Закономерности роста и развития организма

Глава I Общие закономерности роста и развития детей и подростков

Закономерности роста и развития организма §2. Возрастная периодизация

Закономерности роста и развития организма

Организм как целое. Организм человека представляет собой сложнейшую систему иерархически (соподчиненно) организован­ных подсистем и систем, объединенных общностью строения и вы­полняемой функцией. Элементом системы является клетка. В ор­ганизме человека более 100 триллионов клеток. Клетки представ­ляют собой, в свою очередь, микросистему, отличающуюся слож­ной структурно-функциональной организацией и многосторонним взаимодействием с другими клетками. Совокупность клеток, сход­ных по происхождению, строению и функции, образует ткань. Основные типы тканей: эпителиальная, соединительная, костная, мышечная и нервная. Каждая из тканей выполняет определенную функцию и обладает специфическими свойствами. Характерным свойством мышечной ткани является сократимость, нервной тка­ни — возбудимость и проводимость.
Ткани образуют органы. Органы занимают в теле постоянное положение, имеют особое строение и выполняют определенную функцию. Так, сердце играет роль насоса и обеспечивает поступ­ление крови во все органы и ткани; почки осуществляют выделе­ние конечных продуктов обмена веществ; легкие осуществляют газообмен организма с внешней средой, обеспечивая организм кислородом, и т. д. Орган состоит из нескольких видов тканей, но одна из них всегда преобладает и определяет его главную, веду­щую функцию.
Органы, совместно выполняющие определенную функцию, об­разуют систему органов. Например, слюнные железы, желудок, печень, поджелудочная железа, кишечник объединены в систему пищеварения, сердце и сосуды — в систему кровообращения.
Деятельность всех структур организма, начиная с клетки я кончая системой органов, согласованна и подчинена единому це­лому. Каждая структурная единица вносит свой вклад в функционирование организма, но организм — не сумма отдельных структур, а единое целое и как целое приобретает свои особые свойства, осуществляет свою жизнедеятельность и взаимодейству­ет со средой.
Единство организма и среды. Функции целостного организма осуществляются только при тесном взаимодействии со средой. Организм реагирует на среду и использует ее факторы для своего существования и развития. Основоположник отечественной физио­логии И. М. Сеченов в научное определение организма включал и среду, влияющую на него. Физиология целостного организма изучает не только внутренние механизмы регуляции физиологи­ческих процессов, но и механизмы, обеспечивающие взаимодейст­вие и единство организма с окружающей средой.
Гомеостаз и регуляция функций в организме. Все процессы жизнедеятельности организма могут осуществляться только при условии сохранения относительного постоянства внутренней среды организма. К внутренней среде организма относят кровь, лимфу и тканевую жидкость, с которой клетки непосредственно сопри­касаются.
Способность сохранять постоянство химического состава и фи­зико-химических свойств внутренней среды называют гомеостазом. Это постоянство поддерживается непрерывной работой систем ор­ганов кровообращения, дыхания, пищеварения, выделения и др., выделением в кровь биологически активных химических веществ, обеспечивающих взаимодействие клеток и органов.
В организме непрерывно происходят процессы саморегуляции физиологических функций, создающие необходимые для существо­вания организма условия.
Саморегуляция — свойство биологических систем устанавливать и поддерживать на определенном, относительно постоянном уров­не те или иные физиологические или другие биологические пока­затели.
С помощью механизма саморегуляции у человека поддержи­вается относительно постоянный уровень кровяного давления, температуры тела, физико-химических свойств крови и др. Одним из условий саморегуляции является обратная связь между регу­лируемым процессом и регулирующей системой, поступление ин­формации о конечном эффекте в центральные регулирующие аппараты.
Гуморальная (лат. humor — жидкость) регуляция — один из механизмов координации процессов жизнедеятельности в организ­ме, осуществляемой через жидкие среды организма (кровь, лим­фу, тканевую жидкость) с помощью биологически активных ве­ществ, выделяемых клетками, тканями и органами. Этот тип ре­гуляции является наиболее древним. В процессе эволюции по мере развития и усложнения организма в осуществлении взаимосвязи между отдельными его частями и в обеспечении всей его деятельности первостепенную роль начинает играть нервная регуляция, которая осуществляется нервной системой.
Нервная система объединяет и связывает все клетки и органы в единое целое, изменяет и регулирует их деятельность, осущест­вляет связь организма с окружающей средой. Центральная нерв­ная система и ее ведущий отдел — кора больших полушарий го­ловного мозга, весьма тонко и точно воспринимая изменения окружающей среды, а также внутреннего состояния организма, своей деятельностью обеспечивают развитие и приспособление ор­ганизма к постоянно меняющимся условиям существования. Нерв­ный механизм регуляции более совершенен.
Нервный и гуморальный механизмы регуляции взаимосвязаны. Активные химические вещества, образующиеся в организме, спо­собны оказывать свое воздействие и на нервные клетки, изменяя их функциональное состояние. Образование и поступление в кровь многих активных химических веществ находится, в свою очередь, под регулирующим влиянием нервной системы. В этой связи пра­вильнее говорить о единой нервно-гуморальной системе регуляции функций организма, создающей условия для взаимодействия от­дельных частей организма, связывающей их в единое целое и обе­спечивающей взаимодействие организма и среды.
Понятие роста и развития. Процессы роста и развития явля­ются общебиологическими свойствами живой материи. Рост и раз­витие человека, начинающиеся с момента оплодотворения яйце­клетки, представляют собой непрерывный поступательный процесс, протекающий в течение всей его жизни. Процесс развития проте­кает скачкообразно, и разница между отдельными этапами, или периодами жизни, сводится не только к количественным, но и к качественным изменениям.
Наличие возрастных особенностей в строении или деятельности тех или иных физиологических систем ни в коей мере не может являться свидетельством неполноценности организма ребенка на отдельных возрастных этапах. Именно комплексом подобных осо­бенностей характеризуется тот или другой возраст.
Под развитием в широком смысле слова следует понимать процесс количественных и качественных изменений, происходящих в организме человека, приводящих к повышению уровней слож­ности организации и взаимодействия всех его систем. Развитие включает в себя три основных фактора: рост, дифференцировку органов и тканей, формообразование (приобретение организмом характерных, присущих ему форм). Они находятся между собой в тесной взаимосвязи и взаимозависимости.
Одной из основных физиологических особенностей процесса развития, отличающей организм ребенка от организма взрослого, является рост, т. е. количественный процесс, характеризующийся непрерывным увеличением массы организма и сопровождающийся изменением числа его клеток или их размеров.
В процессе роста увеличиваются число клеток, телесная масса и антропометрические показатели. В одних органах и тканях, та­ких, как кости, легкие, рост осуществляется преимущественно за счет увеличения числа клеток, в других (мышцы, нервная ткань) преобладают процессы увеличения размеров самих клеток. Такое определение процесса роста исключает те изменения массы и размеров тела, которые могут быть обусловлены жироотложени­ем или задержкой воды. Более точный показатель роста организ­ма— это повышение в нем общего количества белка и увеличение размеров костей.
Закономерности онтогенетического развития.К важным зако­номерностям роста и развития детей относятся неравномерность и непрерывность роста и развития, гетерохрония и явления опере­жающего созревания жизненно важных функциональных систем. И. А. Аршавский сформулировал «энергетическое правило ске­летных мышц» в качестве основного фактора, позволяющего понять не только специфические особенности физиологических функций организма в различные возрастные периоды, но и зако­номерности индивидуального развития. Согласно его данным, осо­бенности энергетических процессов в различные возрастные пе­риоды, а также изменение и преобразование деятельности дыха­тельной и сердечно-сосудистой систем в процессе онтогенеза находятся в зависимости от соответствующего развития скелетной мускулатуры.
А. А. Маркосян к общим законам индивидуального развития отнес и надежность биологической системы.
Под надежностью биологической системы принято понимать такой уровень регулирования процессов в организме, когда обе­спечивается их оптимальное протекание с экстренной мобилиза­цией резервных возможностей и взаимозаменяемостью, гаранти­рующей приспособление к новым условиям, и с быстрым возвра­том к исходному состоянию. Согласно этой концепции, весь путь развития от зачатия до естественного конца проходит при нали­чии запаса жизненных возможностей. Эти резервные возможности обеспечивают развитие и оптимальное течение жизненных про­цессов при меняющихся условиях внешней среды.
П. К. Анохин выдвинул учение о гетерохронии (неравномерное созревание функциональных систем) и вытекающее из него уче­ние о системогенезе. Согласно его представлениям, под функцио­нальной системой следует понимать широкое функциональное объединение различно локализованных структур на основе полу­чения конечного приспособительного эффекта, необходимого в данный момент (например, функциональная система акта сосания, функциональная система, обеспечивающая передвижение тела в пространстве, и др.).
Функциональные системы созревают неравномерно, включают­ся поэтапно, сменяются, обеспечивая организму приспособление в различные периоды онтогенетического развития.
Системогенез как общая закономерность развития особенно четко выявляется на стадии эмбрионального развития. Однако гетерохронное созревание, поэтапное включение и смена функ­циональных систем характерны и для других этапов индивиду­ального развития.

Возрастная периодизация

Периоды развития организма.В процессе онтогенеза отдель­ные органы и системы созревают постепенно и завершают свое развитие в разные сроки жизни. Эта гетерохрония созревания обу­словливает особенности функционирования организма детей раз­ного возраста. Возникает необходимость выделения определенных этапов или периодов развития. Основными этапами развития яв­ляются внутриутробный и постнатальный, начинающийся с момен­та рождения. Во время внутриутробного периода закладываются ткани и органы, происходит их дифференцировка. Постнатальный этап охватывает все детство, он характеризуется продолжающим­ся созреванием органов и систем, изменениями физического раз­вития, значительными качественными перестройками функциони­рования организма. Гетерохрония созревания органов и систем в постнатальном онтогенезе определяет специфику функциональных возможностей организма детей разного возраста, особенности его взаимодействия с внешней средой. Периодизация развития дет­ского организма имеет важное значение для педагогической прак­тики и охраны здоровья ребенка.
Распространенная в настоящее время возрастная периодизация с выделением периода новорожденности, ясельного, дошкольного и школьного возраста, подразделяющегося, в свою очередь, на младший, средний и старший школьный возраст, отражает скорее существующую систему детских учреждений, нежели системные возрастные особенности.
В современной науке нет общепринятой классификации пе­риодов роста и развития и их возрастных границ. Симпозиум по проблеме возрастной периодизации в Москве (1965), созванный Институтом физиологии детей и подростков АПН СССР, рекомен­довал схему возрастной периодизации, которая имеет значитель­ное распространение. По этой схеме в жизненном цикле человека до достижения зрелого возраста выделяют следующие периоды:

I новорожденный — 1-10 дней;
II грудной возраст — 40 дней - 1год;
III раннее детство — 1-3 года;
IV первое детство — 4-7 лет;
V второе детство — 8-12 лет мальчики, 8-11 лет девочки;
VI подростковый возраст — 13-16 лет мальчики, 12-15 лет девочки;
VII юношеский возраст—17-21 год юноши, -16-20 лет де­вушки.

Критерии такой периодизации включали в себя комплекс при­знаков, расцениваемых как показатели биологического возраста: размеры тела и органов, массу, окостенение скелета, прорезывание зубов, развитие желез внутренней секреции, степень полового со­зревания, мышечную силу. В этой схеме учтены особенности мальчиков и девочек. Однако вопрос о критериях биологического возраста, в том числе выявление наиболее информативных пока­зателей, отражающих функциональные возможности организма, которые могли бы явиться основой возрастной периодизации, тре­бует дальнейшей разработки.
Каждый возрастной период характеризуется своими специфи­ческими особенностями. Переход от одного возрастного периода к последующему обозначают как переломный этап индивидуаль­ного развития, или критический период.
Продолжительность отдельных возрастных периодов в значи­тельной степени подвержена изменениям. Как хронологические рамки возраста, так и его характеристики определяются прежде всего социальными факторами.
Рост и пропорции тела на разных этапах развития. Характер­ной особенностью процесса роста детского организма являются его неравномерность и волнообразность. Периоды усиленного рос­та сменяются его некоторым замедлением. Особенно ярко эта за­кономерность прослеживается при графическом выражении темпа роста организма ребенка (рис. 1).

Наибольшей интенсивностью рост ребенка отличается в первый год жизни и в период полового созревания, т. е. в 11—15 лет. Если при рождении рост ребенка в среднем равен 50 см, то к концу первого года жизни он достигает 75—80 см, т. е. увели­чивается более чем на 50%; масса тела за год утраивается — при рождении ребенка она равна в среднем 3,0—3,2 кг, а к концу года — 9,5—10,0 кг. В последующие годы до периода полового созревания темп роста снижается и ежегодная прибавка массы составляет 1,5—2,0 кг, с увеличением длины тела на 4,0—5,0 см.
Второй скачок роста связан с наступлением полового со­зревания. За год длина тела увеличивается на 7—8 и даже 10 см. Причем с 11—12 лет девочки несколько опережают в росте маль­чиков в связи с более ранним началом полового созревания. В 13—14 лет девочки и мальчики растут почти одинаково, а с 14—15 лет мальчики и юноши обгоняют в росте девушек, и это превышение роста у мужчин над женщинами сохраняется в те­чение всей жизни.
Пропорции тела с возрастом также сильно меняются (рис. 2). С периода новорожденности и до достижения зрелого возраста длина тела увеличивается в 3,5 раза, длина туловища—в 3 раза, длина руки—-в 4 раза, длина ноги — в 5 раз.

Новорожденный отличается от взрослого человека относитель­но короткими конечностями, большим туловищем и большой голо­вой. Высота головы новорожденного составляет 1/4 длины тулови­ща, у ребенка 2 лет — 1/5, 6 лет — 1/6, 12 лет — 1/7 и у взрослых — 1/8. С возрастом рост головы замедляется, а рост конечностей уско­ряется. До начала периода полового созревания (предпубертатный период) половые различия в пропорциях тела отсутствуют, а в период полового созревания (пубертатный период) у юношей конечности становятся длиннее, а туловище короче и таз уже, чем у девушек.
Можно отметить три периода различия пропорций между дли­ной и шириной тела: от 4 до 6 лет, от 6 до 15 лет и от 15 лет до взрослого состояния. Если в предпубертатный период общий рост увеличивается за счет роста ног, то в пубертатном периоде — за счет роста туловища.
Кривые роста отдельных частей тела, а также многих органов в основном совпадают с кривой роста длины тела. Однако неко­торые органы и части тела имеют иной тип роста. Например, рост половых органов происходит усиленно в период полового созрева­ния, рост лимфатической ткани к этому периоду заканчивается. Размеры головы у детей 4 лет достигают 75—90% от величины головы взрослого человека. Другие части скелета и после 4 лет продолжают интенсивно расти.
Неравномерность роста — приспособление, выработанное эво­люцией. Бурный рост тела в длину на первом году жизни связан с увеличением массы тела, а замедление роста в последующие годы обусловлено проявлением активных процессов дифферен­цирования органов, тканей, клеток.
Мы уже отмечали, что развитие приводит к морфологическим и функциональным изменениям, а рост — к увеличению массы тка­ней, органов и всего тела. При нормальном развитии ребенка оба эти процесса тесно взаимосвязаны. Однако периоды интенсивного роста могут не совпадать с периодами дифференцировки.
Наряду с типичными для каждого возрастного периода харак­теристиками имеются индивидуальные особенности развития. Они варьируют и зависят от состояния здоровья, условий жизни, сте­пени развития нервной системы.
Физическое развитие — важный показатель здоровья и соци­ального благополучия.Основными показателями физического раз­вития являются длина тела, масса и окружность грудной клетки. Однако, оценивая физическое развитие ребенка, руководствуются не только этими соматическими величинами (soma — тело), а ис­пользуют также результаты физиометрических измерений (жиз­ненная емкость легких, сила сжатия кисти рук, становая сила) и соматоскопических показателей (развитие костно-мышечной систе­мы, кровенаполнение, жироотложение, половое развитие, различ­ные отклонения в телосложении). Только руководствуясь сово­купностью этих показателей, можно установить уровень физиче­ского развития ребенка.
В конце XIX — начале XX века во всех странах наблюдалось ускорение перечисленных выше показателей физического разви­тия. Это явление получило название акселерации (лат. acceleratio — ускорение).
Оценка физического развития.Оценку физического развития производят по местным, или региональным, таблицам — стандартам физического развития либо по специально составленным оце­ночным таблицам (шкалам регрессии массы тела и окружности грудной клетки по росту), опираясь на указанные параметры.
Сезонность и индивидуальные особенности темпа увеличения длины и массы тела от осени к осени диктуют необходимость проведения антропометрических исследований в одни и те же пе­риоды календарного года. Самый интенсивный продольный рост происходит весной — с марта по май. За этот период скорость роста в два раза большая, чем за сентябрь — октябрь. Самая же интенсивная прибавка в массе тела происходит осенью. Сущест­венное значение для сезонного изменения соматометрических по­казателей имеют особенности режима дня детей и питание.
Нарастание массы тела нередко претерпевает у детей значи­мые отклонения от типичных изменений. В период адаптации при переводе дошкольников из младшей в последующие группы, а за­тем от воспитания в детском саду к систематическому обучению и воспитанию в школе у детей наблюдают не только снижение интенсивности нарастания массы тела, но даже ее падение (рез­кий дефицит). Задержка в интенсивности нарастания годичных приростов и проявление, хотя и ничтожно малых (до 0,5 кг), отри­цательных сдвигов в массе тела у коллектива детей дает основание говорить о неблагоприятных изменениях физического развития и требует реализации определенных гигиенических мер, прежде все­го рационализации режима воспитания и обучения.
Обычно после устранения условий, задерживающих закономер­ное нарастание соматометрических параметров, скорость их роста становится в 3—4 раза интенсивнее обычной, и показатели через некоторое время достигают возрастных нормативов.
Дети дисгармонического физического развития с избыточной массой тела (за счет жироотложения), как и дети, резко отстаю­щие по длине и массе тела от средних величин, свойственных дан­ному возрасту и полу, направляются к эндокринологу, берутся на учет школьным врачом. Такие дети нуждаются в проведении лечебно-оздоровительных мер.
Прикладное значение антропометрических исследований.Антро­пометрические исследования детей и подростков входят не только в программу изучения состояния здоровья, но часто осуществля­ются в прикладных целях: для установления размеров одежды и обуви, оборудования детских воспитательных и образовательных учреждений (парт, столов и стульев, шкафов, кроватей, вешалок, спортивного оборудования и инвентаря и др.). Для прикладных соматометрических исследований проводятся не только опреде­ления длины, но также множества других размеров тела (длины сегментов, широтных размеров, окружностей).
В целях установления, например, функциональных размеров столов и стульев ученических у большого числа школьников с I по XI (X) класс измеряют длину тела, высоту стопы, голени и бедра, переднезадний диаметр грудной клетки и другие параметры.