Организм человека как единая биологическая система нервная система

Социально-биологические основы физической культуры

Социально-биологические основы физической культуры - это принципы взаимодействия социальных и биологических закономерностей в процессе овладения человеком ценностями физической культуры.

При организации процесса физического воспитания большую роль играют знания комплекса медико-биологических, социально-психологических, педагогических и многих других наук.

Физиологическая характеристика организма при занятиях физическими упражнениями

Связанные с выполнением физических упражнений изменения многих функций организма (увеличение частоты сердечных сокращений, легочная вентиляция, потребление кислорода, повышение интенсивности обмена веществ и энергии) могут наблюдаться еще до начала выполнения какой-либо мышечной деятельности, в результате возникновения предстартового и стартового состояний.

Проявление предстартовых реакций связано с уровнем тренированности и вполне может быть регулируемо с помощью разминки, словесных воздействий, массажа, произвольных изменений ритма и глубины дыхания.

Под влиянием разминки повышаются активность ферментов и скорость протекания биохимических реакций в мышцах, их возбудимость, подвижность, готовность к напряженной деятельности. В среднем разминка должна продолжаться 10-30 минут и сопровождаться началом потоотделения, свидетельствующего о готовности терморегуляционных механизмов к повышенным требованиям во время основной физической работы. Однако необходимо помнить, что разминка не должна приводить к утомлению, а должна способствовать успешному врабатыванию организма.

Внешняя среда и её воздействие на организм человека

Природные и социально-биологические факторы, влияющие на организм человека, неразрывно связаны с вопросами экологического характера.

Экология человека изучает закономерности взаимодействия человека с природой, проблемы сохранения и укрепления здоровья. Человек зависит от условий среды обитания точно так же, как природа зависит от человека. Между тем влияние производственной деятельности на окружающую природу (загрязнение атмосферы, почвы, водоемов отходами производства, вырубка лесов, повышенная радиация в результате аварий и нарушений технологий) ставит под угрозу существование самого человека. Все эти изменения оказывают крайне неблагоприятное воздействие на физическое и психическое здоровье человека. Экологические проблемы напрямую связаны с процессом организации и проведения систематических занятий физическими упражнениями и спортом, а также с условиями, в которых они происходят.

Внешняя среда. На человека воздействуют различные факторы окружающей среды. При изучении многообразных видов его деятельности н обойтись без учета влияния природных факторов (барометрическое давление, газовый состав и влажность воздуха, температура окружающей среды, солнечная радиация), биологических факторов растительного и животного окружения, а также факторов социальной среды с результатами бытовой, хозяйственной, производственной и творческой деятельности человека.

Из внешней среды в организм поступают вещества, необходимые для его жизнедеятельности и развития, а также раздражители, которые нарушают постоянство внутренней среды. Организм путем взаимодействия функциональных систем всячески стремится сохранить необходимое постоянство своей внутренней среды.

Деятельность всех органов и их систем в целостном организме характеризуется определенными показателями, имеющими те или иные диапазоны колебаний. Одни константы стабильны и довольно жесткие (например, рН крови 7,36-7,40), другие и в норме отличаются значительными колебаниями (например, ударный объем сердца - количество крови, выбрасываемой за одно сокращение 50-200 см).

Организм человека как единая биологическая система

Организм человека как единая саморазвивающаяся и саморегулирующаяся биологическая система - это система автоматического поддержания какого-либо жизненно важного фактора организма (например, давление крови, температура тела) на должном уровне, всякое отклонение от которого ведет к немедленной мобилизации механизмов, восстанавливающих этот уровень.

Обмен веществ между организмом и внешней средой сопровождается обменом энергии. С одной стороны человек получает энергию с потребляемой пищей, с другой стороны, он тратит энергию на работу внутренних органов, на физическую и умственную работу и на поддержание оптимальной температуры тела. Каждый взрослый человек должен стремиться не нарушать так называемый энергетический баланс, т.е. равное соотношение между количеством энергии, поступающим в организм, и величиной энергетических затрат.

Мышечная деятельность, занятия физическими упражнениями, спортом повышают активность обменных процессов, тренируют и поддерживают на высоком уровне механизмы, осуществляющие в организме обмен веществ и энергии, что положительно сказывается на умственной и физической работоспособности.

Организм - сложная биологическая система. Все его органы связаны между собой и взаимодействуют. Нарушение деятельности одного органа приводит к нарушению деятельности других.

Огромное количество клеток, каждая из которых выполняет свои, присущие только ей функции в общей структурно-функциональной системе организма, снабжаются питательными веществами и необходимым количеством кислорода для того, чтобы осуществлялись жизненно необходимые процессы энергообразования, выведения продуктов распада, обеспечения различных биохимических реакций жизнедеятельности и т.д. Эти процессы происходят благодаря регуляторным механизмам, осуществляющим свою деятельность через нервную, кровеносную, дыхательную, эндокринную и другие системы организма.

Как правило, юношеский возраст (16-21 год) связан с периодом созревания, когда все органы, их системы и аппараты достигают своей морфофункциональной зрелости. Зрелый возраст (22-60 лет) характеризуется незначительными изменениями строения тела, а функциональные возможности этого достаточно продолжительного периода жизни во многом определяются особенностями образа жизни, питания, двигательной активности. Пожилому возрасту (61-74 года) и старческому (75 лет и более) свойственны физиологические процессы перестройки снижение активных возможностей организма и его систем. Здоровый образ жизни, активная двигательная деятельность в процессе жизни существенно замедляют процесс старения.

МИНИСТЕРСТВО ВНУТРЕННИХ ДЕЛ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

МОСКОВСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра физической подготовки

учебно-научного комплекса специальной подготовки

И.о. начальника кафедры физической подготовки УНК СП

______________ Хромов В.А

Фондовая лекция

по дисциплине Физическая подготовка

Тема № 3: Научные основы физического воспитания и спорта

Обсуждена и одобрена на заседании кафедры

План

Организм человека как единая биологическая система.

Основные понятия теории и методики физического воспитания и спорта.

Теория и методика физического воспитания как научная и учебная дисциплина.

Основы овладения двигательным навыком.

Основы развития физических качеств.

Список литературы.

Организм человека как единая биологическая система

Человеческий организм – сложная биологическая система, состоящая из отдельных органов, выполняющих свойственные им функции. При этом принято выделять системы органов, т.е. группы органов, выполняющих совместно общие функции. Функционально все органы и системы организма человека находятся в тесной взаимосвязи. Активизация деятельности одного органа обязательно влечет за собой активизацию деятельности других органов.

Функциональной единицей организма является клетка – элементарная живая система, обеспечивающая структурное и функциональное единство тканей, размножение, рост и передачу наследственных свойств организма.

Система клеток и неклеточных структур, объединенных общей физиологической функцией, строением и происхождением, которая составляет морфологическую основу обеспечения жизнедеятельности организма, называется тканью.

Учитывая механизм обмена и связи клеток с окружающей средой, хранения и передачи генетической информации, обеспечения энергией, различают основные типы тканей: эпителиальную, соединительную, мышечную и нервную.

Обмен веществ и энергии в организме человека характеризуется сложными биохимическими реакциями. Питательные вещества (белки, жиры и углеводы), поступающие во внутреннюю среду организма с пищей, расщепляются в пищеварительном тракте. Продукты расщепления переносятся кровью к клеткам и усваиваются ими. Кислород, проникающий из воздуха через легкие в кровь, принимает участие в процессе окисления, происходящем в клетках.

Вещества, образующиеся в результате биохимических реакций обмена веществ (двуокись углерода, вода, мочевина и др.), выводятся из организма через легкие, кожу, почки и мочевые органы.

Обмен веществ является источником энергии для всех жизненных процессов и функций организма. При расщеплении сложных органических веществ содержащаяся в них потенциальная химическая энергия превращается в другие виды энергии (биоэлектрическую, механическую, тепловую и др.).

Интенсивность протекания процесса обмена веществ в организме человека очень велика. Каждую секунду разрушается огромное количество молекул различных веществ и одновременно образуются новые вещества, необходимые организму. За три месяца половина всех тканей тела человека обновляется.

Многие функциональные системы в значительной степени обеспечивают двигательную деятельность человека. К ним относятся кровеносная система, система органов дыхания, опорно-двигательная и пищеварительная системы, а также органы выделения, железы внутренней секреции, сенсорные системы, нервная система и др.

Двигательная деятельность человека, осуществляемая на основе выполнения физических упражнений, оказывает существенное влияние на формирование скелета (исправляются искривления позвоночника, улучшается осанка). Выполнение физических упражнений приводит к повышению обменных процессов, в частности, к увеличению кальция, содержание которого определяет прочность костей. Скелет, выполняя опорную и защитную (череп, грудная клетка, кости таза и др.) функции, чрезвычайно прочен. Отдельные кости выдерживают нагрузку до 2 тонн. Непрерывное (кости черепа и др.) и суставное соединения костей дают возможность составлять отдельные блоки, кинематические системы с большой степенью свободы, дающие возможность звеньям таких систем перемещаться по сложным траекториям.

Требуется подчеркнуть, что систематическая мышечная деятельность повышает психическую, умственную и эмоциональную устойчивость организма при длительной напряженной умственной или физической работе, а также, в целом, благоприятно воздействует на здоровье. Каждый орган, система органов и организм в целом под влиянием направленной физической тренировки заметно повышают показатели работоспособности, физического резерва.

В тоже время, при отсутствии достаточной дозы ежедневных мышечных движений в условиях напряженной профессиональной или учебной деятельности человека происходят нежелательные и существенные изменения функционального состояния мозга и сенсорных систем. Наряду с изменениями в деятельности высших отделов головного мозга снижается уровень функционирования и подкорковых образований, отвечающих за работу, например, органов чувств или ведающих жизненно важными функциями (дыханием, кровообращением, пищеварением). Вследствие этого наблюдается: снижение общих защитных сил организма; увеличение риска возникновения различных заболеваний; неустойчивость настроения; ослабление самообладания; нетерпеливость; нарушение сна; утрата способности к длительному труду или физическому напряжению. Необходимо отметить, что данные симптомы могут проявляться в различной степени.

Основные понятия теории и методики физического воспитания

И спорта

Для того чтобы выделить научные основы физического воспитания и спорта, прежде всего необходимо определить основные понятия, используемые в очень важной и значимой сфере социальной деятельности, представляющей собой совокупность духовных и материальных ценностей, создаваемых и используемых обществом в целях физического развития человека, укрепления его здоровья и совершенствования его двигательной активности. Данную сферу культуры общества принято называть физической культурой.

Физическая культура (в широком смысле) составляет важную часть культуры общества – всю совокупность его достижений и накопленных знаний для создания и рационального использования специальных средств, методов и условий направленного физического воспитания человека.

Подфизическим воспитанием понимают вид воспитания, специфика которого заключается в обучении движениям (двигательным действиям) и воспитании (управлении развитием) физических качеств человека – силы, быстроты, выносливости, гибкости и ловкости. В широком смысле физическое воспитание представляет собой педагогический процесс (рис.1), направленный на формирование здорового, физически и духовно совершенного, культурного человека. При правильных содержании и организации физического воспитания в результате этого процесса человек овладевает совокупностью культурных ценностей, которыми располагает общество.

Спорт – это составная часть физической культуры, исторически сложившаяся в форме соревновательной деятельности, специальная подготовка к ней, специфические межчеловеческие отношения и установления в сфере этой деятельности, ее общественно значимые результаты, взятые в целом (рис. 2).

Физическое воспитание не сводится лишь к спорту, так же как и спорт не сводится к физическому воспитанию (они совпадают постольку, поскольку средства и методы спорта используются в процессе физического воспитания, особенно когда они составляют основу одного из специализированных направлений физического воспитания – спортивной тренировки).

В целом выделяется 4 основных направления физического воспитания, которые представлены на рис. 3:

1) общая физическая подготовка, т.е. широкое образование в области физической культуры и достижение базового уровня всестороннего развития жизненно важных физических способностей;

2) специальная физическая подготовка, т.е. углубленное совершенствование двигательных умений, навыков и способностей, необходимых для достижения высоких результатов в избранном виде профессиональной деятельности (трудовой, военной и т.д.);

3) спортивная тренировка, т.е. углубленное совершенствование двигательных умений, навыков и способностей, необходимых для достижения высоких результатов в избранном виде спортивной деятельности (виде спорта);

4) адаптивная физическая культура, т.е. осуществление высокой степени социализации личности инвалида, больного человека, его адаптации к труду, быту, достижения высокого уровня самореализации.

Совершенное устройство животного организма связано с координацией всех физиологических процессов, которая изменяется в нормальных условиях соот­ветственно текущим потребностям организма. Эти потребности обеспечиваются деятельностью физиологических систем, функции которых строго интегрирова­ны. Основными системами, определяющими регуляцию этих функций, являются:

- соматическая нервная система";

- вегетативная нервная система 2 (симпатическая и парасимпатическая);

- система интероцепторов (нервные окончания во внутренних органах);

- медиаторы (биогенные нейроактивные вещества);

- гормоны, метаболиты, ферменты 3 ;

- триггеры (пусковые механизмы).

Всё это вместе взятое и составляет нейрогуморальную регуляцию 4 физиоло­гических процессов, в основе которой и лежит синтез нервных и химических факторов.

Существуют так называемые барьерные механизмы, которые регулируют пе­реход физиологически необходимых веществ во внутреннюю среду клеток и ор­ганов, и таким образом реализуется действие гуморальных факторов. Академик Д.С. Штерн выделила барьеры: сосудисто-тканевой и кровемозговой, последний регулирует и защищает относительное постоянство состава и свойств внутрен­ней среды мозга.

В процессе длительной эволюции животного организма создалось относи­тельное ПОСТОЯНСТВО физиологических функций, основное назначение кото­рых состоит в АДЕКВАТНОЙ АДАПТАЦИИ к постоянным изменениям внеш­ней среды. Соответственно последним происходит изменение внутренних регуляторных механизмов. Таким образом, в процессе эволюционного отбора воз­никли регуляторные механизмы, способствующие нормальной организации фи­зиологических процессов, которые находятся в основе ГОМЕОСТАЗА, т.е. по­стоянства внутренней среды. Последняя оказывает влияние и на генный аппарат.

Важным элементом регуляции функций является сохранение ПОТЕНЦИАЛЬ­НОЙ реактивной способности организма на случай нового изменения внешних условий. В этом суть, собственно говоря, физического воспитания человека.

Наиболее эффективным является АУТОРЕГУЛЯЦИЯ физиологических про­цессов. Основным регулятором жизнедеятельности организма считаются функции нервной системы. Особенно это относится к двигательной деятельности: так, пере­резка нервов, идущих к мышцам, вызывает паралич соответствующей двигатель­ной функции. Немаловажна роль химических превращений в деятельности нерва.

Упомянутые выше барьеры обладают двойной функцией: регуляторной и за­щитной. Первая определяет переход из крови в клетку только тех веществ, которые являются необходимыми для нормальной функции. Вторая предохраняет клетку от попадания в неё чуждых веществ. Например, желчные пигменты постоянно нахо­дятся в крови, но они являются чуждыми для мозга и поперечно полосатых мышц.

Выполнение любой деятельности животного организма, будь это погоня за добычей или спасение от хищника, равно как и всякая активность человека (про­фессиональная, социальная, бытовая, спортивная и т.д.) - требует расходования энергии. Постоянное накопление энергии и сохранение её относительного посто­янства происходит в первую очередь за счёт функций так называемых жизнеобес­печивающих систем (сердечно-сосудистой и дыхательной). Впрочем, все систе­мы являются жизненно необходимыми. Так вот, сердечно-сосудистая система разносит питательные вещества органам и способствует выведению из организ­ма продуктов их жизнедеятельности (шлаки), а дыхательная - доставляет кисло­род и выводит углекислоту. Пищеварительная система, печень, поджелудочная железа, почки, селезёнка - обеспечивают необходимыми веществами все органы животного организма. Есть ещё и система эндокринных желёз (гипофиз, шишко­видная, щитовидная, паращитовидная железы, надпочечники, половые железы), которые вырабатывают гормоны - для участия в гуморальной регуляции физио­логических процессов.

В основе влияния вегетативной нервной системы на различные физиологичес­кие процессы находится АНТАГОНИЗМ между симпатической и парасимпатичес­кой нервными системами. Экспериментально доказано, например, что раздраже­ние симпатического нерва на фоне утомления мышцы ведёт к значительному уси­лению её работоспособности. Раздражение блуждающего (парасимпатического) нерва ведёт к замедлению сердечного ритма, а при раздражении симпатического -к учащению ритма. Известно также, что симпатическая нервная система оказывает влияние на функциональное состояние центральной нервной системы и органов чувств (зрение, слух, вкус, обоняние, осязание). Так возникло учение об адаптаци­онно-трофической функции нервной системы (трофо-питание).

Воздействие внешней среды через систему органов чувств трансформирует­ся в импульсы мозга, из которого они передаются к периферическим элементам вегетативной нервной системы. Эти импульсы в основном направляются в гипо­таламус (подбугорье - образование в мозге, состоящее из 48 ядер). Последний регулирует: 1) терморегуляцию; 2) деятельность сердечно-сосудистой системы; 3) водный и солевой обмен; 4) проницаемость сосудов и тканевых мембран; 5) белковый обмен; 6) углеводный обмен; 7) жировой обмен; 8) эндокринные функции половых желез; 9) работу желудочно-кишечного тракта; 10) мочеотде­ление; 11) дыхание; 12) постоянство внутренней среды; 13) процессы сна и бодр­ствования.

Всё это возможно лишь в том случае, если "сработают" интероцепторы, т.е.

нервные элементы во внутренних органах, чья роль состоит в центростремитель­ной передаче импульсов от периферии к центрам. Известны: 1) механорецепторы, или барорецепторы, воспринимающие изменения давления; 2) хеморецепторы, реагирующие на изменение химического состава и физико-химических свойств интимной среды клеток и органов; 3) терморецепторы - температурные; 4) осморецепторы, отвечающие за гипо- или гипертонические изменения внутренней сре­ды. И снова мы подчёркиваем мысль, что "тренировка" этих элементов под влия­нием хотя бы двигательной активности помогает поддерживать нормальное фун­кционирование всех физиологических систем организма.

Интересно влияние отдельных органов на функции различных физиологи­ческих систем - с помощью "метаболитов".

Метаболиты мозга угнетают и замедляют ритм сердца. Спинномозговая жид­кость и кровь, оттекающая от мозга, повышают работоспособность утомлённого нервно-мышечного аппарата. В малых дозах - усиливают желудочную секрецию, в больших - угнетают. В печени повышают количество гликогена и желчных пиг­ментов. Мочегонное действие усиливается.

Метаболиты мышц: расширяются сосуды, повышая работоспособность утом­лённых мышц (особенно при глубоком утомлении), повышают мочеотделение.

Метаболиты лёгких: замедление и угнетение работы сердца, расширение со­судов, усиление мочеотделения.

Метаболиты желудка: в малых дозах - усиливают работу сердца, в больших -угнетают; повышают кроветворение.

Метаболиты печени: сужение или расширение сосудов, усиление мочеотде­ления.

Метаболиты почки: сужение или расширение сосудов, усиление работы серд­ца, повышение мочеотделения.

Таким образом, функционирование системы или отдельных органов находится под взаимным влиянием метаболитов других органов. Это и есть проявление нейрогуморальной регуляции физиологических процессов.

Немаловажную роль в этой регуляции играет состояние спинномозговой жид­кости (СМЖ), также являющейся своего рода барьером и питательной средой мозга. При мышечном утомлении установлено повышенное содержание ионов калия в СМЖ, при этом К в крови становится меньше, а количество Са увеличи­вается. Та же картина наблюдается при длительном голодании, при перегрева­нии. Все эти изменения влияют на функцию мозга - основы центральной нервной системы (ЦНС).

Основной механизм саморегуляции состоит в том, что развитие любого физи­ологического процесса создаёт в организме такие промежуточные процессы, npи которых одновременно развивается угнетение одних процессов и стимулирование других, противоположных. В этих промежуточных процессах может превапировать любой из следующих факторов: физический, физико-химический, химический, ферментативный, гуморальный, нейрогуморальный и нервный. Академик П.К.Анохин также отмечал, что само отклонение функций от нормы служит им­пульсом к возвращению нормы. Это и есть "золотое правило саморегуляции". Каж­дая линия регуляции функционирует по принципу обратной связи. "Отец киберне­тики" Н.Винер считал: "В многочисленных примерах так называемого гомеостаза мы встречаемся с тем фактом, что обратная связь участвует не только в физиологи­ческих явлениях, но и оказывается необходимой для продолжения жизни".

Интересно, что закон отклонения гомеостаза распространяется не на все ре­гулируемые функции, а лишь на три из них: способность живого к размножению; к адаптации; к регулированию потока энергии (обмен веществ). Последний явля­ется основным свойством живой системы. В то же время, чем выше способность к адаптации (а в основе её также лежат энергетические процессы), тем выше жиз­неспособность системы. Наконец, способность к размножению обеспечивает со­хранение вида.

Три основных свойства живого находятся в тесном взаимодействии. И по мере развития организма требуется поэтому постоянное увеличение мощностей этих систем, что ведёт к их саморазвитию.

В то же время известно, что отклонение гомеостаза создаёт группу опреде­лённых болезней, связанных, по мнению многих, с неблагоприятным влиянием факторов внешней среды. Вот пример: переедание - ожирение, сахарный диабет тучных, атеросклероз. А "стрессорная реакция"? Повышение или понижение тем­пературы окружающей среды, голод или жажда, физическое усилие или кровопотеря, инфекция или травма, эмоциональное перенапряжение или обездвижива­ние - всё это может быть причиной стрессорной реакции. Чтобы защитить себя от разрушения и гибели, организм вырабатывает ряд стереотипных защитных, приспособительных реакций (Г.Селье).

Популяция и общество

Любое общество – это самостоятельно регулируемая популяция, современный аналог разумной биологической системы (БС) в рамках биосферы. И человек – это, прежде всего, продукт эволюции БС, а не результат развития социального общества, что вторично. Строго говоря, общество – это некий частный пример популяции, которая также является БС, расположенная лишь на один уровень выше живого организма.

С точки зрения биологии этот термин характеризует встроенную в живую оболочку планеты систему из органов и тканей, имеющую свои механизмы влияния на места обитания и защитные реакции. Рассматривая организм как биологическую систему, легко выделить основные механизмы его жизнедеятельности, адаптации и регуляции своих функций. И в рамках данной публикации организм человека будет рассмотрен как цельная система с точки зрении ее критериев.

Терминология

Система – крупная совокупность некоторых взаимозависимых элементов, образующих определенную целостность (структуру), претерпевшую длительную эволюцию в ходе своего формирования.

Биологические системы – неделимые совокупности взаимосвязанных элементов, создающие живую оболочку планеты и входящие в ее состав, играющие критически важную роль в ее существовании. Примеры биологических систем: клетка, организм, макромолекулы, органеллы, ткани, органы, популяции.

Организм – сложно организованная самостоятельно регулируемая и активно функционирующая система, состоящая из органов и тканей или представленная одной биологической системой, образующая один объект живой природы. Организм активно взаимодействует с биологическими системами вышестоящего порядка (с популяцией и биосферой).

Регуляция – это упорядочивание, подчинение строгим правилам, создание условий для их выполнения и осуществления контроля. В контексте человеческого организма термин следует рассмотреть как процесс нормализации организменных функций.

Универсальное строение

Чтобы рассмотреть организм человека как биологическую систему (БС), следует выделить ее основные свойства и соотнести их. Итак, главное свойство БС – это их строение: все они состоят из органических молекул и биополимеров. Примечательно, что в БС представлены также неорганические вещества, которые являются атрибутами неживой природы. Однако они не являются формообразующими для биологической молекулы, органеллы, клетки или организма, а лишь встраиваются в эти системы.

Упорядоченность

Высокая степень упорядоченности – второе свойство систем. Так называемая иерархичность очень важна для функционирования биосферы по той причине, что вся ее структура построена по принципу усложнения простого и комбинирования элементарного. То есть более сложные компоненты живой оболочки земли (биологические системы) состоят из более мелких, расположенных ниже в иерархии.

Частным примером является эволюция жизни от макромолекулы до органического полимера, а затем до органеллы и субклеточной структуры, из которых позднее формируется ткань, орган и организм. Как целостная биологическая система такая иерархическая структура позволяет формировать все уровни живой природы и отслеживать взаимодействие между ними.

Целостность и дискретность

Одним из важнейших свойств любой БС является ее одновременная целостность и дискретность (частичность, компонентность). Это означает, что любой живой организм – биологическая система, целостная совокупность, сформированная из автономных компонентов. Сами автономные компоненты – это также живые системы, только лишь расположенные ниже в иерархии. Они могут существовать автономно, но в рамках организма подчиняются его регуляторным механизмам и образуют целостную структуру.

Примеры одновременной целостности и дискретности можно найти в любых системах разных уровней. Например, цитоплазматическая мембрана как целостная структура обладает гидрофобностью и липофильностью, текучестью и избирательной проницаемостью. Она состоит из макромолекул липопротеидов, которые обеспечивают только липофильность и гидрофобность, и из гликопротеидов, отвечающих за избирательную проницаемость.

Это является демонстрацией того, как совокупность дискретных свойств компонентов биологической системы обеспечивает функции более сложной вышестоящей структуры. Примером также служит целостная органелла, состоящая из мембраны и группы ферментов, унаследовавшая их дискретные качества. Или клетка, которая способна реализовывать все функции своих составных компонентов (органелл). Организм человека как единая биологическая система также подчиняется такой зависимости, так как демонстрирует общие качества, являющиеся частными для дискретных элементов.

Обмен энергией

Данное свойство биологической системы также универсально и прослеживается на каждом ее иерархическом уровне, начиная от макромолекулы и оканчивая биосферой. На каждом конкретном уровне оно имеет различные проявления. Например, на уровне макромолекул и доклеточных структур обмен энергией означает изменение пространственного строения и электронной плотности под действием рН, электрического поля или температуры. На уровне клетки обмен энергией следует рассматривать как метаболизм, совокупность процессов клеточного дыхания, окисления жиров и углеводов, синтеза и запасания макроэргических соединений, удаления продуктов обмена наружу клетки.

Обмен веществ организма

Организм человека, как биологическая система, также обменивается энергией с окружающим миром и трансформирует ее. К примеру, энергия химических связей углеводных и жировых молекул эффективно используется в клетках организма для синтеза макроэргов, из которых органеллам легче извлечь энергию для своей жизнедеятельности. В данной демонстрации имеет место трансформация энергии и ее накопление в макроэргах, а также реализация путем гидролиза фосфатных химических связей АТФ.

Самостоятельная регуляция

Данная характеристика биологических систем означает способность увеличивать или уменьшать свою функциональную активность в зависимости от достижения каких-либо состояний. Например, если бактериальная клетка испытывает голодание, то она либо движется в сторону источника питания, либо формирует спору (форму, которая позволит поддерживать жизнедеятельность до улучшения условий обитания). Если говорить кратко, организм как биологическая система имеет сложнейшую многоуровневую систему регуляции своих функций. Она состоит из:

• доклеточной (регуляция функций отдельных клеточных органелл, к примеру, рибосом, ядра, лизосом, митохондрий);
• клеточной (регулирование функций клетки в зависимости от внешних и внутренних факторов);
• тканевая регуляция (контроль скорости роста и размножения клеток ткани под действием внешних факторов);
• органная регуляция (формирование механизмов активации и ингибирования функций отдельных органов);
• системная (нервная или гуморальная регуляция функций вышестоящими органами).

Человеческий организм как саморегулирующаяся биологическая система имеет два главных регуляторных механизма. Это более древний в эволюционном плане гуморальный механизм и более современный – нервный. Это многоуровневые комплексы, способные регулировать скорость обмена веществ, температуру, рН биологических жидкостей и гомеостаз, способность защищаться от опасностей или обеспечивать агрессию, реализуют эмоции и высшую нервную деятельность.

Уровни гуморальной регуляции

Тканевая регуляция – это выделение клеткой химических веществ (местных медиаторов), направленных на подавление или усиление функций окружающих клеток. К примеру, клеточная популяция, испытывающая кислородное голодание, выделяет факторы ангиогенеза, которые вызывают рост кровеносных сосудов по направлению к ним (в обедненные участки). Также примером тканевой регуляции является выделение веществ (кейлонов), способных подавлять скорость размножения клеток в определенном месте.

Этот механизм, в отличие от предыдущего, является примером отрицательной обратной связи. Он характеризуется как активное действие клеточной популяции, призванное подавлять какой-либо процесс в биологической ткани.

Высшая гуморальная регуляция

Человеческий организм как единая саморазвивающаяся биологическая система является эволюционным венцом, реализовавшим высшую гуморальную регуляцию. Она стала возможной благодаря развитию желез внутренней секреции, способных выделять гормональные субстанции. Гормонами называются специфические химические вещества, которые выделяются железами внутренней секреции непосредственно в кровь и воздействуют на органы-мишени, расположенные на большом удалении от места синтеза.

Высшая гуморальная регуляция также является иерархической системой, главным органом которой является гипофиз. Его функции регулируются неврологической структурой (гипоталамусом), располагающейся выше прочих в регуляторной иерархии организма. Под действием нервных импульсов гипоталамуса, гипофиз секретирует три группы гормонов. Они попадают в кровь и переносятся ею к органам мишеням.

У тропных гормонов гипофиза мишенью является нижестоящая гормональная железа, которая под действием этих веществ выделяет свои медиаторы, непосредственно влияющие на функции органов и тканей.

Нервная регуляция

Регуляция функций организма человека главным образом реализуется посредством нервной системы. Она управляет также и гуморальной системой, делая ее как бы своим структурным компонентом, способным более гибко влиять на функции организма. При этом нервная система также является многоуровневой. У человека она имеет самое сложное развитие, хотя и дальше чрезвычайно медленно совершенствуется и видоизменяется.

На данном этапе она характеризуется наличием функций, ответственных за высшую нервную деятельность: память, внимание, эмоциональность, интеллект. И, пожалуй, одним из главных свойств нервной системы является способность работать с анализаторами: зрительным, слуховым, обонятельным и прочими. Она позволяет запомнить их сигналы, воспроизводить их в памяти и синтезировать на их основе новую информацию, формируя также и чувственный опыт на уровне лимбической системы.

Уровни нервной регуляции

Человеческий организм как единая биологическая система имеет несколько уровней нервной регуляции. Их удобнее рассматривать по градационной схеме от низших уровней к высшим. Ниже прочих располагается вегетативная (симпатическая и парасимпатическая) нервная система, осуществляющая регуляцию своих функций независимо от высших центров нервной деятельности.

Она функционирует за счет ядра блуждающего нерва и мозгового слоя надпочечников. Примечательно, что самый низкий уровень нервной регуляции расположен максимально близко к гуморальной системе. Это снова демонстрирует одновременную и дискретность, и целостность организма как биологической системы. Строго говоря, нервная система, передает свои сигналы под действием ацетилхолина и электрического тока. То есть она на половину состоит из гуморальной системы передачи информации, что наблюдается в синапсах.

Высшая нервная деятельность

Выше вегетативной нервной системы располагается соматическая, которая состоит из спинного мозга, нервов, ствола, белого и серого вещества головного мозга, его базальных ядер, лимбической системы и других важных структур. Именно она отвечает за высшую нервную деятельность, работу с анализаторами органов чувств, систематизацию информации в коре, ее синтез и развитие речевой коммуникации. В конечном итоге, именно этот комплекс биологических структур организма ответственен за возможную социализацию человека и достижение его нынешнего уровня развития. Но без низкоуровневых структур их появление было бы невозможным, как исключается и существование человека вне привычной среды обитания.