Определение понятия раздражимости и варианты движения организмов
Определение понятия раздражимости
Известно, что окружающая среда оказывает непосредственное воздействие на живые организмы. История развития органического мира показывает, как формировалась система ответных реакций организма на меняющиеся условия среды.
Рефлекс — это система реакций организма на изменения, происходящие с внешней и внутренней средой, при участии ЦНС (центральной нервной системы).
Однако формирование рефлексов произошло позже, поэтому возникает вполне логичный вопрос: как до рефлексов организмы реагировали на среду? Какие у них были для этого механизмы? Для этого нужно обратиться к понятию раздражимости.
Раздражимость — это общебиологическая способность организмов создавать ответ на факторы, которые оказывают воздействие из внешней среды.
Эта способность есть у всех живых структур — начиная с клеток и заканчивая биогеоценозом. Раздражимость — главный признак жизни. При этом клетки и организмы реагируют по-разному:
Согласно последним исследованиям, организмы реагируют даже на человеческие эмоции.
Благодаря раздражимости осуществляется регуляция функций организмов и поддержание гомеостаза, то есть — природного равновесия. В структуре есть элемент, который отыгрывает важнейшую роль: это рецепторы.
Рецепторы представляют собой специализированные органы или клетки, которые воспринимают влияние факторов окружающей среды и превращают их в специальные сигналы, после чего передают их другим клеткам или организму.
Раздражимость чаще всего проявляется внешне: в виде движений, таких как сжатие, изменение формы, объема, цвета и др.
Такие двигательные реакции создает как организм, так и отдельные его части.
Варианты движения организмов
Таксисы
Таксисы — это движения отдельного одноклеточного или многоклеточного организма в пространстве с учетом расположения раздражителя, при этом последний имеет конкретную направленность.
Здесь важно направление движения, так как оно лежит в основе деления таксисов на положительные (движение к раздражителю) и отрицательные (движение от раздражителя).
Положительный таксис — движение простейших — амеб, эвглены, инфузорий — к освещенному участку. Свет — источник тепла и пищи.
В зависимости от раздражителя может быть:
Активные движения растений — результат раздражимости и сократимости белковых молекул в цитоплазме растительных клеток, которые сочетаются с процессами роста.
Настии
Настии являются движениями органов растений, вызванные действиями раздражителя без определенной направленности.
С учетом характера раздражителя, выделяют:
Раскрытие и закрытие цветка — пример фото- и термонастии.
Складывание листьев — пример термонастии (реакция на изменения температуры).
Причинами настий могут быть такие процессы как растягивание органов в результате усиленного роста, изменение внутриклеточного давления в отдельных группах клеток (в ответ на изменение концентрации клеточного сока). В этом случае речь идет о гипонастии.
Тропизмы
Тропизмы являются ростовыми движениями — это ответная реакция на раздражитель с определенной направленностью.
Как и таксисы, тропизмы бывают положительными и отрицательными. Причина тропизмов в том, что клетки в различных сторонах органа растения в ответ на действие фитогормонов делятся неравномерно.
Есть два варианта тропизмов:
Нутации
Нутации — способность растений совершать круговые или маятниковые движения.
Это возможно благодаря изменениям величины тургорного давления и интенсивности роста противоположных частей конкретного органа, которые периодически повторяются.
Пример нутаций — способность усиков и стеблей вьющихся растений находить опорные точки. Так делают тыква, виноград, хмель, горох и др.
Нутации помогают вьющимся, лазающим и цепким растениям занимать благоприятное положение в пространстве.
ТАКСИСЫ
ТАКСИСЫ (греч. taxis построение, расположение) — двигательные реакции свободно подвижных низших растений, простейших животных, отдельных клеток многоклеточных организмов (сперматозоидов, лейкоцитов, зооспор) и микроорганизмов в ответ на действие раздражителя. Движение по направлению к раздражителю называют положительным Таксисом, от раздражителя — отрицательным; движение, не ориентированное по отношению к раздражителю, обозначают как фоботаксис или движение «испуга». Изменение силы действия раздражителя или состояния организма могут менять характер Таксиса. Различают движения по градиенту концентраций кислорода (аэротаксис), различных хим. веществ (хемотаксис), температуры (термотаксис), пищевых веществ или частиц (трофотаксис), по электрохимическому градиенту (гальванотаксис). Движение, зависящее от положения источника света, называют фототаксисом, а относительно солнца — гелиотаксисом. Перемещение против тока жидкости получило название реотаксиса. Таксисы имеют приспособительное значение, способствуя перемещению организма в относительно комфортную зону в неоднородной по определенному фактору среде.
Хемотаксис у бактерий — активное движение бактериальных клеток по градиенту концентраций нек-рых хим. веществ (аминокислот, углеводов, неорганических ионов, молекулярного кислорода и др.), в результате к-рого они перемещаются в области оптимальных для них концентраций. Хемотаксис известен у подвижных, гл. обр. жгутиковых форм бактерий различных таксономических групп (Enterobacteriaceae, Pseudomonadaceae, Bacillaceae, Rhizobiaceae, Bdellovibrio и др.). Имеются данные о существовании хемотаксиса у бактерий, обладающих скользящим типом движения. У патогенных бактерий хемотаксис может играть роль фактора вирулентности.
Реакции хемотаксиса наблюдают под микроскопом в препарате «раздавленная капля» или в стеклянных капиллярах. Вещества, вызывающие скопление бактерий в зонах высоких концентраций, называют аттрактантами, а реакцию — положительным хемотаксисом. При отрицательном хемотаксисе бактерии собираются в зонах минимальных концентраций вещества, к-рое в этом случае называют репеллентом. Разные виды бактерий характеризуются различными наборами хим: веществ, вызывающих хемотаксис.
Сенсорная система, обеспечивающая хемотаксис, включает хеморецепторы, являющиеся компонентами бактериальной оболочки и в ряде случаев отождествленные с белками в периплазме, связывающими питательный субстрат; рецепторы (идентифицировано ок. 30) избирательно чувствительны к одному или нескольким хим. веществам и непосредственно не связаны со жгутиками. Перенос информации с них на жгутики осуществляется специализированными белковыми молекулами, метилирование или деметилироваиие к-рых служит сигналом к изменению направления вращения жгутиков, в соответствии с чем меняется характер движения клетки («кувыркание» или направленное движение).
Библиография: Поглазов Б. Ф., Метлина А. Л. и Новиков В. В. Современные представления о механизме движения бактерий, Изв. АН СССР, сер. биол., № 5, с. 672, 1981, библиогр.; Стейниер Р., Эдельберг Э. и Ингрем Дж. Мир микробов, пер. с англ., т. 2, с. 126, М., 1979; Adler J. The behavior of bacteria, on the mechanism of sensory transduction in bacterial chemotaxis, Johns Hopk. med. J., v. 144, p. 121, 1979.
В. H. Ярыгин; С. С. Белокрысенко (бакт.).
Понятие о раздражимости и основные формы ее проявления
Что такое раздражимость и как она связана с понятием жизни?
Раздражимость — это совокупность биологической способности клеток и организма проявлять реакции на факторы, поступающие из внешней среды.
Раздражимость входит в список наиболее важных признаков жизни. Главный элемент, на котором держится процесс раздражимости — рецепторы.
Рецепторы — клетки, органы или органоиды, способствующие восприятию факторов внешней среды.
Функция рецепторов заключается в том, чтобы полученную информацию превратить в сигналы, и передать их к другим клеткам или целому организму. В рецепторных клетках сложная система мембран: их реакция обусловлена химическим состоянием и способностью к трансформации одного вида энергии в другой.
Внешний признак раздражимости — подвижность или сократимость. Это значит, способность отдельных структур к сжиманию и изменению формы и объема.
Что такое раздражимость в биологии и как она проявляется?
Раздражимость в биологии и формы ее проявления
Основные формы проявления раздражимости растений и организмов — различные типы двигательных реакций: они осуществляются непосредственно организмом или отдельными его частями. Движение позволяет организму или конкретному органу менять положение своего тела и отдельных частей тела. Это важно в случаях, когда нужно исключить воздействие неблагоприятных факторов или повысить эффективность использования благоприятных условий.
К двигательным реакция живых организмов относят:
Таксисы
Таксис — это движение организма, которое связано с пространственным перемещением организма относительно раздражителя.
В зависимости от ответа организма, таксисы бывают положительными и отрицательными.
Положительные таксисы — те, что движутся по направлению к действующему фактору.
Отрицательные таксисы обозначают движение в противоположном направлении.
По виду раздражителя таксисы имеют следующую классификацию:
В случае положительного фототаксиса одноклеточные жгутиковые водоросли движутся в направлении оптимального освещения. Такой же фототаксис ориентирует хлоропласты в клетках мезофилла листка.
Благодаря хемотаксису, бактериальные клетки скапливаются возле отмерших клеток инфузории; лейкоциты движутся к бактерии и др.
В основе механизмов таксисов — изменение свойств нативных макромолекул белка в результате воздействия различных факторов: температуры, кислотности, электрического заряда и др.
Важное условие раздрожимости — обратимость частичных изменений макромолекулы, а также восстановление ее первичного состояния.
Как изменяется положение органов в растительном организме:
Оба варианта движения в растениях называются вариационными. Это значит, что через некоторое время они снова способны к воспроизведению.
Тропизмы
Тропизм — двигательная реакция органов или частей тела растений на одностороннее влияние факторов извне: света, химических веществ, воды, силы притяжения, механических травм и др.
По виду раздражителя, тропизмы классифицируются следующим образом:
Остановимся подробнее на геотропизме, так как он бывает 3 типов:
Настии
Настии являются ответными реакциями органов или частей растений на раздражители без конкретного направления: такие раздражители действуют сразу со всех сторон — равномерно и диффузно.
Настии классифицируются на основе направления изгиба и характера фактора, который воздействует.
Классификация выглядит следующим образом:
Нутации
Нутация — способность растений совершать круговые или маятниковые движения под воздействием периодически повторяющихся изменений величин тургорного давления и интенсивности роста противоположных сторон конкретного органа.
Вьющиеся растения имеют верхушку, которая в процессе роста совершает равномерные нутационные движения. Их усики создают крепкую и эластичную подвеску растения путем закручивания и прикрепления к опоре.
Что такое положительный таксис. Положительный таксис
Движение в направлении к раздражителю.
Источник: «Словарь ботанических терминов»
И.А.Дудки, Киев, Наукова Думка, 1984
В «Ботаническом атласе» читатель найдёт описание около 800 видов с\х культурных, и дикорастущих растений, включающих главнейшие с\х культуры, древесные породы, лекарственные, эфироносные, сорные и другие растения, имеющие то или иное народнохозяйственное значение также широко распространенные на территории СССР.таблицамиАтлас иллюстрирован 149 многокрасочными таблицами и 57 рисунками. Цветные изображения растений передают не только форму и относительные размеры, но и их естественную окраску.Материал в атласе расположен в систематическом порядке, в соответствии с современными представлениями об эволюции органического мира.Для агрономов, зоотехников, лесоводов, педагогов, краеведов, студентов, учащихся средней школы и многих лиц, соприкасающихся в своей деятельности с растениями интересующихся ими, «Ботанический атлас» будет интересным и полезным иллюстрированным пособием в познании растений нашей страны. Воспроизведено в оригинальной авторской орфографии издания 1963 года (издательство «Сельхозиздат»).
«Ботанический атлас» Н.П. Животовского (1846–1888) – одна из знаменитых книг по естественным наукам в дореволюционной России. Почти двадцать лет ее автор отдал Педагогическому музею Петербурга, издавал разнообразные труды по ботанике и естественным наукам. Животовский учился на естественном отделении физико-математического факультета Санкт-Петербургского университета, который окончил в 1868 г. и вскоре поступил на службу в главное управление военно-учебных заведений. В 1871 году была учреждена постоянная Комиссия Педагогического музея
Ботанический атлас. Карл фон Гофман. Растительный мир Земли настолько разнообразен, что его полное описание потребовало бы целой библиотеки. Иллюстрации для открыток подобраны из атласа, автором которого является немецкий ботаник Карл фон Гофман.
Вот, например, пурпурная бактерия Thiospirillum. На одном конце она имеет пучок жгутиков. Как только этот конец спириллы попадает в темноту, она меняет движение на обратное, причем пучок жгутиков разворачивается в противоположную сторону (рис. 3.3).
Рис. 3. 3. Положительная фотофобная ответная реакция Thiospirilum (по: Вайнар Р.,1987, с. 49)
на границе между светлым и темным полями
Похоже, что спирилла «боится» темноты. Однако, стараясь «убежать» от темноты, она продолжает двигаться по освещенному полю, пока вновь не оказывается в затемненном участке. Тогда бактерия разворачивается и вновь «убегает» из темноты. Так постепенно она переходит к дрейфу в освещенном участке.
Освещенное поле, в котором собираются бактерии, называют световой ловушкой. Если освещение становится слишком сильным, бактерии покидают поле (по: Вайнар Р., 1987, с. 49-50).
Для целей мотивационного тренинга достаточно разделения таксисов на положительные и отрицательные. При желании, однако, можно использовать и понятие фоботаксиса, понимая под ним хаотические движения в ответ на устрашающий стимул.
Различные виды таксисов в биологии приведены в табл. 3.2 (по: Вайнар Р., 1987).
Виды таксисов в биологии
Характер вызываемых действий
У человека также наблюдается стремление к автоматическим действиям, обусловленным притягательностью или отвратительностью внешнего стимула. При этом притягательность стимула отнюдь не означает его безусловной биологической полезности для организма. Отвратительность стимула также субъективна и отнюдь не всегда связана с объективной биологической вредоносностью стимула.
Для нас важно установить, что определенные стимулы в определенных условиях почти автоматически вызывают у людей вообще или у данного конкретного человека определенные действия, причем этот автоматизм непреодолим или весьма трудно преодолим, даже если он осознается.
Автоматически возникающее стремление приблизиться к стимулу или удалиться от него мы и будем называть таксисом. Названия таксисов даются по характеристике стимула, которые их вызывают.
В табл. 3.3 приведены четыре вида таксисов, которые были установлены мною в процессе работы над литературой и на основании собственного опыта.
Предположительные виды таксисов у человека
Характер вызываемых действий
Нео-таксис (рефлекс новизны)
Стремление подойти к новому предмету, рассмотреть его, опробовать его возможности
Положительный- движение в сторону харизматической личности и за ней
Стремление приблизиться к привлекательному человеку и не отставать от него
Отрицательный-движение прочь из ситуации, в которой все совершается слишком медленно
Стремление избежать затягивания работы, длиннот в чужих объяснениях, замедленности чьих-либо реакций, действий и т. п.
Ограничение пространства и времени
Лимит-таксис (рефлекс свободы)
Отказ работать всегда на одном и том же месте, борьба против назначенного жесткого регламента, попытки обойти или нарушить правила и ограничения
Виды таксисов, установленные в первой группе мотивационного тренинга в Москве
Продолжение таблицы 3. 4.
Характер вызываемых действий
Положительный или отрицательный-движение к звуку или прочь от него
Перемещение туда, где больше ценностей
Положительный или отрицательный-движение в сторону цветового стимула или прочь от него
Привлекательная или отталкивающая окраска помещений, вещей
Ритмичная музыка, метроном, ритмичная работа организации
Стремление приблизиться к источнику пищи; стремление работать в организации, обеспечивающей хорошую еду
1) Привлечение клиентов в магазин «Рамстор» приятными запахами;
2) Зажигание благовонных палочек в офисе;
3) Запах кофе в приемной;
4) Резкий запах химикалиев в фотопечатной лаборатории(«чтобы не подсмотрели секретных документов») и т. п.
«Хочется работать в организации, где есть лица противоположного пола» или: «Он слишком привлекателен, лучше держаться от него подальше»
Характер вызываемых действий
Неясность смысла чужих действий, ситуации, например: «Сегодня начинаются курсы. Ты не пойдешь на курсы? Тогда я тебя вношу в другой список».
Движение в сторону начальства или от него
Сопоставляя табл. 3.3 и 3.4, мы видим, что некоторые таксисы в какой-то степени перекрываются, например, ритмо-таксис и лимит-таксис, босс-таксис и харизма-таксис, инфо-таксис и нео-таксис.
Однако эти совпадения лишь частичны. Ритмо-таксис совпадает с лимит-таксисом, только если рассматривать ритм широко, например, как ритмичность работы организации. Босс-таксис и харизма-таксис совпадают отнюдь не всегда, так как не всякий босс харизматичен.
Не всегда совпадают и инфо-таксис и нео-таксис. Новый стимул притягивает, однако не всегда ясно, какую новую информацию он несет, это лишь сигнал о предположительно новой информации, но не сама эта информация. С другой стороны, инфо-таксис может отражать стремление не столько к новой, сколько к точной информации, так как приблизительная уже имеется.
Учитывая, что перечисленные таксисы не совпадают полностью, полезно сохранить весь этот список. Во время тренинга можно будет ссылаться на те таксисы, которые были открыты предшествующими группами. Несомненно, будет полезно пополнять список таксисов на каждом новом тренинге.
Одним из главных свойств живого организма является движение или ответ на раздражающий фактор. У развитых организмов движением называется мышечный акт, реализация которого достигается за счет влияния нервного импульса на мышцу. Однако у элементарных организмов движение и ответ на раздражение приобретают несколько иную форму. В общем виде эти явления объединены в понятие «таксисы». Это двигательная реакция организма, его части или отдельной органеллы в направлении раздражителя или от него. У растений аналогичную трактовку имеет термин «тропизм». Таксисы и тропизмы могут быть положительными и отрицательными.
Источники раздражения
Отрицательные химические таксисы — это активное бегство клеток или попытка отграничения от них, если вещества способны привести к их гибели. Также источником раздражения является электромагнитное излучение с различными длинами волн, жидкость, почва и другие факторы. В каждом случае таксис может быть положительным, то есть организм, его часть или отдельный его органоид, приближаются к раздражителю, или отрицательным. Отрицательные таксисы — это намеренное увеличение расстояния между организмом и раздражающим фактором.
Тропизм и таксис
Тропизм является частным примером таксиса у растений. Они имеют множество ориентиров, по отношению к которым двигаются в течение жизни или суточных циклов. К примеру, верхушки почти всех фотосинтезирующих растений обладают отрицательным геотропизмом и положительным гелиотропизмом. Это значит, что они стремятся достичь солнца с целью увеличения эффективности фотосинтеза. Растения также обладают положительным гидротропизмом, отрицательным термотропизмом.
Специфические тропизмы и таксисы
Разобравшись, что такое таксис в биологии, определение конкретных раздражителей для некоторых организмов позволяет понимать особенности их метаболизма. В частности, положительным термотропизмом обладают организмы, метаболизм которых должен протекать при высоких температурах. Также существует магнитотаксис, анемотаксис (движение в направлении воздуха), баротаксис, цитотаксис, реотаксис (в зависимости от течения в водоемах), гальванотаксис (по отношению к электрическому току). При этом таксис — это фундаментальный тип поведения одноклеточных или многоклеточных организмов. Только по отношению к ориентиру, в качестве которого выступает любой указанный выше фактор, организмы способны двигаться в живой природе.
инстинктивная форма пространственной ориентации животных, механические ориентирующие компоненты актов поведенческих, врожденные способы пространственной ориентации:
1) в сторону жизненно благоприятных условий и раздражений внешней среды (таксисы положительные);
2) прочь от неблагоприятных (таксисы отрицательные). Например, движение по направлению ко всему, что похоже на пищу, и от всего, что неприятно. У растений аналогичные реакции выражаются в изменениях направления роста и называются тропизмами.
По модальности воздействий и реакции в отношении многообразных компонент различаются:
ТАКСИСЫ
У животных с развитой н. с. и симметрично расположенными органами чувств возможен активный выбор направления передвижения и сохранение этого направления (топотаксисы). Такие Т. являются постоянными компонентами даже сложных форм поведения. Ср. Кинез.
Таксисы
Специфика. В соответствии с ними начинается движение либо по направлению к благоприятным, жизненно необходимым элементам окружающей среды (положительные таксисы), либо от неблагоприятных (отрицательные таксисы).
Фототаксисы, как реакции на свет,
Хемотаксисы на химические раздражители,
Термотаксисы на температурные изменения,
Геотаксисы на силу тяжести,
Гидротаксисы на течение жидкостей.
Для одноклеточных и многих низших многоклеточных животных характерны:
Ортотаксисы, как реакции на ускорение или замедление передвижения,
Клинотаксисы, как реакции на изменение направления передвижения на определенный угол.
Благодаря таксисам одноклеточные организмы отыскивают пищу, находят места с более благоприятными условиями обитания, а также находят особей своего вида и избегают вредоносных воздействий.
Из внутриклеточных таксисов лучше всего изучен фототаксис хлоропластов в клетках листа растения. В них содержится пигмент хлорофилл, благодаря которому на свету идет фотосинтез. Обычно в листьях, находящихся в темноте, хлоропласты расположены более или менее равномерно вдоль всех стенок клетки. На умеренном свету они перемещаются к стенкам, перпендикулярным к падающему свету. Этим достигается максимальная освещенность хлоропластов. При значительном повышении яркости света хлоропласты переходят на стенки, стоящие параллельно лучу света, и их освещенная поверхность сводится к минимуму. Биологическая значимость фототаксиса хлоропластов очевидна.
Иной механизм хемотаксиса у бактерий, который помогает им находить пищу и спасаться от вредоносных химических компонентов среды обитания. Они как бы сравнивают концентрацию вещества в данный момент с той, которая была несколько раньше. Это временной принцип. Различными опытами с использованием биохимических и генетических методов установлено, что и у бактериальной клетки имеются чувствительные для хемотаксических веществ центры. Поскольку бактерии различают изменение концентрации вещества во времени, значит, они «запоминают» ее. Возможно, что изучение хемотаксисов бактерий поможет установить механизмы памяти.
Таксисы
Общая ориентация инстинктивных движений осуществляется таксисами, которые по Лоренцу, всегда переплетаются с врожденными двигательными координациями и совместно с ними образуют единые инстинктивные реакции или цепи из нескольких таких реакций.
Таксисы – это врожденные, генетически фиксированные реакции животных на определенные агенты среды, которые играют роль направляющих ключевых раздражителей.
Таксисы отвечают на направляющие ключевые раздражители и меняют вектор протекания инстинктивной реакции, но они не способны обусловливать начало или конец инстинктивной реакции.
Таксисы обеспечивают пространственную ориентацию двигательной активности животных в сторону благоприятных или жизненно необходимых условий среды (положительные таксисы), или, наоборот, от биологически малоценных или опасных условий (отрицательные таксисы).
По характеру ориентирующих стимулов таксисы подразделяются на:
На разных уровнях эволюционного развития таксисы имеют разную степень сложности и выполняют разную функцию. Таксисы являются постоянными компонентами даже сложных форм поведения, причем высшие их формы выступают в сочетании с индивидуальным опытом животного.
Таксисы входят в поисковую фазу, как составные части поведенческого акта, где они дополняются ориентировочно-исследовательскими реакциями в результате которых животное получает информацию о факторах окружающей среды. Все это способствует достижению завершающей фазы поведенческого акта. Завершающая фаза любого поведенческого акта состоит только из инстинктивных движений и таксисов. Следует отметить, что у высших животных таксисы могут ориентировать не только инстинктивные движения всего организма, но и движения отдельных частей тела и органов. Иллюстрацией этого может служить поведение гуся при закатывании цилиндра в гнездо.
Он совершает однообразные подгребающие движения клювом. Если вместо цилиндра положить макет яйца, которое катится в разные стороны, то направления движения макета (вправо или влево) будут направляющим стимулом, заставляющим менять направление подгребающих движений, то есть вызывать разные таксисы. В качестве примеров различных таксисов могут служить:
Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.
