Цель урока: Раскрыть особенности деятельности человека в необычных условиях, познакомиться с понятием «экологическая физиология», отработать понятия «адаптация», «акклиматизация»
Оборудование: Презентация.
Ход урока
I. Объяснение
Многие поколения людей жили и работали в тесном общении с природой. Развитие науки и техники расширило сферы хозяйственной и производственной деятельности людей, раздвинуло границы их жизни. Люди в новых природных условиях испытывают влияние неблагоприятных факторов окружающей среды, сказывающееся на их общем состоянии, самочувствии, работоспособности. Пребывание в таких условиях часто требует дополнительных затрат энергии. В связи с этим возникла необходимость изучения приспособления организма к новым условиям среды.
Экологическая физиология изучает адаптацию современного человека
- к различным природным факторам среды (условиям Крайнего Севера, безводным пустыням и высокогорным районам),
- к необычным факторам среды (ускорению, невесомости, шуму, вибрации, укачиванию, магнитному полю, ионизирующей радиации).
1. Что такое адаптация?
– Адаптация (позднелат. Adaptation – прилаживание, приспособление, от лат. adapto –
приспособляю), процесс приспособления строения и функций организмов (особей, популяций, видов) и их органов к условиям среды.
Когда же мы говорим о человеке адаптация – это приспособление человека к новым производственным (трудовым) и бытовым условиям .
2. Зачем нужна адаптация? Какие функции выполняет адаптация?
Адаптация:
- поддерживает постоянство внутренней среды организма,
- обеспечивает работоспособность,
- максимальную продолжительность жизни.
3. В течении какого времени происходит адаптация человека к условиям среды?
Адаптация человека к условиям среды происходит в течение жизни.
4. Что такое акклиматизация? Как соотносятся между собой понятия акклиматизация и адаптация?
Акклиматизация – частный случай адаптации.
Акклиматизация – приспособление организма к природным, климатическим условиям среды.
5. Как же происходит адаптация? Какие органы и системы органов участвуют в процессе адаптации?
В процессе адаптации участвуют все системы организма.
Откройте учебник параграф 62 и повторите всё пройденное на уроке, используя учебник.
Разберём как происходит адаптация человека в таких необычных условиях, как невесомость.
6. Что вы знаете о невесомости?
– Невесомость, состояние, при котором действующие на тело внешние силы не вызывают взаимных давлений его частиц друг на друга.
7. Какие системы органов участвуют при адаптации к невесомости?
– Правильно все. Но начнём мы с работы органа равновесия.
8. Что Вы знаете об органе равновесия человека? Как он работает?
– Положение нашего тела непрерывно контролируется специальным органом равновесия — вестибулярным аппаратом, находящимся во внутреннем ухе. Благодаря ему происходит ориентация тела в пространстве. Вестибулярный аппарат состоит из двух маленьких мешочков (овального или эллиптического и круглого или сферического) и трех полукружных каналов, которые расположены в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, соответствующих трем измерениям пространства: высоте, длине и ширине. Полукружные каналы заполнены студенистой жидкостью (эндолимфой); внутри каждого из них имеются рецепторы — чувствительные волосковые клетки. При любом движении головы или туловища жидкость смещается, давит на волоски и возбуждает рецепторы. При вращательных движениях тела жидкость в определённом канальце либо отстаёт в движении, либо продолжает двигаться по инерции, приводя к отклонению чувствительных волосков и возбуждению рецепторов.
Мешочки воспринимают начало и конец прямолинейного движения головы или туловища, ускорение или замедление, а также изменение силы тяжести. Овальный мешочек играет ведущую роль в восприятии положения тела и, вероятно, участвует в ощущении вращения. Круглый мешочек дополняет овальный и, по-видимому, необходим для восприятия вибраций. В стенках мешочков тоже имеются рецепторы — волосковые клетки, на которые постоянно давят крохотные известковые кристаллики (отолиты). При движении головы или тела эти кристаллики смещаются, вызывая изменение давления на волоски. В результате в мозг по нервным волокнам поступает информация об изменении положения тела. На уровне среднего мозга, центры вестибулярного анализатора образуют тесные связи с центрами глазодвигательного нерва. Этим объясняется иллюзия движения предметов по кругу, после того, как мы прекращаем вращение. Вестибулярные центры тесно связаны с мозжечком и гипоталамусом (под руководством которого работает вегетативная нервная система), из-за чего при укачивании у человека теряется координация движения и возникает тошнота. Заканчивается вестибулярный анализатор в коре большого мозга.
Перераздражение вестибулярного анализатора, особенно при его повышенной возбудимости, вызывает характерное ощущение головокружения. Связь вестибулярных нервных путей и ядер с вегетативной нервной системой обусловливает вестибуло-вегетативные реакции сердечно-сосудистой системы, желудочно-кишечного тракта и других органов. Такие реакции могут проявляться в изменениях сердечного ритма, тонуса сосудов, артериального давления, учащением и замедлением дыхания, усиленным потоотделением, возможны тошнота и рвота (например, как это бывает при длительном и сильном воздействии специфических раздражителей движения транспорта на вестибулярный аппарат, что приводит к укачивания). Причина этого патологического ощущения заключается в последствии сильного возбуждения вестибулярного анализатора, которое воспринимается как вращение в сторону, противоположную реальному вращению. Оно связано также с кратковременным нарушением кровообращения в мозге.
9. Что Вы знаете об органе равновесия речного рака? Как он работает?
– В основном членике антеннул есть статоцист – глубокое впячивание покровов, усаженное внутри нежными перистыми волосками, сообщающееся с внешней средой, в него легко попадают мелкие песчинки, играющие роль «слуховых камешков» («статолитов»). При линьке хитиновая выстилка и статолиты (отолиты) удаляются, на перистые волоски ничего не давит и рак не различает, где верх, где низ. Лишь когда рак набирает новый запас песчинок либо при помощи клешней, либо засовывая голову многократно в песок, он чувствует себя нормально.
Вернёмся опять к органу равновесия человека.
Земное тяготение отсутствует, поэтому орган равновесия не работает. Человек, как рак без песчинок, не понимает, где верх и низ. Кроме этого необычные движения самого человека: он не ходит, а плавает в космическом корабле … Поэтому почти 50% космонавтов испытывают болезнь движения с тошнотой, иногда рвотой в течение первых 2-5 суток космического полета, что связано с необычным характером сигналов, поступающих к центрам равновесия мозга от двигательного аппарата, наряду с недостаточностью сигналов о действии силы тяжести. Также нарушается осязание, мышечная чувствительность и даже зрение, т.к.жидкости во время длительного пребывания в условиях невесомости внутри головы как бы «смещаются». Результат – слишком малое количество жидкости для смачивания глаз, и они подолгу остаются сухими.
10. Бывают ли у человека на Земле сухие глаза? Когда?
– При сильном ветре.
11. Что с ним при этом происходит?
– Текут слёзы.
Плакать в космическом пространстве невозможно – слёзы не польются из глаз в буквальном смысле, а останутся внутри в виде жидких шариков, жгущих глаза и мешающих видеть, т.к. влага, в форме шарика, попадая на роговицу, не смачивает, а раздражает её. У астронавтов на такой случай есть специальные «совочки», с помощью которых они избавляются от лишней жидкости в глазах.
Человек в состоянии невесомости сначала не ориентируется в пространстве, ему кажется, что он падает или совершает полет вниз головой.
12. Почему падает? Почему вниз головой?
Кровь организма, находящегося в космосе также не испытывает земного тяготения, т. е. становится невесомой. В результате происходит перераспределение массы циркулирующей крови из нижней части тела в верхнюю; сигналы об изменившемся объеме и давлении циркулирующей крови воспринимаются нервной системой как аварийная ситуация.Последствием этого перемещения является растяжение вен головы и шеи, отек лица, заложенность носа и «снижение» окружности голеней и объема нижних конечностей. В невесомости увеличивается частота сердечных сокращений из-за увеличения объёма крови, увеличивается артериальное пульсовое давление, из-за увеличения ударного объема, и увеличения давления при наполнении сердца (закон Франка—Старлинга), возникает вероятность сердечных аритмий, что связано с нарушением равновесия в деятельности симпатического и парасимпатического отделов вегетативной нервной системы и (или) существенных жидкостных, электролитных и гормональных нарушений.
3-я проблема невесомости – это сниженная физическая активность, поскольку нет необходимости с помощью сокращения мышц противостоять силе тяжести.
13. Как происходит адаптация к невесомости? Что происходит в организме человека при этом?
В результате при адаптации запускаются механизмы регуляции, которые уменьшают объем циркулирующей крови, Увеличение центрального объема крови стимулирует сердечно-легочные механорецепторы, воздействующие на функцию почек через нервные и гуморальные пути. Почки выделяют повышенное количество воды. Человек теряет воду и, как следствие, массу тела. Одновременно уменьшается чувство жажды. Известно, что космонавты на орбите потребляют мало воды.
14. Почему?
Кровь отливает от ног и распределяется по телу более равномерно. В результате уменьшения общего количества крови снижается и максимальный сердечный выброс. Кроме того уменьшается количество эритроцитов.
Так как кости и мышцы лишаются весовой нагрузки, происходит потеря кальция и фосфата из костей, уменьшается костная масса. В космосе двигательная активность приобретает новые черты: сокращение мышц меняется, меняется и координация движении, человек не ходит, а плавает в космическом корабле. Для его перемещения более важными становятся руки, а не ноги. Если до полета в космос людей не тренировать специально, то через несколько недель полета возникает состояние нетренированности сердечно-сосудистой и мышечной систем. Поэтому все космонавты проходят специальный комплекс тренировок. Накопленный опыт продолжительных космических полетов показал, что человек может удовлетворительно адаптироваться к длительному воздействию невесомости. Однако для организма человека, длительно работающего в космосе, есть и еще одно тяжелое испытание – приспособление к возвращению на Землю. Органы и их системы вновь должны перестроиться под влиянием нагрузок земного тяготения. Люди, побывавшие на орбите, испытывают значительные трудности в адаптации после возвращения на Землю. Космонавты не могут ходить, наблюдается склонность к обморокам при вставании из-за сниженного объема крови и ослабления реактивности механизмов, регулирующих артериальное давление, снижается работоспособность.
В связи с этим, кроме отбора и специальной подготовки для космических полетов экипажей, контроля за состоянием их здоровья, большое внимание уделяется организации комплекса профилактических мероприятий, сохраняющих здоровье и работоспособность космонавтов: оборудование летательных аппаратов, определение режима труда и отдыха космонавтов,повышенное введение в его организм соли и воды.
II. Задание на дом
Параграф 62, записи в тетради
III. Закрепление
- Что такое акклиматизация?
- Что такое адаптация организма?
- Какие необычные факторы действуют на человека в космосе?