Биология 9 класс учебник Пасечник, Суматохин ответы – страница 124

   Исследование «Выявление влияния силы тяжести на скорость кровотока».

   Цель исследования: доказать, что сила тяжести влияет на распределение крови в организме, меняя скорость кровотока и цвет кожных покровов в конечностях.
   Объект: капиллярное кровообращение в руках человека.
   Оборудование: секундомер
   Актуальность: Мы привыкли к земной гравитации и не замечаем её постоянного влияния на наш организм. Даже когда мы неподвижны, сила тяжести перераспределяет жидкости в теле, заставляя сердце и сосуды работать с двойной нагрузкой. Это исследование поможет школьникам не только понять опасность резкой смены позы, но и объяснить, почему первая помощь при некоторых травмах — это простое поднятие руки.

   Часть 1. Теоретическая.
   Кровь, как и любая другая жидкость, подчиняется закону Паскаля. Согласно этому закону, давление, оказываемое на жидкость, передается одинаково во все стороны без изменений. Однако, из-за земного притяжения, на более глубокие слои жидкости действует больший вес вышележащих столбов. Чем ниже находится участок тела относительно сердца, тем больше крови туда приливает под действием силы тяжести.
   На этом физическом принципе построен медицинский тест «ортостатическая проба». При резком переходе из горизонтального положения «лёжа» в вертикальное «стоя», гравитация мгновенно притягивает кровь вниз, к ногам. В ответ на это наш организм запускает адаптационные механизмы: сосуды сужаются, а сердце начинает биться чаще, чтобы поддерживать кровоснабжение жизненно важных органов — головного мозга и сердца.

   Часть 2. Экспериментальная.
   Опыт №1. Наглядный. Качественный анализ.
      а) Сядьте за стол. Поднимите правую руку строго вверх, одновременно опустите левую руку вниз вдоль тела. Зафиксируйте это положение ровно на 1 минуту. Через минуту, не меняя позы, быстро положите обе руки перед собой на стол ладонями вверх (правая рука будет заметно бледнее левой, иногда можно ощутить легкую прохладу или онемение пальцев; левая рука будет розовой, а вены на тыльной стороне кисти могут стать более выпуклыми, чем обычно.
      Вывод: Когда мы поднимаем руку, сила тяжести тянет кровь вниз, в туловище. Кровь уходит, сосуды сужаются, и цвет становится бледным. В опущенной руке гравитация, наоборот, заставляет кровь задерживаться и давить на стенки сосудов. Приток крови увеличивается, поэтому рука розовеет, а вены могут набухать.
   Опыт №2. Количественный анализ.
   Сядьте ровно, положите руки на стол. Посчитайте пульс на запястье в состоянии покоя за 15 секунд. Запишите получившееся значение. Поднимите одну руку вверх. Засеките время, когда вы подняли руку. Наблюдайте за цветом ладони. Как только она станет заметно бледнее обычного, остановите секундомер (через 30–45 секунд рука становится бледнее).
   Вывод: Вес крови заставляет её быстро стекать обратно к сердцу.
      б) Теперь опустите эту же руку максимально низко. Снова засеките время. Как только ладонь порозовеет, а на тыльной стороне появятся венки — время остановлено (рука розовеет значительно быстрее, чем отток — 15–25 секунд).
      Вывод: В опущенной руке сосудам легче наполняться «сверху вниз», а сердцу не нужно тратить силу на проталкивание крови вверх.
   Опыт №3. Ортостатическая проба.
   Лягте на диван. Положите руку на сонную артерию на шее. Посчитайте пульс за 60 секунд. Не делая резких движений, аккуратно встаньте. Сразу же после того, как встали, засеките 15 секунд и посчитайте пульс еще раз. Умножьте полученное значение на 4. Разница между пульсом лёжа и стоя — это и есть работа вашего сердца против силы тяжести (у здорового подростка пульс участится на 10–20 ударов).
   Вывод: Данный опыт показывает, что сосуды достаточно тренированы и могут быстро перекрыть отток крови от головы.

   Общий вывод: Во всех случаях цвет поднятой руки менялся медленнее (отток крови требует времени), чем цвет опущенной (приток происходит быстрее). Это доказывает, что в горизонтальном положении организма сердцу проще работать, так как ему не нужно преодолевать гравитацию. При переходе из положения «лёжа» в «стоя» пульс у участников эксперимента участился в среднем на 12–15%. Это подтверждает теорию о том, что гравитация создает дополнительную нагрузку на сердечно-сосудистую систему, заставляя её работать интенсивнее для поддержания нормального давления в верхней половине туловища и голове».

   Исследование «Измерение скорости кровенаполнения капилляров ногтевого ложа».

   Цель: экспериментально определить скорость кровотока в капиллярах ногтевого ложа.
   Оборудование: сантиметровая линейка, секундомер.

   Часть 1. Теоретическая.
   Суммарная площадь капилляров огромна, а скорость течения крови мала, что позволяет тканям полноценно обмениваться веществами.
   Метод капиллярного наполнения является стандартным методом оценки периферического кровообращения, при котором на ноготь надавливают до побеления, а затем засекают время возврата цвета после снятия давления.
   Условно считается, что длина капилляров ногтевого ложа примерно равна длине ногтевой пластинки от её корня до границы розовой части.

   Часть 2. Экспериментальная.
   Опыт №1. Базовое измерение.
   Измерение длины пути (S): при помощи линейки измерьте длину ногтевого ложа. Для этого измерьте расстояние от корня ногтя до начала его прозрачной верхушки (измерение в метрах).
   Измерение времени наполнения (t): сильно прижмите ноготь указательным пальцем другой руки до тех пор, пока он не побелеет. Затем отпустите и засеките время, за которое розовый цвет вернётся. Зафиксируйте результат в секундах.
   Расчёт скорости (V): V = S/t, где V — скорость кровенаполнения (м/с), S — длина пути в метрах, t — время в секундах.
   Сравните полученную скорость с литературной — 0,5 мм/с (скорость выше нормы: возможно, из-за разогрева пальцев или волнения при эксперименте; скорость ниже нормы: возможно, если руки холодные).
   Опыт №2. Влияние положения руки.
   Повторите этапы из Опыта №1 в трёх положениях руки: А) рука лежит на столе, Б) рука поднята вверх, В) рука опущена вниз.
   Сравните результаты (в опущенной руке гравитация ускоряет приток, и время должно уменьшиться, а в поднятой — наоборот увеличиться).

   Вывод: экспериментально определили скорость кровотока в капиллярах ногтевого ложа.

   Исследование «Определение направления венозного кровотока».

   Цель: убедиться, что по венам кровь движется от периферии к центру, то есть снизу вверх по руке.
   Оборудование: жгут

   Часть 1. Теоретическая.
   Вены — это сосуды, несущие кровь к сердцу. В отличие от артерий, где кровь течет от сердца под давлением, венозный кровоток обеспечивается за счет нескольких факторов:
      1. Клапаны вен. Они открываются только в одну сторону, пропуская кровь к сердцу и не давая ей стекать обратно.
      2. Сокращение скелетных мышц. При движении мышцы сдавливают вены, проталкивая кровь к сердцу.
      3. Отрицательное давление в грудной полости. При вдохе давление в грудной клетке падает, «засасывая» кровь из вен всего тела.

   Часть 2. Экспериментальная.
   Опыт 1. Метод с жгутом.
   Испытуемый садится, расслабляет руку и опускает её вниз, чтобы вены наполнились. Наложите жгут на среднюю треть предплечья, не затягивая его слишком туго. Попросите испытуемого несколько раз сильно сжать и разжать кулак. Это усилит приток крови и сделает вены более заметными. Наблюдайте: с какой стороны жгута вены набухнут сильнее? (вены набухнут ниже жгута, со стороны кисти).
   Вывод: Жгут пережал путь крови наверх, к сердцу, из-за чего она скопилась в сосудах ниже перетяжки. Это доказывает, что нормальное направление тока — от кисти к плечу.
   Опыт 2. Двухпальцевый метод.
   Выберите на предплечье хорошо заметный участок вены без видимых ответвлений. Указательным пальцем одной руки пережмите вену в нижней части выбранного участка, «заперев» в ней кровь. Другим пальцем с усилием проведите по вене вверх, выдавливая кровь из этого участка в сторону сердца. Участок вены между пальцами должен опустеть и спасться. Уберите верхний палец. Наблюдайте: как и откуда наполняется опустевшая вена? (Спавшийся участок вены начнет наполняться кровью снизу).
   Вывод: Венозные клапаны не пускают кровь обратно. Кровь может вернуться в опустевший участок только снизу, доказывая, что её естественный путь — от кисти вверх, к сердцу.

   Общий вывод: Наблюдения доказывают, что по поверхностным венам руки кровь течет от периферии к центру. Это движение обеспечивается за счет венозных клапанов, мышечных сокращений и разницы давления.

   Исследование «Подсчёт пульса в разных условиях».

   Цель: Выяснить, как изменяется частота сердечных сокращений (ЧСС) под влиянием: физической нагрузки, изменения положения тела, эмоционального возбуждения, дыхания.
   Оборудование: секундомер, стул, тонометр.

   Часть 1. Теоретическая.
   Пульс — это ритмичные колебания стенок артерий, вызванные выбросом крови из сердца. Чаще всего пульс считают у основания большого пальца со стороны ладони. Частота пульса в покое у здорового подростка — 60–80 ударов в минуту.
   При физической работе мышцам нужно больше кислорода, поэтому сердце начинает биться чаще и сильнее. При переходе из горизонтального положения в вертикальное кровь под действием силы тяжести оттекает вниз, и сердцу приходится временно учащать ритм, чтобы поддержать кровоснабжение мозга.

   Часть 2. Экспериментальная.
   Опыт 1. Измерение пульса в покое.
   Испытуемый сидит на стуле, спина прямая, рука расслаблена на столе. Найдите пульс на лучевой артерии: прижмите два пальца — указательный и средний — к внутренней стороне запястья чуть ниже основания большого пальца. Считайте удары за 15 секунд, затем умножьте на 4, чтобы получить удары в минуту. Повторите 2–3 раза, возьмите среднее значение. Запишите как ЧСС покоя (сидя).
   Опыт 2. Измерение пульса после перемены положения тела.
   Испытуемый лежит на спине 3 минуты. Измерьте пульс лёжа (за 15 с · 4). Попросите его медленно встать. Сразу после вставания снова измерьте пульс (первые 15 секунд стоя). Через 2 минуты стояния измерьте пульс ещё раз. Запишите все три значения.
   Опыт 3. Измерение пульса после физической нагрузки.
   Дождитесь, пока пульс вернётся к исходному (примерно 3–5 минут отдыха). Предложите испытуемому выполнить 20 приседаний в умеренном темпе. Сразу после приседаний сядьте и измерьте пульс за 15 секунд, умножьте на 4. Повторите измерение через 1 минуту и через 3 минуты. Запишите все значения.
   Опыт 4. Влияние дыхания.
   Сидя, спокойно дышите. Измерьте пульс на вдохе и на выдохе (обычно на вдохе пульс учащается, на выдохе замедляется).
   Результаты:

   Вывод: В ходе исследования было выявлено, что наибольшая частота пульса наблюдалась сразу после физической нагрузки, что объясняется повышенной потребностью мышц в кислороде. При переходе из положения лёжа в положение стоя пульс участился на 20 ударов — это нормальная реакция на перераспределение крови. Через 3 минуты после нагрузки пульс вернулся к исходному уровню, что указывает на хорошую восстановительную способность сердечно-сосудистой системы испытуемого. Дыхательная аритмия (на вдохе пульс учащался) подтверждает влияние вегетативной нервной системы на ритм сердца.

   Исследование «Сравнительная характеристика работы сердца человека и животных методом электрокардиографии (ЭКГ)».

   Цель работы: Выявить сходства и различия в параметрах ЭКГ человека и млекопитающих и объяснить их физиологические особенности.
   Актуальность: ЭКГ — самый доступный метод изучения сердца. Сравнение ЭКГ человека и животных позволяет понять, как размеры тела, образ жизни и эволюционные особенности влияют на работу сердечной мышцы.
   Гипотеза: Чем меньше масса тела животного и выше скорость метаболизма, тем выше частота сердечных сокращений и короче интервалы ЭКГ. Общая форма зубцов ЭКГ у всех млекопитающих сходна.
   Оборудование: Компьютерный измерительный блок «ЭКГ», электроды и кабели, спирт для обезжиривания кожи, гель для электродов, секундомер, линейка и транспортир.

   Часть 1. Экспериментальная.
   1. Регистрация ЭКГ у человека.
       Испытуемый лежит на кушетке, расслаблен. Электроды крепятся на запястьях и правой лодыжке. Запись длится 1 минуту.
   2. Регистрация ЭКГ у животного.
       Животное фиксируют. Электроды крепят на подкожные иглы на лапках животного. Запись длится 30–60 секунд.
   3. Обработка результатов.
       Распечатать или отрисовать на миллиметровой бумаге 3–4 комплекса ЭКГ для каждого объекта. Определить скорость протяжки ленты (обычно 25 или 50 мм/с).
   4. Параметры для сравнения.

      5. Результаты.
   Сходства:
      1. Последовательность зубцов. У всех млекопитающих комплекс P-QRS-T сохраняет порядок: сначала возбуждение предсердий (P), затем желудочков (QRS), затем реполяризация (T).
      2. Соотношение интервалов. Интервал P–Q отражает задержку, QRS — быстрое проведение).
      3. Направление зубцов. В стандартных отведениях зубец R всегда положительный и высокий.
   Различия:
      1. Частота. У мыши — 600 уд/мин, у слона — 25 уд/мин, у человека — 70 уд/мин. Чем меньше животное, тем выше ЧСС.
      2. Длительность интервалов. У животных все интервалы (P, QRS, QT) значительно короче. Это связано с малым объемом сердца — электрическому импульсу нужно меньше времени, чтобы охватить миокард.
      3. Зубец Т. У мелких животных зубец Т часто сразу следует за комплексом QRS, интервал ST очень короткий. У человека он более растянут.

   Вывод: В ходе исследования выявлено, что ЭКГ человека и крысы имеют единый план строения (зубцы P, QRS, T), что доказывает общее происхождение млекопитающих. Однако количественные параметры резко отличаются: ЧСС крысы в 5–7 раз выше, а все временные интервалы в 4–5 раз короче, чем у человека. Это связано с высокой интенсивностью обмена веществ и малым размером сердца крысы. Таким образом, метод ЭКГ наглядно демонстрирует связь электрической активности сердца с размерами тела и уровнем метаболизма.