіподинамії в сучасних умовахможуть виступати фізичні вправи.

Прогрес науки і техніки викликав необхідність отримання людиною значного обсягу професійних знань та великої кількостірізноманітної інформації. Незмірно зріс темп життя. Все це зумовило пред'явлення до сучасній людинівисоких вимог до його фізичного стану та значно збільшило навантаження на психічну, розумову та емоційну сфери.

У зв'язку з активізацією навчальної праці при зростаючих навантаженнях потрібно оздоровлення умов та режиму навчання, побуту та відпочинку студентів з використанням засобів фізичної культури. Засобами фізичної культури є фізичні вправи, оздоровчі сили природи (сонце, повітря та вода) та гігієнічні фактори (санітарно-гігієнічна обстановка, режим відпочинку, сну, харчування).

Використання оздоровчих сил природи (загартування) зміцнює та активізує захисні сили організму, стимулює обмін речовин, діяльність серця та кровоносних судин, благотворно впливає на стан нервової системи.

Систематичне фізичне тренування, заняття фізичними вправами в умовах напруженої навчальної діяльностістудентів мають важливе значенняяк спосіб розрядки нервової напруги та збереження психічного здоров'я. Розрядка підвищеної нервової активності через рух є найефективнішою.

Роль фізичних вправ не обмежується лише сприятливим впливом для здоров'я. Спостереження за людьми, які регулярно займаються фізичними вправами, показало, що систематична м'язова діяльність підвищує психічну, розумову та емоційну стійкість організму за тривалої напруженої розумової чи фізичної роботи.

Людина, що веде рухливий спосіб життя і систематично займається фізичними вправами, може виконувати значно більшу роботу, ніж людина, яка веде малорухливий спосіб життя. Це з резервними можливостями організму.

Активізацію фізіологічних функцій організму за м'язової діяльності слід розглядати як мобілізацію резервів. При цьому тренований організм має великі за обсягом резерви і може повніше їх використовувати, ніж нетренований.

Кожен орган, система органів прокуратури та організм загалом під впливом спрямованої фізичної тренування помітно підвищують показники працездатності, фізичного резерву.

Обмін речовин та енергії в організмі людини характеризується складними біохімічними реакціями. Поживні речовини (білки, жири та вуглеводи), що надходять у внутрішнє середовище організму з їжею, розщеплюються у травному тракті. Продукти розщеплення переносяться кров'ю до клітин та засвоюються ними. Кисень, що проникає з повітря через легені у кров, бере участь у процесі окислення, що відбувається у клітинах.

Речовини, що утворюються в результаті біохімічних реакцій обміну речовин (двоокис вуглецю, вода, сечовина та ін), виводяться з організму через легені, нирки, шкіру.

Обмін речовин є джерелом енергії всім життєвих процесів і функцій організму. При розщепленні складних органічних речовин потенційна хімічна енергія, що міститься в них, перетворюється на інші види енергії (біоелектричну, механічну, теплову та ін.).

Інтенсивність перебігу процесу обміну речовин, у організмі людини дуже велика. Кожну секунду руйнується безліч молекул різних речовині одночасно утворюються нові речовини, необхідні організму. За 3 місяці половина всіх тканин тіла людини оновлюється.

Зростання волосся, нігтів, лущення шкіри – все це результат процесу обміну речовин. За 5 років навчання у студента рогівка ока змінюється 250 разів, а тканина шлунка оновлюється 500 разів.

Для збереження енергетичного балансу, підтримки нормальної маси тіла, забезпечення високої розумової та фізичної працездатності та профілактики захворювань необхідно при достатньому та повноцінному харчуванні збільшувати витрати енергії за рахунок підвищення рухової активності, наприклад, за допомогою регулярних занять фізичними вправами.

М'язова діяльність. Заняття фізичними вправами або спортом підвищують активність обмінних процесів, тренують та підтримують на високому рівні механізми, що здійснюють в організмі обмін речовин та енергії.