Развитие ребенка и надежность биологической системы

Обусловленность роста и развития полом (половой диморфизм). Половой диморфизм проявляется в особенностях обменного процесса, темпа роста и развития отдельных функциональных систем и организма в целом. Так, мальчики до начала полового созревания имеют более высокие антропометрические показатели. В период полового созревания это соотношение меняется: девочки по показателям длины и массы тела, окружности грудной клетки превосходят своих сверстников. В 15 лет интенсивность роста у мальчиков возрастает, и мальчики по антропометрическим показателям вновь опережают девочек. Этот двойной перекрест кривых возрастного изменения показателей физического развития характерен для нормального физического развития.
Одновременно наблюдается неодинаковый темп развития многих функциональных систем, особенно мышечной, дыхательной и сердечно-сосудистой. Различия имеются не только в физической работоспособности, но и в психофизиологических показателях.
Итак, наряду с общими для обоих полов закономерностями существуют различия в темпах, сроках и показателях роста и развития мальчиков и девочек. Половой диморфизм учитывается при нормировании физических нагрузок, организации образовательного процесса.
Биологическая надежность функциональных систем и организма в целом. Под биологической надежностью организма понимают такой уровень регулирования процессов в организме, при котором обеспечивается их оптимальное протекание в нормальных условиях и экстренная мобилизация резервных возможностей при действии экстремальных факторов, что обеспечивает приспособление к новым условиям, с последующим быстрым возвратом физиологических процессов к исходному состоянию.
Биологическая надежность организма достигается за счет следующих механизмов:

взаимозаменяемости органов и структур (например, у слепых людей существенно возрастает чувствительность органов слуха, обоняния, осязания);
дублирования многих процессов (выведение продуктов метаболизма осуществляется почками, кожей, легкими, желудочно-кишечным трактом);
парность органов (почки, легкие, конечности, слуховой и зрительный анализаторы);
«холодный резерв» (все органы и системы в нормальных условиях функционируют не на пределе своих возможностей, например, сердце находится в режиме сокращения только 8 часов в сутки, только 5-8% альвеол легких участвует в дыхании).

Способностью организма поддерживать функциональное состояние, обеспечивающее его сохранность, развитие, работоспособность и максимальную продолжительность жизни является адаптация. Мерой адаптации является уровень здоровья. Можно выделить несколько параметров, определяющих адаптационные возможности организма:

уровень и гармоничность физического здоровья;
резервные возможности физиологических систем;
уровень иммунной защиты и неспецифической резистентности организма;
наличие (или отсутствие) хронического заболевания, дефекта развития;
уровень морально-волевых и ценностно-мотивационных установок

Адаптация человека к условиям среды носит ярко выраженный социальный характер. Ребенок, как биосоциальное существо, прежде всего, должен приспосабливаться к действию социальных факторов и вырабатывать целесообразные поведенческие реакции для социальной микрогруппы: семья, детский сад, школа и т. д.

Детерминация процесса роста и развития факторами наследственности. Генетическая программа обеспечивает жизненный цикл индивидуального развития, последовательность переключения и дерепрессии генов, контролирующих смену периодов развития в соответствующих условиях питания и воспитания ребенка. Прежде всего это хроногены – гены, изменяющие свои функции по достижению клетками или тканями определенных этапов дифференцировки. Гены переключения детерминируют чередование фаз дифференцировки или пролиферации клеток органов растущего организма.
В настоящее время идентифицировано более 50 генов, расположенных почти во всех хромосомах (кроме половых) и называемых протоонкогенами. Они контролируют процессы нормального роста и дифференцировки клеток.
Под контролем генов находится синтез всех гормонов и факторов, регулирующих рост белков, связывающих гормоны, а также клеточных рецепторов для разных гормонов.
Важнейшее проявление генной регуляции – способность организма стабилизировать процесс роста и возвращаться к заданной программе в тех случаях, когда физическое развитие нарушается под влиянием каких-либо внешних факторов (голодание, инфекция и др.).
В процессе роста генная регуляция обмена веществ и энергии дополняется все более совершенной нейроэндокринной регуляцией, связывающей генетическую программу развития с условиями внешней среды. Благодаря взаимовлиянию генной и нейроэндокринной регуляции каждый период развития характеризуется особыми темпами физического роста, возрастными физиологическими и поведенческими реакциями.
Обусловленность роста и развития средовыми факторами. На рост и физическое развитие детей также оказывают влияние факторы внешней среды: состояние атмосферного воздуха, состав питьевой воды, величина солнечной радиации и др. Влияние природных факторов внешней среды на физическое развитие детей регулируется воздействием социальных условий жизни. Исследованиями, выполненными на кафедре гигиены детей и подростков ММА имени И.М.Сеченова, установлено, что загрязненность атмосферного воздуха различными химическими веществами неблагоприятно влияет на рост и физическое развитие подрастающего поколения. У 35% обследованных детей отмечаются задержка и дисгармоничность развития.
Процессы роста и развития не всегда зависят от биосоциальных факторов. Масса тела детей и подростков в большей степени подвержена действию факторов среды. Она преимущественно определяется количественным и качественным составом пищи, режимом питания, двигательной активностью, организацией физического воспитания.
Тип высшей нервной деятельности, сила и подвижность нервных процессов определяются генетическими факторами. Развитие моторики (сила, выносливость, быстрота), деятельность вегетативной нервной системы (частота пульса, минутный объем кровообращения, частота и глубина дыхания, ЖЕЛ, реакция на физическую нагрузку, температурное воздействие и др.) зависят от влияния факторов среды, соответственно, лучше поддаются регуляции при целенаправленном воздействии на организм ребенка.
Это необходимо учитывать при разработке мероприятий, направленных на улучшение роста, гармоничного развития охраны и укрепления здоровья подрастающего поколения.

Источник

Естественно, что организм, непрерывно взаимодействуя с окружающей средой, должен иметь механизмы, обеспечивающие его жизнеспособность в пределах широких колебаний окружающих условий. Поэтому в процессе филогенеза происходило широкое накопление жизненных возможностей, создание своеобразного резерва, который составляет так называемую биологическую надежность организма. Примером, подтверждающим высказанное положение, может служить развитие системы свертывания крови. Известно, что количество тромбина (фермента, вызывающего свертывание крови), содержащегося в 10 мл крови, достаточно для свертывания всей крови человека; в среднем в организме около 5 л крови; следовательно, тромбина одного человека вполне достаточно для превращения в сгусток крови 500 человек. Принимая во внимание, что при свертывании используется лишь часть этого фактора, нетрудно представить колоссальные резервные возможности всей системы.

Принцип надежности присущ как всему организму в целом, так и его системам (центральной нервной системе, дыхательной, пищеварительной и т.д.). Накопление биологической надежности в отдельных органах и системах идет гетерохронно. В первую очередь максимальное увеличение надежности происходит в системах, приобретающих на данном этапе развития решающее значение. Так, например, концентрация факторов, участвующих в свертывании крови, у новорожденного уже близка к уровню взрослого человека. В течение первых двух лет жизни их количество повышается в 2-3 раза. Это увеличение совпадает с периодом овладения ребенком навыками ходьбы и, несомненно, повышает биологическую надежность организма, подвергающегося на данном этапе развития возросшей угрозе травм и повреждений.

Биологическая надежность одних систем обеспечивается дублированием органов (парные почки, легкие, глаза и т.д.); других – взаимозаменяемостью (потеря зрения приводит к обострению слуха и тактильной чувствительности, позволяющей организму адаптироваться к жизненным условиям).

Важной особенностью биологической надежности является то, что в нормальных условиях организм и все его системы функционируют не на пределе своих возможностей, а сохраняют определенный резерв, который может быть использован в экстремальных ситуациях. Это обусловлено наличием избыточных элементов, участвующих в осуществлении любой функции. Так, в двух почках содержится около 2 млн нефронов, тогда как для поддержания гомеостаза внутренней среды организма вполне достаточно 400-500 тыс. единиц. Не случайно поэтому при родственной трансплантации почки донор может отдать реципиенту одну почку практически без всякого ущерба для своего здоровья. В вентиляции легких участвует лишь 15% легочной ткани, а при интенсивной физической работе – 25-30%, остальная часть легочной ткани отражает наличие избыточных элементов. В коре больших полушарий активны 4-15% нервных клеток, что свидетельствует об огромных резервных возможностях нервной системы. Следовательно, увеличение количества функционирующих элементов различных систем организма за счет привлечения резервных структур – один из важных стратегических подходов к повышению его функциональных возможностей.

Одним из факторов, обеспечивающих биологическую надежность систем, является совместное участие разных процессов, органов и регуляторных механизмов в обеспечении гомеостаза. Так, обеспечение клеток кислородом достигается согласованной работой систем дыхания, кровообращения и крови. При этом перенос кислорода кровью происходит в виде физически растворенного и химически связанного соединения. Даже сердце, которое является единственным насосом, перекачивающим кровь по кровеносной системе, имеет около 600 помощников – скелетных мышц, сокращение которых способствует продвижению крови по сосудам. Не случайно умеренные физические нагрузки оказывают благотворное влияние на работу сердца. Содержание сахара в крови регулируется большой группой гормонов: одни (глюкагон, кортизол, адреналин, соматотропин) повышают концентрацию глюкозы в крови, другие (инсулин, сома-тостатин) – понижают. Таким образом, совместная деятельность нескольких содружественных механизмов обеспечивает большую устойчивость и надежность гомеостатических систем. Этот принцип особенно наглядно проявляется при анализе работы функциональных систем организма. Каждая функциональная система для обеспечения полезного для организма результата избирательно объединяет тканевые элементы различного уровня, принадлежащие к разным анатомическим образованиям. В свою очередь, разные функциональные системы для достижения приспособительного результата могут использовать различные или одни и те же органы. Так, сердечная деятельность может усиливаться и для поддержания постоянного уровня артериального давления, и для форсированного газообмена, и для выполнения физической нагрузки, и для сохранения оптимальной температуры тела при перегревании, и т.д. То есть отдельные органы включаются в функциональные системы по принципу взаимодействия для совместного участия в достижении полезного приспособительного результата, поэтому имеется частичная взаимозаменяемость и компенсация при нарушении деятельности каких-либо органов.

Надежность биологической системы наследственно закреплена и позволяет расширять или снижать границы жизненных возможностей человека в зависимости от условий жизни. Так, закаливание организма расширяет резервные возможности температурной адаптации. Неблагоприятные экологические факторы среды приводят к нарушениям функций различных органов и систем, в том числе центральной нервной системы, что выражается в ухудшении здоровья, показателей поведения и способности к обучению.

С биологической надежностью тесно связана еще одна особенность онтогенетического развития – экономизация функций. Она заключается в том, что с возрастом в состоянии физиологического покоя снижается уровень функциональной активности всех органов, обеспечивая, таким образом, увеличение диапазона реагирования. Так, если ЧСС у новорожденного составляет 120-140 ударов в минуту, то к 10 годам она составляет 80-90, а у взрослых – 60-80. Аналогично частота дыхания у новорожденного колеблется в пределах 40-60 циклов в минуту, в 10 лет – 20, а у взрослого – 16-18. Естественно, что при интенсивной физической нагрузке увеличивается ЧСС и дыхания, которая может достигать 170-180 ударов и 30-40 циклов в минуту. Таким образом, больший прирост ЧСС и дыхания у взрослого человека свидетельствует о больших возможностях его органов и систем, т.е. увеличении резервных возможностей.

Источник

Естественно, что организм, непрерывно взаимодействуя с окружающей средой, должен иметь механизмы, обеспечивающие его жизнеспособность в пределах широких колебаний внешних условий. Поэтому в процессе филогенеза происходило накопление жизненных возможностей, создание своеобразного резерва, который составляет так называемую биологическую надежность организма. Примером, подтверждающим высказанное положение, может служить развитие системы свертывания крови. Известно, что количество тромбина (фермента, вызывающего свертывание крови), содержащегося в 10 мл крови, достаточно для свертывания всей крови человека. Принимая во внимание, что при свертывании используется лишь часть этого фактора, нетрудно представить колоссальные резервные возможности всей системы.

Принцип надежности присущ как всему организму в целом, так и его системам (ЦНС, дыхательной, пищеварительной и т.д.). Накопление биологической надежности в отдельных органах и системах идет гетерохронно. В первую очередь максимальное увеличение надежности происходит в системах, приобретающих на данном этапе развития ведущее значение. Так, например, концентрация факторов, участвующих в свертывании крови, у новорожденного уже близка к уровню взрослого человека. В течение первых 2 лет жизни их количество повышается в 2—3 раза. Это увеличение совпадает с периодом овладения ребенком навыками ходьбы и, несомненно, повышает биологическую надежность организма, подвергающегося на данном этапе развития возросшей угрозе травм и повреждений.

Биологическая надежность одних систем обеспечивается дублированием органов (парные почки, легкие, глаза и т.д.); других—взаимозаменяемостью (потеря зрения приводит к обострению слуха и тактильной чувствительности).

Важной особенностью биологической надежности является то, что в нормальных условиях организм и все его системы функционируют не на пределе своих возможностей, а сохраняют определенный резерв, который может быть использован в экстремальных ситуациях. Это обусловлено наличием избыточных элементов, участвующих в осуществлении любой функции. Так, в двух почках содержится около 2 млн нефронов, тогда как для поддержания гомеостаза внутренней среды организма вполне достаточно 400-500 тыс. единиц. Поэтому при родственной трансплантации почки донор может отдать реципиенту одну почку практически без всякого ущерба для своего здоровья. В вентиляции легких участвует лишь 15% легочной ткани, а при интенсивной физической работе —25—30%, остальная часть легочной ткани отражает наличие избыточных элементов. В коре больших полушарий активны лишь 4% нервных клеток, что свидетельствует об огромных резервных возможностях нервной системы. Следовательно, увеличение количества функционирующих элементов различных систем организма за счет привлечения резервных структур — один из важных стратегических подходов к повышению его функциональных возможностей.

Таким образом, совместная деятельность нескольких содружественных механизмов обеспечивает большую устойчивость и надежность гомеостатических систем. Этот принцип особенно наглядно проявляется при анализе работы функциональных систем организма. Каждая функциональная система для обеспечения полезного для организма приспособительного результата избирательно объединяет тканевые элементы различного уровня, принадлежащие к разным анатомическим образованиям. В свою очередь, разные функциональные системы для достижения приспособительного результата могут использовать различные или одни и те же органы. Так, сердечная деятельность может усиливаться и для поддержания постоянного уровня артериального давления, и для форсированного газообмена, и для выполнения физической нагрузки, и для сохранения оптимальной температуры тела при перегревании и т.д. То есть отдельные органы включаются в функциональные системы по принципу взаимодействия для совместного участия в достижении полезного приспособительного результата, поэтому имеется частичная взаимозаменяемость и компенсация при нарушении деятельности каких-либо органов. Например, при нарушении зрения повышается слуховая и тактильная чувствительность, позволяющая организму адаптироваться к жизненным условиям.

Надежность биологической системы наследственно закреплена и позволяет расширять или снижать границы жизненных возможностей человека в зависимости от условий жизни. Так, закаливание организма расширяет резервные возможности температурной адаптации. Неблагоприятные экологические факторы среды приводят к нарушениям функций различных органов и систем, в том числе ЦНС, что выражается в ухудшении физического и психического здоровья.

С возрастом уровень биологической надежности снижается, и тем быстрее, чем больше нарушений здорового образа жизни, стрессов, социальных потрясений и заболеваний перенес индивидуум.

С биологической надежностью тесно связана еще одна особенность онтогенетического развития — экономизация функций. Она заключается в том, что с возрастом в состоянии физиологического покоя снижается уровень функциональной активности всех органов, обеспечивая таким образом увеличение диапазона реагирования. Так, если частота сердечных сокращений (ЧСС) у новорожденного составляет 120—140 уд/мин, то к 10 годам она составляет 80—90, а у взрослых —60—80. Аналогично частота дыхания у новорожденного колеблется в пределах 40-60 циклов в мин, в 10 лет —20, а у взрослого — 16—18. Естественно, что при интенсивной физической нагрузке увеличивается ЧСС и частота дыхания, которая может достигать 170—180 ударов и 30—40 циклов в минуту. Таким образом, больший прирост ЧСС и дыхания у взрослого человека свидетельствует о больших возможностях его органов и систем, т.е. увеличении резервных возможностей.

Благодаря увеличению уровня биологической надежности в онтогенезе взрослый организм приобретает возможность жестко контролировать свои гомеостатические показатели не только в покое, но и при действии разных возмущающих факторов. Так, прием большого количества жидкости вызывает у детей уменьшение осмоляр- ности и концентрации натрия в плазме крови, тогда как у взрослых такая нагрузка не приводит к гомеостатическим сдвигам; повышение температуры окружающей среды выше 40 °С может привести к общему перегреванию и повышению температуры тела новорожденных, в то время как у взрослых включаются механизмы терморегуляции, обеспечивающие увеличение теплоотдачи, что способствует поддержанию нормальной температуры тела. Это свойство обеспечивает возможность взрослому организму более длительный промежуток времени нормально функционировать в различных неблагоприятных условиях. Поэтому в детском и старческом возрастах некомфортные условия жизни и нагрузки быстрее вызывают нарушения внутренней среды организма и создают угрозы для здоровья.

Источник