Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 11 клас. Задорожний - Нова програма

§ 7. Рефлекси

Поміркуйте

  • Для того, щоб жити, людина повинна дихати.
  • І дихає вона навіть уві сні та у випадках утрати свідомості. Як їй вдається це робити?

Згадайте

  • Нейрон
  • Синапс
  • Нервовий імпульс
  • Рефлекс

М'язова і нервова системи у відповідь на подразнення

Сенсорні системи тварин сприймають сигнали від різних подразників. А відповідь на них забезпечують м'язова і нервова системи. Значення цих систем дуже велике. Саме ефективна реакція на подразнення забезпечує організму тварини безпеку і дозволяє йому ефективно знаходити їжу та контактувати з особинами свого та інших видів.

Основним завданням нервової системи є швидка обробка інформації від сенсорних систем та вироблення рішення стосовно дій тварини в певній ситуації. М'язова система здійснює ці дії згідно із сигналами нервової системи.

Слід зазначити, що ефективність реагування нервової і м'язової систем на подразнення зростала в процесі еволюції. У тварин із більш складною будовою цих систем (наприклад, у хребетних) це наочно видно на прикладі їхньої здатності до регенерації. У земноводних здатність до регенерації в разі пошкодження кінцівок суттєво вища, ніж у ссавців такого ж розміру. І тритони, і пуголовки жаб можуть успішно відрощувати втрачені кінцівки.

А у ссавців (мишей, пацюків тощо) такої здатності немає. Вона їм просто не потрібна, тому що їхні нервова і м'язова системи відповідають на подразнення суттєво краще, ніж ці ж системи земноводних. Тому їм легше уникнути ситуації, яка стане причиною втрати кінцівки. І організм не має потреби у витрачанні ресурсів на систему регенерації.

Рефлекси та рефлекторні дуги

Найпростішою реакцією нервової системи на подразнення є рефлекс. Рефлекси можуть бути як окремими реакціями на певні подразники, так і частиною більш складних процесів, які відбуваються в нервовій системі, таких як, наприклад, інстинкти.

Як ви вже знаєте, рефлекс є несвідомою реакцією організму на подразнення, яка відбувається за участі нервової системи. Головною перевагою рефлексів як відповіді на подразнення є швидкість. У разі виникнення рефлексу обробка інформації мінімальна і займає дуже мало часу. Тому реакція на подразнення може бути майже миттєвою.

Для здійснення рефлексу в організмі тварини утворюються функціональні структури — рефлекторні дуги (мал. 7.1). До складу рефлекторної дуги входять нейрони нервової тканини, які з'єднують між собою рецептори сенсорних систем і робочі органи, котрі й забезпечуютьвідповідь на подразнення.

У більшості випадків рефлекторні дуги складаються з п'яти елементів: рецептора, трьох нейронів — чутливого, проміжного і моторного — та робочого органа. Чутливий нейрон сприймає сигнал від рецепторів сенсорної системи і передає його до центральної нервової системи. У ссавців це спинний (частіше) або головний мозок. У мозку сигнал від чутливого нейрона передається до проміжного нейрона. Проміжний нейрон передає сигнал далі на моторний нейрон. Моторний нейрон пересилає сигнал на робочий орган — це зазвичай м'яз, а в деяких випадках секреторна тканина. Після отримання сигналу робочий орган виконує потрібну дію (наприклад, м'яз скорочується).

Мал. 7.1. Схема рефлекторної дуги

У деяких випадках у рефлекторній дузі проміжний нейрон може бути відсутнім, а сигнал передається безпосередньо з чутливого на моторний нейрон. Але контакт чутливого і моторного нейронів і в цьому випадку відбувається в межах центральної нервової системи або у вузлах вегетативної нервової системи. Кількість проміжних нейронів може бути більшою, ніж один. Для складних рефлексів це може бути досить велика група нейронів.

Безумовні рефлекси

Вам уже відомо, що рефлекси поділяються на дві великі групи: безумовні та умовні. Безумовні рефлекси є спадковими і проявляються в усіх представників виду. Ці рефлекси є адаптацією до ситуацій, які постійно виникають упродовж життя організмів певного виду. І реагувати на такі ситуації організм повинен цілком визначеним чином.

Наприклад, у мавп (у тому числі й людини) важливу роль у функціонуванні ока відіграє кількість світла, яка потрапляє на сітківку. Надто велика кількість може пошкодити рецептори, а надто мала не дасть змогу бачити. Тому існує система регулювання потоку світла в око шляхом зміни діаметра зіниці, крізь яку світло проходить. Регулюється розмір зіниці за допомогою безумовного рефлексу. За умови збільшення освітленості розмір зіниці зменшується, а в разі зменшення — збільшується (мал. 7.2).

Мал. 7.2. Безумовний рефлекс — зміна розміру зіниці в разі зміни освітлення

Безумовні рефлекси поділяють на кілька груп залежно від функцій, які вони виконують. Дихальні рефлекси (чхання, кашель) видаляють із дихальних шляхів сторонні предмети або слиз, захисні рефлекси (відсмикування кінцівки або відбігання при больових відчуттях) рятують у небезпечних ситуаціях, орієнтувальні (повертання голови на звук) полегшують оцінку ситуації для прийняття рішення тощо.

Умовні рефлекси

Умовні рефлекси не є спадковими і поширені не в усіх представників виду. Вони виробляються у процесі життєдіяльності тварин. Ці рефлекси допомагають адаптуватися до конкретних умов існування, у яких живе ця особина. Вони дуже важливі в мінливих умовах, дають переваги в ситуаціях, які цьому видові раніше не траплялися. Ці рефлекси утворюються за участі вищих відділів центральної нервової системи.

Для вироблення умовного рефлексу необхідне поєднання двох подразників — умовного, або байдужого, який не впливає на життєдіяльність тварини, і безумовного, який вмикає один із безумовних рефлексів.

Так, у дослідах І. П. Павлова перед годівлею собак лунав дзвоник. Після цього тварини отримували їжу і в них починала виділятися слина. У цьому випадку виділення слини є безумовним рефлексом, який вмикає вигляд їжі (безумовний подразник). А дзвінок перед початком годування є умовним подразником, бо на життєдіяльність собаки ніяк не впливає. Через деякий час після неодноразових повторень дзвінка перед годуванням у собак слина починала виділятися одразу після дзвінка ще до того, як вони бачили їжу. У них виробився умовний рефлекс на дзвоник.

Ключова ідея

Рефлекс — це реакція нервової і м'язової систем на подразнення, яка відбувається за участі центральної або вегетативної нервової системи. Рефлекси можуть бути безумовними і умовними. Безумовні рефлекси є спадковими і трапляються у всіх особин виду. В окремих особин умовні рефлекси виробляються протягом життя.

Запитання та завдання

1. Які недоліки в забезпеченні життєдіяльності тварин можуть бути в безумовних рефлексів? 2. Які приклади безумовних і умовних рефлексів можна спостерігати в домашніх тварин?