Задачи по физиологии человека и животных
Я работаю в школе уже много лет, преподаю самый живой и интересный предмет - биологию. По-прежнему восхищаюсь многообразием организмов, яркостью их окраски и разнообразием форм. За время работы мною накоплен богатый интересный материал, который с удовольствием использую на своих уроках, прививаю ребятам навыки по поиску необычной и не всем известной информации из книг и журналов, имеющихся у них в домашней библиотеке. Вниманию коллег предлагаю подборку задач по физиологии человека и животных. Задачи были опубликованы в подписной научно-популярной серии "Новое в жизни, науке, технике" (серия "Биология") в №11 за 1989год. Вопросы были подготовлены членами НТО "Молодые биологи - школе" Б.Жуковым и Т.Мамаевым.
При ответах на эти вопросы во многих случаях требуются некоторые познания в других областях науки. Это поможет школьникам составить правильное представление о взаимосвязи всех естественных наук, о необходимости знания физики и химии для изучения биологии.
1. С чем, по-вашему, связано ощущение более низкой температуры воздуха, если дует ветер по сравнению с безветренной погодой? (Абсолютная температура воздуха в обоих случаях одна и та же.)
2. Частота дыхания собаки в жару резко возрастает. У человека такое явление не наблюдается. Почему?
3. В сильную жару собака учащенно дышит (частота дыхания возрастает от 30-40 до 300-400 раз в минуту), а человек потеет. Какими преимуществами и недостатками обладает каждый из этих способов защиты организма от перегрева?
4. У одного американского ковбоя в перестрелке с бандитами грудная клетка была пробита с двух сторон. Хотя оба легких при этом остались невредимыми, ковбои все же умер от удушья. Почему? (Дайте подробное объяснение.)
5. Какие функции может выполнять кровь и гемолимфа у разных животных?
6. Кровь некоторых антарктических рыб бесцветна. Почему такие рыбы встречаются именно в Антарктике?
7. У некоторых морских животных сердце (мышечная трубка) работает так, что часть времени гонит кровь от внутренностей к жабрам, а другую часть - в обратном направлении. Как сердце «узнает», куда ему гнать кровь? Приведите несколько объяснений.
8. При больших потерях крови человек сильно бледнеет, учащенно дышит, ему хочется пить. Какими реакциями организма вызываются эти симптомы? Являются ли эти реакции защитными? Почему? Какие еще реакции возникают при кровопотере?
9. Человек приступил к тяжелой физической работе и работает интенсивно. Какие регуляторные сдвиги (включая местную, гуморальную и нервную регуляцию) происходят при этом в системе кровообращения?
10. Эритроциты человека живут 4 месяца, кошки — 2 месяца, мыши — 1 месяц. А у жабы и черепахи эритроциты живут около 2 лет. Предложите объяснение этим фактам.
11. Расположите следующих животных: собака, жираф, курица, лягушка — в порядке снижения кровяного давления. Ответ поясните.
12. Известно, что даже при небольшой мышечной работе артериальное давление возрастает. Согласно одной гипотезе это происходит потому, что работающие мышцы выделяют в кровь какие-то вещества, влияющие на сосуды. Согласно другой гипотезе, когда мозг посылает к мышцам сигналы, заставляющие их работать, он одновременно посылает к сосудам сигналы, меняющие кровяное давление. Какие эксперименты надо поставить для проверки этих гипотез?
13. Нарисуйте графики зависимости от времени давления крови в желудочке и аорте. На графиках укажите моменты открывания и закрывания сердечных клапанов. Графики поясните.
14. У двух лягушек перекрестное кровообращение. При раздражении блуждающего нерва одной лягушки снижается частота сердечных сокращений у обеих лягушек. Какие объяснения этого опыта вы можете предложить? Как выяснить, какое объяснение верно?
15. Нарисуйте кривые изменения давления в легких и плевральной полости человека при вдохе и выдохе (обе кривые должны быть изображены на одном графике),
16. Предложите возможный механизм действия на организм английской соли (действующее начало — сульфат магния) при приеме внутрь.
17. Какие железы внутренней секреции (кроме пищеварительных) имеются у млекопитающих и какие функции они выполняют?
18. Согласно мифу Зевс, наказывая Прометея, приковал его к горе и посылал орла клевать его печень. До следующего посещения орла печень у Прометея снова отрастала. В настоящее время показано, что если у млекопитающего удалить часть печени, то она регенерирует, т. е. через некоторое время достигнет исходных размеров. Предложите гипотезу, объясняющую, как организм регулирует размеры печени, и эксперименты, с помощью которых эту гипотезу можно было бы проверить.
19. Известно, что кормление головастиков препаратами щитовидной железы в течение недели приводит к прекращению их роста и вызывает их быстрое превращение в лягушат. Предложите гипотезу, объясняющую такое действие щитовидной железы. Почему ампутация хвоста у головастиков, даже получающих гормон щитовидной железы, резко тормозит метаморфоз?
20. Если человек произвольно напрягает мышцу руки, а затем по мышце наносят удар в направлении, перпендикулярном ходу мышечных волокон, то мышца расслабляется. Объясните, почему это происходит. Ответ поясните рисунком.
21. Как вы думаете, каков механизм передвижения дождевого червя? Что общего между его движениями и движениями пищевого комка по кишечнику человека?
22. При раздражении двух точек кожи реагирующая на это раздражение мышца иногда сокращается более чем вдвое сильнее, чем при раздражении одной точки, а иногда менее чем вдвое. Предложите возможные объяснения этому факту.
23. Если возбудить одним электрическим импульсом смешанный нерв, то мышца, к которой он идет, сократится дважды. Чем это объяснить?
24. Как вы можете объяснить тот факт, что у современных рыб и птиц мозжечок относительно велик, а у пресмыкающихся и земноводных — мал?
25. У многих животных после перерезки аксона (отростка нервной клетки) он вырастает вновь и иннервирует тот же самый орган, что и отрезанный аксон. Предложите гипотезы, как аксон находит дорогу к нужному органу,, и способы их проверки.
26. Если с некоторой, частотой раздражать моторный нерв и регистрировать сокращение скелетной мышцы, то через некоторое время наблюдается явление утомления — несмотря на раздражение нерва, мышца не сокращается. Предложите гипотезы, объясняющие это явление, и способы их экспериментальной проверки.
27. Некоторые бабочки в холодную, но солнечную погоду раскрывают крылья, греясь на солнце. Если температура тела бабочки превысит 35 градусов, она складывает крылья. Нарисуйте связи между нейронами и мышцами, которые обеспечат такое поведение бабочки.
28. При проверке зрения врачи капают в глаза атропин, что вызывает расширение зрачка. Зрачки расширяются при испуге, от боли. Как вы полагаете, какие явления приводят к расширению зрачка? Ответ поясните рисунком.
29. Человек, входящий со света в темное помещение или, наоборот, из темного помещения на яркий свет, первое время ничего не видит и лишь затем начинает различать окружающие предметы. Как вы можете это объяснить?
30. Какими преимуществами обладает животное, имеющее два типа колбочек, по сравнению с животным, у которого все зрительные рецепторы одинаковы? Ответ поясните.
31. Придумайте, как поставить эксперимент с надлежащим контролем, выясняющий наличие у пчел цветового зрения.
32. У лягушки перерезали зрительный нерв и повернули глаз в орбите на 180° (верхней частью вниз). После прорастания зрительного нерва лягушка стала в ответ на пищевой раздражитель, поднесенный справа, прыгать влево, и наоборот. Какой вывод можно было бы сделать, если после такой же операции лягушка прыгала бы в правильную сторону?
33. Утверждают, что, интенсивно тренируясь, каждый человек может достигнуть высоких результатов в любом виде спорта. Какие биологические соображения можно привести «за» и «против» этого утверждения?
