Организм как биологическая система

6. Физиологические системы организма.  

Физиологические системы организма -  костная (скелет человека), мышечная, кровеносная, дыхательная, пищеварительная, нервная, система крови,  желез внутренней секреции,  анализаторов и др.         

Кровь — жидкая ткань, циркулирующая в кровеносной системе и обеспечивающая жизнедеятельность клеток и тканей организма в качестве органа и физиологической системы. Она состоит из плазмы (55—60%) и взвешенных в ней форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов, тромбоцитов и других веществ (40—45%) и имеет слабощелочную реакцию (7,36 РН).

Общее количество крови составляет 7—8% массы тела человека. В покое 40—50% крови выключено из кровообращения и находится в «кровяных депо»: печени, селезенке, сосудах кожи, мышцах, легких. В случае необходимости (например, при мышечной работе) запасной объем крови включается в кровообращение и рефлекторно направляется к работающему органу. Выход крови из «депо» и ее перераспределение по организму регулируется  центральной нервной системой (ЦНС).

Потеря человеком более 1/3 количества крови опасна для жизни. В то же время уменьшение количества крови на 200—400 мл (донорство) для здоровых людей безвредно и даже стимулирует процессы кроветворения. Различают четыре группы крови (I, II, III, IV). При спасении жизни людей, потерявших много крови, или при некоторых заболеваниях делают переливание крови с учетом группы. Каждый человек должен знать свою группу крови.      

Сердечно-сосудистая  система.       Сердце  — главный орган кровеносной системы — представляет собой полый мышечный орган, совершающий ритмические сокращения, благодаря которым происходит процесс кровообращения в организме. Сердце — автономное, автоматическое устройство. Однако его работа корректируется многочисленными прямыми и обратными связями, поступающими от различных органов и систем организма. Сердце связано с центральной нервной системой, которая оказывает на его работу регулирующее воздействие.    

 Сердечно -  сосудистая система состоит из большого и малого круга  кровообращения. Левая половина сердца обслуживает большой круг кровообращения, правая – малый.       

 Пульс - волна колебаний, распространяемая  по эластичным стенкам артерий  в результате гидродинамического  удара порции крови, выбрасываемой  в аорту под давлением при  сокращении левого желудочка. Частота пульса соответствует частоте сокращений сердца. Частота пульса в покое (утром, лежа, натощак) оказывается ниже из-за увеличения мощности каждого сокращения. Урежение частоты пульса увеличивает абсолютное время паузы для отдыха сердца и для протекания процессов восстановления в сердечной мышце. В покое пульс здорового человека равен 60—70 удар/мин. 

Кровяное давление создается силой  сокращения  желудочков сердца и упругостью стенок  сосудов. Оно измеряется в плечевой артерии. Различают максимальное   (систолическое) давление, которое создается во время сокращения левого желудочка (систолы), и минимальное (диастолическое) давление, которое   отмечается   во   время  расслабления левого желудочка (диастолы).    В норме у здорового человека в возрасте 18—40 лет в покое кровяное давление  равно   120/70  мм   ртутного ст. (120  мм систолическое давление, 70  мм - диастолическое). Наибольшая величина кровяного давления наблюдается в аорте. По мере удаления от сердца кровяное давление оказывается все ниже. Самое низкое давление наблюдается в венах при впадении их в правое предсердие. Постоянная разность давления обеспечивает непрерывный ток крови по кровеносным сосудам (в сторону пониженного давления).  

Дыхательная система.   Дыхательная система включает  в себя носовую полость, гортань, трахею, бронхи и лёгкие. В процессе дыхания из атмосферного воздуха через альвеолы легких в организм постоянно поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ.  Процесс дыхания – это целый комплекс физиологических и биохимических процессов, в реализации которых  участвует не только дыхательный аппарат, но и система кровообращения. Углекислый газ из клеток тканей поступает в кровь, из крови – в лёгкие, из лёгких – в атмосферный воздух.  

Система пищеварения и выделения. Пищеварительная система состоит из ротовой полости, слюнных желёз, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, печени и поджелудочной железы. В этих органах пища механически и химически обрабатывается, перевариваются поступающие в организм пищевые вещества и всасываются продукты пищеварения.  

Выделительную систему образуют почки, мочеточники и мочевой пузырь,  которые обеспечивают выделение из организма с мочой вредных продуктов обмена веществ (до 75%). Кроме того, некоторые продукты обмена выделяются через кожу, легкие (с выдыхаемым воздухом) и через желудочно-кишечный тракт. С помощью почек в организме поддерживается кислотно-щелочное равновесие (РН), необходимый объем воды и солей, стабильное осмотическое давление.  

Нервная система. Нервная система состоит из центрального  (головной и спинной мозг) и периферического отделов (нервов, отходящих от головного и спинного мозга и расположенных на периферии нервных узлов). Центральная нервная система координирует деятельность различных органов и систем организма и регулирует эту деятельность в условиях изменяющейся внешней среды по механизму рефлекса. Процессы, протекающие в центральной нервной системе, лежат в основе всей психической деятельности человека. 

Головной мозг представляет собой скопление огромного количества нервных клеток. Строение головного мозга несравнимо сложнее строения любого органа человеческого тела. 

 Спинной мозг лежит в спинно-мозговом  канале, образованном дужками позвонков. Первый шейный позвонок – граница  спинного мозга сверху, а граница  снизу -  второй поясничный позвонок. Спинной мозг делится на пять отделов с определённым количеством сегментов: шейный, грудной, поясничный, крестцовый и копчиковый. В центре спинного мозга имеется канал, заполненный спинномозговой жидкостью.

Вегетативная нервная система – специализированный отдел нервной системы, регулируемый корой больших полушарий. Она подразделяется на симпатическую и парасимпатическую системы. Деятельность сердца, сосудов, органов пищеварения, выделения, регуляция обмена веществ, термообразования, участие в формировании эмоциональных реакций – все это находится в ведении симпатической и парасимпатической нервной системы и под контролем высшего отдела центральной нервной системы. 

7. Двигательная активность человека и взаимосвязь физической и умственной деятельности 

Двигательная активность человека характеризуется различными  актами: сокращением мышц сердца, передвижением тела в пространстве, движением глазных яблок, глотанием, дыханием, а также двигательным компонентом речи, мимики.

Существует два основных вида трудовой деятельности человека – физический и умственный труд.  

Физический труд - это вид деятельности человека, особенности которой определяются комплексом факторов, отличающих один вид деятельности от другого, связанного с наличием каких-либо климатических, производственных, физических, информационных и тому подобных факторов. Выполнение физической работы всегда связано с определенной тяжестью труда, которая определяется степенью вовлечения в работу скелетных мышц и отражающая физиологическую стоимость преимущественно физической нагрузки. По степени тяжести различают физически легкий труд, средней тяжести, тяжелый и очень тяжелый. 

Умственный труд - это деятельность человека по преобразованию сформированной  действительности путем создания новых понятий, суждений, умозаключений, а на их основе — гипотез и теорий. Результат умственного труда — научные и духовные ценности или решения, которые посредством управляющих воздействий на орудия труда используются для удовлетворения общественных или личных потребностей.  

Одна из важнейших характеристик личности — интеллект. Условием интеллектуальной деятельности и ее характеристикой служат умственные способности, которые формируются и развиваются в течение всей жизни. Интеллект проявляется в познавательной и творческой деятельности, включает процесс приобретения знаний, опыт и способность использовать их на практике.        

 Другой, не менее важной стороной  личности является эмоционально-волевая  сфера, темперамент и характер. Возможность  регулировать формирование личности  достигается тренировкой, упражнением  и воспитанием. А систематические  занятия физическими упражнениями, и тем более учебно-тренировочные занятия в спорте, оказывают положительное воздействие на психические функции, с детского возраста формируют умственную и эмоциональную устойчивость к напряженной деятельности.     

 Умственная деятельность будет  в меньшей степени подвержена  влиянию неблагоприятных факторов, если целенаправленно применять средства и методы физической культуры (например, физкультурные паузы, активный отдых и т.п.).

Учебный день студентов насыщен значительными умственными и эмоциональными нагрузками. Вынужденная рабочая поза, когда мышцы, удерживающие туловище в определенном состоянии, долгое время напряжены, частые нарушения режима труда и отдыха, неадекватные физические нагрузки — все это может служить причиной утомления, которое накапливается и переходит в переутомление. Чтобы этого не случилось, необходимо один вид деятельности сменять другим. Наиболее эффективная форма отдыха при умственном труде — активный отдых в виде умеренного, физического труда или занятий физическими упражнениями.       

Занятия физическими упражнениями заметно влияют на изменение умственной работоспособности  у студентов первого курса, в меньшей степени у студентов второго и третьего курсов. Первокурсники больше утомляются в процессе учебных занятий в условиях адаптации к вузовскому обучению. Поэтому для них занятия по физическому воспитанию — одно из важнейших средств адаптироваться к условиям жизни и обучения в вузе.

Большое профилактическое значение имеют и самостоятельные занятия студентов физическими упражнениями в режиме дня. Ежедневная утренняя зарядка, прогулка или пробежка на свежем воздухе благоприятно влияют на организм, повышают тонус мышц, улучшают кровообращение и газообмен, а это положительно влияет на повышение умственной работоспособности студентов. Важен активный отдых в каникулы: студенты после отдыха в спортивно-оздоровительном лагере начинают учебный год, имея более высокую работоспособность.

Однако при увеличении физической или умственной нагрузки, объема информации, а также интенсификации многих видов деятельности в организме развивается особое состояние, называемое утомлением.

Утомление - это функциональное состояние, временно возникающее под влиянием продолжительной и интенсивной работы и приводящее к снижению ее эффективности. Утомление проявляется в том, что уменьшается сила и выносливость мышц, ухудшается координация движений, возрастают затраты энергии при выполнении работы одинакового характера, замедляется скорость переработки информации, ухудшается память, затрудняется процесс сосредоточения и переключения внимания, усвоения теоретического материала. Утомление связано с ощущением усталости,  и в то же время оно служит естественным сигналом возможного истощения организма и предохранительным биологическим механизмом, защищающим его от перенапряжения. Утомление, возникающее в процессе упражнения, это еще и стимулятор, мобилизующий как резервы организма, его органов и систем, так и восстановительные процессы.

Утомление наступает при физической и умственной деятельности. Систематическое выполнение работы на фоне недовосстановления, непродуманная организация труда, чрезмерное нервно-психическое и физическое напряжение могут привести к переутомлению, а следовательно, к перенапряжению  нервной системы, обострениям сердечно-сосудистых заболеваний, гипертонической и язвенным болезням, снижению защитных свойств организма. Умственное переутомление особенно опасно для психического здоровья человека, так как оно связано со способностью центральной нервной системы долго работать с перегрузками, а это в конечном итоге может привести к развитию запредельного торможения, к нарушению слаженности взаимодействия вегетативных функций.

Устранить утомление возможно, повысив уровень общей и специализированной тренированности организма. 

Восстановление - процесс, происходящий в организме после прекращения работы и заключающийся в постепенном переходе физиологических и биохимических функций к исходному состоянию. Время, в течение которого происходит восстановление физиологического статуса после выполнения определенной работы, называют  восстановительным периодом.

Функции различных систем организма восстанавливаются не одновременно. К примеру, после длительного бега первой возвращается к исходным параметрам функция внешнего дыхания (частота и глубина); через несколько часов стабилизируется частота сердечных сокращений и артериальное давление; показатели же сенсомоторных реакций возвращаются к исходному уровню спустя сутки и более; у марафонцев основной обмен восстанавливается спустя трое суток после пробега.

Рационально сочетать нагрузки и отдых необходимо для того, чтобы сохранить и развить активность восстановительных процессов. Дополнительными средствами восстановления могут быть факторы гигиены, питания, массаж, биологически активные вещества (витамины). Главный критерий положительной динамики восстановительных процессов — готовность к повторной деятельности, а наиболее объективным показателем восстановления работоспособности служит максимальный объем повторной работы.        

 Чтобы ускорить процесс восстановления, в спортивной практике используется  активный отдых, т.е. переключение  на другой вид деятельности. Утомленная конечность восстанавливается ускоренно не при пассивном отдыхе, а при работе другой конечностью.       

Биологические ритмы и работоспособность.     Биологические ритмы присущи всем живым организмам. Они характеризуются периодом, амплитудой, фазой,  и делятся на  экзогенные (вызванные воздействием окружающей среды) и эндогенные (обусловленные процессами в самой живой системе).