Причины существования мнимой смерти

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 12 Декабря 2014 в 01:28, курсовая работа

Краткое описание

В своем эволюционном развитии многие растительные и животные организмы приобрели своеобразные механизмы приспособления, чтобы иметь возможность пережить неблагоприятные сезоны года. В эти периоды условия их жизни резко ухудшаются в связи с нехваткой пищи, исключительно низкими или высокими температурами, высокой влажностью или засухой и прочими факторами. Многие организмы погибли бы, если не обладали бы совершенными физиологическими механизмами приспособления.

Содержание

Введение……………………………………………………………………....2

Скрытая жизнь и анабиоз

1 – История изучения анабиоза……………………………………………...4

2 – Причины существования мнимой смерти……………………………....9

3 – Анабиоз…………………………………………………………………..10

3.1 – Анабиоз у рыб………………………………………………….…13

3.2 – Анабиоз у амфибий………………………………………………14

3.3 – Анабиоз у рептилий……………………………………………...15

4 – Спячка………………………………………………………………….....16

4.1 – Спячка у рыб……………………………………………………...18

4.2 – Спячка у амфибий………………………………………………..19

4.3 – Спячка у рептилий……………………………………………….20

4.4 – Спячка у птиц…………………………………………………….21

4.5 – Спячка у млекопитающих……………………………………….22

5 – Диапауза………………………………………………………………….24

6 – Оцепенение……………………………………………………………….25

7 – Заключение……………………………………………………………….27

8 – Список литературы………………………

Вложенные файлы: 1 файл

Министерство образования и науки Российской Федерации.doc

— 211.50 Кб (Скачать файл)

Сегодня известно, что многие растительные и животные организмы при неблагоприятных условиях (замороженные или высушенные) существенно замедляют или даже полностью прекращают обмен веществ, развитие и размножение, но, несмотря на это, не погибают. При благоприятных условиях они снова восстанавливают процессы жизнедеятельности. В состоянии анабиоза живые организмы переносят сильный мороз и жару, высокое давление, глубокий вакуум, мощную радиацию, вибрации и т. п.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 – Причины существования  мнимой смерти   

 

Зимний сезон неблагоприятен для многих представителей мира животных и растений как из-за низкой температуры, так и резкого сокращения возможностей добывать пищу. В ходе эволюционного развития многие виды животных и растений приобрели своеобразные приспособительные механизмы, чтобы выжить в неблагоприятное время года. У одних видов животных возник и утвердился инстинкт создавать запасы пищи; у других выработалось другое приспособление — миграция.

Способность организмов к анабиозу рассматривается некоторыми учеными как первичное и неотъемлемое свойство самых древних структур с самого возникновения жизни. В связи с этим высказана гипотеза о том, что первичные организмы могли возникнуть не в воде, а на суше, они отличались большой устойчивостью к влиянию высоких и низких температур, высыханию, излучению. По-видимому, жизнеспособная структура, впервые возникшая на Земле, была безводной и устойчивой к теплу, холоду, излучениям, а ее функционирование началось позже при взаимодействии с водой. Способность к анабиозу является всеобщим и первичным свойством жизнеспособности структур.

Однако в процессе эволюции у многих видов животных замечен и другой совершенный физиологический механизм приспособления — способность впадать в безжизненное на первый взгляд состояние, которое у различных видов животных проявляется по-разному и имеет разные наименования (анабиоз, гибернация, гипотермия и др.). Между тем все эти состояния характеризуются заторможенностью функции жизнедеятельности организма до того минимума, который позволяет ему пережить неблагоприятные зимние условия без приема пищи.

В подобное состояние мнимой смерти впадают те виды животных, которые не в состоянии обеспечить себя пищей зимой и для них существует опасность гибели от холода и голода. И все это, выработанное в процессе эволюции, подчинено строгой природной целесообразности — необходимости сохранить вид. 
 
Способность к анабиозу имела большое значение для эволюции организмов: способствовала сохранению их при наступлении неблагоприятных условий, расселению.

 

 

 

3 – Анабиоз

 

 

Анабиоз (лат. anabiosis — оживление, от др.-греч. ανα- — «вновь» и βιος — «жизнь») - cостояние живого организма, при котором жизненные процессы настолько замедлены, что отсутствуют все видимые проявления жизни.

Анабиоз наблюдается при резком ухудшении условий существования (низкая температура, отсутствие влаги и др.). При наступлении благоприятных условий жизни происходит восстановление нормального уровня жизненных процессов. Наиболее устойчивы к высушиванию, нагреванию, охлаждению спорообразующие бактерии, грибы, простейшие (образующие цисту). У многоклеточных организмов угнетение жизнедеятельности и ее почти полная остановка вошли в нормальный цикл развития — семена, споры.

В природе анабиоз не является патентом только животных организмов. Он широко представлен и среди микроорганизмов из царства Protozoa, к которым относятся все виды бактерий и синезеленых водорослей. Анабиоз представлен и в мире растений (низших и высших). У многих микроорганизмов и видов растений природа в своем длительном эволюционном процессе развития создала прекрасное приспособление для впадения в состояние покоя или анабиоза при неблагоприятных условиях. В этом состоянии они могут переживать в течение длительного времени (для некоторых видов бактерий даже миллионы лет!) и при создании нормальных условий восстанавливать свою жизнедеятельность.

Однако, анабиоз – достаточно редкое явление. Он возможен далеко не для всех видов и является крайним состоянием покоя в живой природе. Его необходимое условие – сохранение неповрежденными тонких внутриклеточных структур (органелл и мембран) при высушивании или глубоком охлаждении организмов. Это условие невыполнимо для большинства видов, имеющих сложную организацию клеток, тканей и органов. Таким образом, способность к анабиозу - всеобщее и первичное свойство жизнеспособных тел, не реализуемое только у высших организмов вследствие усложнения их строения и формирования у них других приспособлений к воздействию неблагоприятных факторов среды. Анабиоз существенно отличается от спячки тем, что характеризуется полной приостановкой жизнедеятельности, в то время как во время спячки процессы жизнедеятельности лишь замедляются. Отличие состояния анабиоза от смерти в том, что в последнем случае структуры клетки разрушаются и не могут возобновить свое функционирование. 
   

Способность к анабиозу обнаруживается у видов, имеющих простое или упрощенное строение и обитающих в условиях резкого колебания влажности (пересыхающие мелкие водоемы, верхние слои почвы, подушки мхов и лишайников и т. п.).

 

  Анабиоз может быть «вынужденным» (анабиоз мхов и лишайников в жаркое время суток) и «сезонным» (анабиоз спор микроорганизмов, семян высших растений). В основе анабиоза всегда лежит процесс уменьшения содержания в клетках биологически активной свободной воды в результате: высыхания организма; глубокого охлаждения организма (биологически активная свободная вода переходит в формы, подобные льду); помещения в среду с высокой концентрацией солей (вода выходит из клетки в окружающую среду). При этом если в среднем содержание воды составляет порядка 75-85% массы организма, то в состоянии анабиоза оно снижается до 6-9%. Например, при созревании зерновки пшеницы содержание воды падает от 70-75% до 15-20%, влажность зеленого мха кукушкина льна в сухие дни понижается до 9%. 
 

По мнению П. Ю. Шмидта, в своей основе явление анабиоза охватывает два основных состояния: 
1) анабиоз при высушивании — непосредственное высыхание живых организмов. Тесно связан с этим явлением и осмотический анабиоз — этот своеобразный процесс обезвоживания животных организмов, обитающих в морской воде. В известной степени связана с анабиозом при высушивании и летняя спячка животных вследствие уменьшения количества воды в теле из-за усиленного испарения и недостатка воды в жарких пустынных областях; 
2) анабиоз при замерзании — извлечение воды из живого организма вследствие его замерзания, сопровождающееся различными неблагоприятными изменениями при образовании льда. 
К такому состоянию принадлежит явление зимней спячки у млекопитающих. При их высокой организации и постоянной температуре тела подавление жизнедеятельности у них более сложное, но все же его трудно резко разграничить с анабиозом при замерзании.

 

 

    Помимо уменьшения содержания воды в организмах, в состоянии анабиоза происходят и другие изменения: уменьшаются размеры тела, оно становится более плотным; загустевает и уплотняется цитоплазма; органоиды клеток приобретают твердое состояние; ферменты теряют активность; в клетках накапливается глицерин, предохраняющий клетки от чрезмерной деформации при высыхании и растворяющий вредные вещества, концентрирующиеся в клетке вследствие испарения из нее воды; на поверхности клеток образуются плотные оболочки, защищающие содержимое клеток; полностью прекращаются реакции обмена веществ. 

При анабиозе организм не растет, не развивается, не стареет. Благодаря этому продолжительность существования организма возрастает во много раз. Продолжительность анабиоза у разных организмов различается: семена многих растений находятся в состоянии анабиоза от конца одного вегетационного периода до другого; мхи и лишайники- от жарких часов суток до повышения влажности воздуха. Установлена жизнеспособность спор аэробной бактерии в мясных консервах, приготовленных примерно 114 лет назад, а также бактерий, образующих споры, в сухой почве в течение 300 лет. При исследовании толщи древнего ледника Центральной Антарктики были обнаружены жизнеспособные микроорганизмы в горизонтах, возраст которых составляет примерно от 8 000 до 13 000 лет. На Аляске в слое замерзшего ила рядом с когтями леммингов, пролежавшими около 15 000 лет, найдены всхожие семена люпина.

 

Типичным примером анабиоза при высушивании служит так называемая скрытая жизнь семян многих растений, которые могут в сухом состоянии сохранять всхожесть 50 лет и более.

 

Беспозвоночные — гидры, черви, усоногие раки, водные и наземные моллюски, некоторые насекомые, а из позвоночных — земноводные и пресмыкающиеся могут терять 1/2 и даже 3/4 заключенной в их теле воды, впадая в состояние анабиоза, а затем оживать снова. 
Если процесс дегидратации идет с нарушением структуры живого белка, то происходит его денатурация (свертывание), и тогда восстановление жизненных процессов становится невозможным.

 

В настоящее время известно, что существуют некоторые виды бактерий, которые, попадая в неблагоприятные для них условия жизни, превращаются в стойкие образования с плотной многослойной оболочкой, называемые спорами. Это крайне обезвоженные клетки с толстой оболочкой. Такие спорообразующие бактерии преимущественно представляют собой бациллы и клостридии (принадлежащие к семейству Bacillaceae). За длительный эволюционный процесс они выработали прекрасный способ выживания при неблагоприятных для жизни условиях. При помощи спорообразования они повышают свою устойчивость к физическим, химическим и биологическим факторам внешней среды, сохраняясь в анабиотическом состоянии на протяжении многих лет. Они выдерживают даже высушивание в вакууме, очень низкие и высокие температуры (погибают лишь при 120°С). Позже, попадая в подходящие для них условия жизни, они снова возвращали свою жизнедеятельность и болезнетворное действие, становясь причиной опасных заболеваний животных и человека. Спорообразующие возбудители сибирской язвы, ботулизма, столбняка, злокачественных опухолей, газовой гангрены и др., впадая в анабиотическое состояние, долгие годы сохраняют свою жизнеспособность. Этим объясняется затухание на известный период и внезапное проявление некоторых заболеваний у животных. Известны так называемые мертвые поля, где в прежние времена зарывали в землю животных, погибших от сибирской язвы (сейчас их трупы сжигают). Через какой-то отрезок времени люди при распахивании земли или животные на пастбищах могли заразиться (болезнь является зоонозом, т. е. общей для животных и людей). А споры столбняка не погибают даже при температуре, близкой к абсолютному нулю. Стоит только их разморозить, и жизнь снова возвращается к ним. 

Как показали опыты по охлаждению насекомых и других мелких животных до t°—90—160° и сперматозоидов кролика до t°—78—183°, оживление животных, впавших в состояние анабиоза, наступает только тогда, когда тканевые жидкости остаются при низкой температуре в переохлажденном, т. е. жидком, состоянии. Это возможно и при мгновенном переходе воды в стекловидную аморфную массу, вследствие чего протоплазма не разрушается. При образовании кристаллов льда, разрушающих структуру клеток и белковых молекул, оживление невозможно. 
Явление анабиоза при высушивании и низкой температуре широко распространено среди микроорганизмов. Наиболее стойки к высушиванию, охлаждению и нагреванию спорообразующие бактерии, а также грибки. Споры сибиреязвенной палочки долгие годы не теряют жизнеспособности ни в сухой почве степей и пустынь, ни в замерзшей почве арктической тундры. Многие бактерии, не образующие спор, переносят длительное охлаждение до t° ниже 0°, что позволяет выделять их чистые культуры из трупов и других объектов, в которых при обычных условиях развивается и другая микрофлора. Стойки к высыханию и охлаждению некоторые виды патогенных фильтрующихся вирусов. Явление анабиоза при высушивании и охлаждении используют при изготовлении сухих живых вакцин, длительном сохранении штаммов бактерий, вирусов и клеток опухолей, консервировании тканей для трансплантации. При сохранении микробов, высушенных вместе со специальной средой при низкой температуре, иммунизирующие свойства вакцин не теряются в течение нескольких месяцев и даже лет. Чистые культуры вирусов также сохраняют длительный срок в подсушенных и замороженных тканях восприимчивых животных.

 

 

 

 

3.1 - Анабиоз у рыб.

 

 

Теплолюбивые рыбы (карп, карась, толстолобик и др.) впадают в анабиоз при сильном похолодании. Холодолюбивые (лососи, форель, налим и др.), наоборот, при повышении температуры воды. Некоторые рыбы способны приостанавливать жизнедеятельность и в период засухи, при сильном обмелении водоемов.

Пресноводные рыбы средней полосы России — щука, плотва, окунь способны жить при температуре воды от 3 до 30 градусов Цельсия.

Рекордсменом же можно считать карася, который выживает в прудах, промерзающих до самого дна, и не погибает, если вода прогревается до 40 градусов Цельсия. 
 
На Чукотке и Аляске обитает удивительная рыбка даллия. Зимой в тех местах морозы достигают 45 градусов. Болота и речки промерзают насквозь. Вместе с ними замерзает и даллия. Однако весной, когда северные водоемы оттаивают, далия оживает и за короткое полярное лето успевает подготовиться к нересту и отметать икру. 
 
В анабиоз могут впадать многие рыбы. Замороженные до отвердевания окунь, налим и некоторые другие рыбы при медленном размораживании начинают оживать и ведут себя как совершенно здоровые рыбы. Важно, чтобы не замерзали кровь рыбы и их жабры.

В замороженном состоянии рыба может находиться только определенный срок. Явление анабиоза можно использовать для транспортировки на большие расстояния живой рыбы. Для этого необходимо разработать режимы замораживания и последующего возвращения разных видов рыб к жизни.

 

3.2 - Анабиоз у амфибий.

 

 

Находясь в состоянии анабиоза, амфибии резко сокращают потребление кислорода. Так, наши северные лягушки свыше семи месяцев в году проводят на дне водоемов, зарываются в ил. Они довольствуются предельно малым количеством потребляемого кислорода, которого в толще ила совсем немного, и кожного дыхания оказывается вполне достаточно.

 

Но все это мизерное потребление пищи, воды, кислорода не может продолжаться длительное время. Лишь в лучшем случае несколько лет. 

 

Самое длительное состояние анабиоза, по сведениям отечественных ученых, продолжалось около сотни лет. На севере нашей страны из глубины 11 метров была извлечена глыба льда, в которой находился вмерзлый в лед тритон — углозуб. При осторожном оттаивании тритон ожил, нормально питался мухами и тараканами. Возраст льда, из которого он был вынут, определялся в 100 лет.

 

 

 

3.3 Анабиоз у рептилий.

 

 

Пресмыкающиеся, живущие в северных районах с низкой температурой или наоборот, в южных районах с высокой температурой, также могут впадать в состояние анабиоза.

 

Змеи собираются вместе, образуя змеиный клубок, как и при спячке. Ящерицы прячутся под камнями или зарываются в песок, где и пережидают неблагоприятные условия.

Информация о работе Причины существования мнимой смерти