Процесс адаптации организма (биосистемы) к среде и его исходы развиваются во времени. На рис. 3.9 представлена одна из возможных моделей адаптации. Схема иллюстрирует, каким образом биосистема (организм) из адекватных условий среды, к которым она приспособлена (канал 1), попадает в неадекватные условия (канал 2).
Рис. 3.9. Схема, иллюстрирующая переход организма (биосистемы) из одних условии среды в другие
После некоторого временного пребывания в этих условиях организм (биосистема) снова оказывается в адекватных условиях среды (канал 3). При этом возможны следующие исходы:
1. Сохранность системы (биосистемы, организма).
2. Выход с прогрессивными изменениями.
3. Дефект системы:
а) во входе в канал;
б) в канале;
в) сразу после выхода;
г) после выхода через определенный срок;
д) укорочение срока полноценной жизни.
4. Гибель системы:
а) во входе в канал;
б) в канале;
в) сразу после выхода;
г) через некоторое время после выхода.
5. Влияние на потомство:
а) потомство с дефектом (генетическим, негенетическим);
б) гибель потомства.
Анализ последствий воздействия ионизирующей радиации на живой организм в полной мере подтверждает эту модель.
Классифицируя процессы адаптации, необходимо учитывать ряд обстоятельств, среди которых можно выделить:
- факторы среды (физические, химические, психические, бактериально-вирусные);
- свойства организма и жизненный период (детский, старческий, мужской, женский, национальные особенности);
- характер адаптационных перестроек в различных системах биорегуляции (нервная, гормональная, иммунная и др.) и по всем уровням гомсостатических систем (сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и т.д.);
- уровень организации биосистемы: орган, микрорайон, клетки, молекулы.
Биофизические механизмы рассматривают начиная с молекулярного и клеточного уровня организации и кончая организменным.
В физиологии под адаптацией понимают изменение чувствительности органов под влиянием действия раздражителя. В этом случае выделяют два типа адаптации — негативную и позитивную. Первая включает два случая:
полное исчезновение ощущения в процессе продолжительного действия раздражителя;
притупление ощущения под влиянием действия сильного раздражителя.
Примером позитивной адаптации является, в частности, увеличение чувствительности глаза под влиянием пребывания в темноте.
Установлено, что интенсивность ощущения пропорциональна логарифму силы раздражителя; или, иначе, при возрастании силы раздражителя в геометрической прогрессии интенсивность ощущения увеличивается в арифметической прогрессии. Математически это выражение выглядит так:
где S — интенсивность ощущения; У — сила раздражителя; К и С — константы.
Такое выражение называется законом Вебера — Фехнера, и его относят к одному из основных психофизиологических законов. Этот закон отражает количественное соотношение между изменениями параметров сенсорных стимулов и ощущениями и показывает, что разностная чувствительность относительна, а не абсолютна. Следовательно, отношение добавочного раздражителя к основному должно быть величиной постоянной.
Порог различия характеризуется относительной величиной, постоянной для данного анализатора. Для зрительного анализатора это отношение составляет 1/100, для слухового — 1/10, для тактильного — 1/30 (только для раздражителей средней силы).
Установлено, что закономерности, аналогичные уравнению Вебера — Фехнсра, реализуются для многих адаптивных систем. Это находит свое выражение в графическом виде (рис. 3.10). На рис. 3.10, отражающем зависимость реакции от стимула для управляемых (адаптивных) систем, область ab является областью действия отрицательной обратной связи. Эта область называется гомокинетическим (гомеостатическим) плато и отражает зависимость, аналогичную выражению (3.1). Ниже точки а и выше точки b лежат области действия положительных обратных связей в анализируемой системе.
Рис. 3.10. Графическая зависимость сопротивления адаптивной системы управлению от величины управляющих воздействий [R — реакция (сопротивление системы управлению); S — стимул (управляющее воздействие)]
Движение по ним ведет в конечном счете к разрушению системы. Точки а и b применительно к экологическим системам называются экологическими порогами. Их установление и оценка очень важны для решения практических задач прикладной экологии.
Если совместить кривую толерантности (см. рис. 3.7) с кривой зависимости S-R (см. рис. 3.10), то можно увидеть,что область экологического оптимума совпадает с гомокинетическим (гомеостатическим) плато, а область экологической неустойчивости совпадает с областями экологических порогов.