Занимательно о физиологии

Знаете ли вы?

Что органом, который приводит кровь в движение, является сердце. Орган величиной с кулак и весом около 300 г выполняет огромную работу. за сутки сердце сокращается даже в покое свыше 100 тысяч раз, причем при каждом сокращении выбрасывает кровь в аорту с такой силой, которая могла бы поднять столбик крови почти на 1,5 м. Накачивая при каждой систоле 150 куб. см в сосуды  (по 75 куб. см из левого желудочка в аорту и из правого в легочную артерию), сердце перекачивает за сутки более 15 тысяч литров крови, причем частота его сокращений может достигнуть у спортсмена на финише более 240 ударов в минуту.

Если в покое сердце выбрасывает в аорту за минуту около 4 литров крови, то у спортсмена этот минутный объем кровообращения доходит при некоторых состязаниях до 25 литров, а у отдельных выдающихся представителей спорта отмечались рекордные цифры, превышающие 40 литров в минуту.

При непрерывной и огромной работе, когда же сердце восстанавливает силы?  Если сравнить работу сердца с головным мозгом, который две трети суток работает и одну треть отдыхает, сердце отдыхает в процессе своей работы. Каждая систола сменяется расслаблением, диастолой, т.е. 0,3 секунды работает, и тут же 0,5-0,6 секунды отдыхает. Значит, оно фактически отдыхает почти 2/3 времени одного сердечного цикла.

Важным свойством сердечной мышцы является автоматизм сердца. Это позволяет в течение длительного времени изучать, как действуют на извлеченное из организма сердце животного различные вещества, например, испытываемые новые лекарственные препараты. Опираясь на данное свойство сердца, русский ученый А.А.Кулябко произвел в августе 1902 года свой знаменитый опыт оживления сердца человека. Трехмесячный ребенок умер от воспаления легких. Через 20 часов после смерти Кулябко извлек из трупика сердце, оживил его и заставил сокращаться в течение нескольких часов.

Хотя сердце обладает автоматизмом, оно в целостном организме подчинено руководящей роли нервной системы. Блуждающий нерв замедляет сокращение сердца, а симпатический, наоборот, ускоряет их.

 

Сосуды

Из сердца кровь поступает в магистральные, крупные сосуды –  в аорту и легочную артерию. От аорты отходят артерии ко всем органам тела. Входя в орган, артерии ветвятся на все более мелкие сосуды: артериолы и капилляры пронизывая своими сетями весь орган, капилляры собираются в мелкие вены, которые, сливаясь между собой, образуют все более крупные венозные стволы. Таким образом, между артерией и веной всегда лежит капиллярная сеть. Капилляры – тончайшие волосные сосуды (от лат.capillaris-волосной). Хотя капилляры называют волосными сосудами, они несравненно тоньше волоса. Так, волос имеет толщину от 1/10 до 1/20 мм, толщина же капилляров составляет 1/100 – 1/200 мм, или 5-10 микрон. В организме этих тончайших сосудов насчитывается несколько миллиардов. Их общая длина составляет 100 тысяч километров, т.е.в 2,5 раза превышает длину земного экватора. В мышце в состоянии покоя открыта лишь 1/10 – 1/50 часть ее капилляров (дежурные капилляры). При работе, с усилением кровоснабжения в мышце, капиллярная сеть полностью открывается. Стенка капилляра состоит всего из одного слоя плоских клеток, что делает ее легко проницаемой для растворенных в крови веществ и газов. Эритроциты идут по капиллярам по одному, «гуськом» - два эритроцита поместиться рядом не могут.

 

Эритроциты

Несмотря на то, что их порой называют красными кровяными шариками, на деле напоминают плоские кружочки со вдавленной серединой, т.е. двояковогнутые линзы, размеры их ничтожны: диаметр равен 7 микронам. Это значит, что на 1 мм поместилась бы цепочка из 140 эритроцитов. В 1 куб.мм крови содержится 4-4,5 млн эритроцитов. В объеме булавочной головки их разместится 15 млн. Если  все эритроциты одного человека поставить в ряд, цепь их трижды опояшет земной шар по экватору или займет около трети трассы Земля – Луна. Эритроциты исключительно важны для организма – они осуществляют дыхательную функцию крови, являясь переносчиком кислорода. В них содержится особое соединение железа с белком, которое называется гемоглобином, и придает крови ее красный цвет. Благодаря гемоглобину кровь обладает исключительной «вместимостью» для кислорода. В 100 куб. см растворилось бы всего 0,3 куб. см кислорода, между тем гемоглобин связывает до 20 куб.см этого газа. Благодаря гемоглобину кровь содержит фактически столько же кислорода, сколько имеется его в атмосферном воздухе (20-21%). Там, где вокруг много кислорода, гемоглобин соединяется с ним. Там, где кислорода мало, гемоглобин отдает его. Суммарная поверхность эритроцитов одного человека  составляет 3400 кв.м, это облегчает насыщение кислородом крови и отдачу его в ткани.

Эритроциты отличаются от всех других клеток тем, что в зрелом состоянии не имеют ядер, в связи с этим они недолговечны, живут не больше 4 месяцев. Значит, каждый день умирает 1/3120 часть всех наших эритроцитов, т.е. более 175 млрд., а потому столько же должно и образовываться. Вырабатываются эритроциты в костном мозге, которым, как и другими органами, дирижирует нервная система.

 

Лейкоциты

Иногда называют их белыми кровяными шариками, хотя представляют собой бесцветные, прозрачные комочки неправильной формы. Это одна из важнейших защитных сил организма. Характерной способностью лейкоцитов является их подвижность. Число лейкоцитов в крови гораздо меньше, чем эритроцитов. В 1 куб.мм содержится 5-7 тысяч, т.е . один лейкоцит на 700-800 эритроцитов. Открытие роли лейкоцитов принадлежит великому русскому ученому И.И.Мечникову, который в 1882 году установил, что лейкоциты «пожирают» попавших в организм микробов, а также различные отмирающие кусочки тканей тела.  Мечников назвал их поэтому фагоцитами (от греч.phagos – пожиратель). Подходя к микроорганизму, лейкоцит как бы обхватывает, обволакивает его своей протоплазмой и переваривает ферментами своего тела. Если, проникших в организм чужеродных агентов, большое количество или выделяемые ими при гибели вещества токсичны, то лейкоциты массами гибнут в борьбе с этой инфекцией. Миллионы их мертвых тел образуют всем известный нагноительный процесс: нарыв, абсцесс.

Различают зернистые (гранулоциты):нейтрофилы, базофилы и эозинофилы и незернистые (агранулоциты): лимфоциты, моноциты. Известно два типа гранулоцитарного резерва – сосудистый и костно-мозговой. Сосудисто-гранулоцитарный резерв представляет собой большое количество гранулоцитов, расположенных вдоль стенок сосудистого русла, откуда они мобилизуются при повышении тонуса симпатического отдела вегетативной нервной системы. Количество клеток костно-мозгового резерва в 30-50 раз превышает их число в кровотоке.

 

Группы крови

Уже с глубокой древности кровь считали важнейшим носителем здоровья, притом не только физического, но и душевного. Врачи постоянно пытались найти способы переливания крови. Только в 1667 году в Париже было впервые произведено несколько удачных переливаний крови. При этом человеку переливали кровь животного – ягненка или барана. Ученые (Денис и Эммерец) обосновывали это тем, что животные не портят своего здоровья ни излишеством в пище и питье, ни сильными страстями.

Однако после нескольких удачных переливаний последовал ряд смертельных случаев. Переливание крови было запрещено и только спустя более, чем два столетия оно получило, наконец распространение. Одним из пионеров переливания крови в советской медицине был А. А. Малиновский.  С чем же связана была опасность этой операции, уносившей так часто жизнь пациента и ставшей причиной гибели первого директора Института переливания крови?  Тайна была раскрыта наукой. Оказалось, что внезапная смерть, наступающая после переливания крови, обусловлена разрушением введенных эритроцитов. Они склеиваются в столбики и гибнут, причем вещества, выделяющиеся при этом массовом распаде кровяных телец, отравляют организм.

Получается явление, напоминающее по своему механизму приступ малярии. Там малярийный паразит (плазмодий), попав при укусе камара в кровь человека, внедряется в эритроциты и питается их содержимым. Каждые 48-72 часа (в зависимости от вида плазмодия) масса паразитов выходит из разрушенных ими кровяных телец и внедряется в очередную «порцию» их. При этом из разрушенных эритроцитов выходит в кровь много продуктов распада, что вызывает приступ малярии.

Склеивание эритроцитов при переливании крови происходит потому, что в силу свойств крови обоих людей эритроциты одного из них оказываются несовместимыми с плазмой другого. Ученые выявили четыре основные группы крови. Конечно, помимо четырех основных групп приходится учитывать и целый ряд других различий.

В европейской части I группу имеет 35%  населения, II группу – около 40%, III группу – около 20%, IV группу – немногим более 5%.

Отечественными учеными были разработаны методы переливания не только цельной крови, но и отдельно либо массы эритроцитов, либо плазмы. Более того, были разработаны способы транспортировки замороженной плазмы и даже сухой плазмы или сыворотки (плазмы, остающейся после свертывания крови). Такая плазма может храниться очень долгое время.

 

Биоэлектрические  явления

С развитием физики, рождалось учение об электричестве и о магнетизме. В Европе с электричеством познакомились благодаря наблюдениям Фалеса Милетского еще за 600 лет до нашей эры. Он обнаружил, что кусочек янтаря, если его потереть, приобретает способность притягивать, а затем и отталкивать разные мелкие предметы. Больше двух тысячелетий этот факт не привлекал особого внимания.

Неизвестно, когда бы за электричество взялись всерьез, если бы синьоре Гальвани, жене болонского профессора анатомии, не приходилось самой ходить в мясную лавку за куском говядины на обед. Впрочем, не только говядины: итальянский народ всегда отличался широтой взглядов и не брезговал такими деликатесами, как лягушачьи окорочка.

Рассказывают, что именно лягушачьи лапки, развешанные гроздьями на медных крючках, прикрепленных к железным перекладинам, поразили воображение синьоры Гальвани. К ее великому удивлению и ужасу, отрезанная лапка лягушки, касаясь железа, вздрагивала, точно живая. Утверждают, будто синьора так надоела мужу, рассказывая о напугавшем ее явлении, объясняя его близостью мясника с нечистой силой, что профессор решил сам пойти в лавку и выяснить, что там происходит.

Естественно, что Гальвани объяснил подергивания лягушачьих лапок в лавке мясника влиянием разрядов атмосферного электричества. Чтобы успокоить жену, ученый решил провести наблюдения за лягушками у себя дома. Опыт, поставленный в одну из грозовых ночей, блестяще удался: лапки мертвой лягушки, подвешенной на медном крючке к решетке балкона, время от времени дергались как живые.

Гальвани изложил в своей знаменитой книге «Трактат о силах электричества при мышечном движении», опубликованной в 1791 г., где утверждал, что в спинном мозге зарождается электричество, которое передается медными проводниками и вызывает сокращение мышц. Проводя затем ряд других наблюдений, ученый пришел к выводу, что и обычные, естественные сокращения мышц тоже происходят под влиянием животного электричества, рождающегося в нашем теле, но такого слабого, что существующим научным приборам оно недоступно. Это была гениальная догадка.

Исследования Гальвани заинтересовали не менее известного, чем Гальвани, его современника Александра Вольта. Вначале он был сторонником взглядов Гальвани, но вскоре занял позицию отрицания какого-либо «животного электричества». Возражения, которые выдвигал Вольт, основывались на доказанном им факте, что при соединении двух разных металлов, в опыте Гальвани – меди и железа, возникает разность потенциалов, которая и вызывает сокращение мышцы.

По мере развертывания этого спора каждая из сторон прибегала к новым опытам для доказательства правоты своих взглядов. Решающим был опыт Гальвани, который он проводил без участия металлов. Этот опыт, получивший название второго опыта Гальвани, или сокращения без металлов, заключался в следующем: у лягушки отпрепарированный седалищный нерв набрасывается на поврежденный участок мышцы. Разность потенциалов, возникающий между поврежденными и неповрежденными участками, вызывает сокращение мышцы.

Если в первом случае утверждение Вольта о том, что Гальвани наблюдал электричество, возникшее между двумя разными металлами, вызывало сомнение наличия «животного электричества», то второй эксперимент явился решающим фактом для подтверждения взглядов Гальвани.

Правоту его дополнительно продемонстрировал в очень изящном опыте итальянский физик и физиолог Матеуччи. Опыты, получившие название вторичного тетануса, или вторичного сокращения, можно назвать в полном смысле слова классическими

На мышцу одного нервно-мышечного препарата накладывали нерв другого нервно-мышечного препарата. При раздражении индукционным током нерва первого нервно-мышечного препарата сокращалась и мышца второго препарата, нерв которого был наброшен на мышцу первого препарата.

При другом опыте у лягушки, прикрепленной к пробковой пластинке, вскрывали грудную клетку. При этом было видно, как сокращается сердце лягушки, рядом помещали другую лягушку, у которой вскрывали кожу на бедре, находили седалищный нерв, перерезали его и конец перерезанного нерва набрасывали, в виде петельки на сокращающееся сердце первой лягушки. При каждом сокращении сердца сокращалась и лапка соседней лягушки. Простое шевеление нерва, даже более энергичное, чем от движения сердца, никакой реакции не вызывало. Стало очевидным, что нерв реагирует именно на электрические токи, возникающие в сердце при каждом сокращении.

В ходе этого многолетнего спора, занявшего почетное место в истории науки, был открыт ток, который получил название гальванического – по имени Гальвани, а единица напряжения тока стала называться «вольт».

 

Нервная система                           

Общеизвестно, что нервная система состоит из головного мозга, находящегося в полости черепа, и спинного мозга, лежащего в специальном канале позвоночника, а также из массы нервов, выходящих из головного и спинного мозга и представляющих собой как бы многожильные провода, которые связывают мозг со всеми органами и тканями нашего тела. Главным, высшим отделом нервной системы является так называемая, кора больших полушарий головного мозга, или попросту кора мозга.

Центральная нервная система обеспечивает взаимную связь клеток, тканей и отдельных

органов нашего организма и связывает их в единое целое, а также осуществляет связь организма с окружающей средой. Нервная система состоит из отдельных нервных клеток. нервная клетка (нейрон) имеет тело и отростки: длинный – аксон, который идет к периферии, и короткие и ветвистые – дендриты.

Как мы уже знаем, нервная ткань построена из клеточек, похожих на паучков, размеры их, как и других клеток тела, ничтожны. Только в больших полушариях головного мозга их насчитывается около 100 млрд. Взаимодействуя между собой, они образуют специальные контакты – синапсы, количество которых составляют 100 триллионов. Некоторые ученые считают, что эти цифры занижены. Когда несколько сотен тысяч волокон, отростков разных клеток собираются вместе, они образуют видимые глазом нервные стволы, соединяющие мозг со всеми частями тела. Как не малы нервные клетки, их тончайшие отростки, идущие в составе нервов, имеют значительную длину – до 1 метра и даже больше. Так одно волокно тянется от клеток спинного мозга до пальца ноги или от коры до поясничного отдела позвоночника и т.д.

 

Сокращение мышц

Каждая скелетная мышца, состоящая из волокон, одним своим концом прикрепляется к одной кости, другим к другой, перебрасываясь через сустав. Только так она может осуществить движение. При этом получается костно-мышечные рычаги, на которых почти всегда возникает проигрыш в силе. Например, сгибание предплечья в локтевом суставе. Предплечье в этом случае можно считать рычагом второго рода с точкой вращения в локтевом суставе. Бицепс (двуглавая мышца плеча) прикрепляется к локтевой кости в 3 см от оси вращения сустава, а груз, сжимаемый кистью, находится в 30 см от нее. Отношение плеч рычага- 10:1.Значит, чтобы удержать в согнутой руке груз до 16 кг, мышцы должны развить усилие до 160 кг. Аналогичные отношения складываются и на стопе. Передняя ее часть, на которую мы опираемся при ходьбе, в шесть раз длиннее задней части стопы, куда прикрепляется икроножная мышца. Ось рычага в данном случае – голеностопный сустав. Если человек весом 70 кг поднимается, то на носке одной ноги в процессе обычной ходьбы, его икроножная мышца должна развить усилие в 6 раз больше, т.е. 420 кг. Не случайно таким мощным является у нас ахиллово сухожилие. Оно словно живой трос прикрепляет мышцы к пяточной кости и выдерживает нагрузку в полтонны и более. Однако проигрывая в силе, мы, согласно тому же закону рычага, столько же выигрываем в скорости движений. Икроножная мышца сократится на 1 см, а пятка за это время уже на 6 см взлетит над землей. Для животных выигрыш в скорости движения важнее, чем выигрыш в  силе.

 

Почему глаза кошки в темной комнате «светятся» зеленым светом?

Сетчатка функционирует под воздействием падающего на нее хотя бы слабого света. Отражение от глубинного слоя сетчатки части падающего света приводит к тому, что этот отраженный свет усиливает раздражение зрительных рецепторов, приводящий к повышению остроты  зрения в условиях низкой освещенности. Зрачок глаза может светиться только отраженным светом и, следовательно, «свечение» глаза невозможно в полной темноте, оно может появляться лишь при условии хотя бы слабого освещения сетчатки извне. Но почему же, глаза кошки «светятся» именно зеленым светом? Это объясняется тем, что пигментный слой сетчатки ее глаза отражает преимущественно зеленые лучи. Это свойство не является обязательным для всех животных, глаза которых «светятся» в темноте. Наличие пигментного слоя сетчатки, отражающего часть дошедшего до него света внутрь глаза, зависит от длины волны световых лучей, поэтому цвет свечения будет разным. К примеру, у енота глаза в темноте светятся ярко-желтым светом, у медведя – оранжевым, а у кролика рубиново-красным. Способность глаз к свечению, особенно хорошо выражено у ночных хищников. Иногда свечение глаз в темноте удается отметить и у человека.

Раздражителем рецепторов сетчатки является небольшой участок спектра электромагнитных волн. Для человека видимыми оказываются лишь электромагнитные волны, длина которых находится в пределах от 0,35 до 0,85 микрон (микрон – тысячная доля миллиметра). Световые волны разной длины субъективно воспринимаются нами как различные цвета спектра от красного до фиолетового. В этих пределах размещается богатейшая палитра цветов, имеющая, однако, свои пределы. Цветовое зрение у нас осуществляется благодаря наличию в сетчатке колбочек трех видов, каждый из которых настроен на один из трех основных цветов – красный, синий или зеленый. Расстройство цветоощущения называется дальтонизмом. Дальтон поражал своих друзей, тем, что никогда не находил в лесу красных ягод рябины. Они ему казались зелеными. Заинтересовавшись таким феноменом, исследователи разобрались и назвали это нарушение цветовосприятия именем ученого.  Различными формами его страдает около 8% мужчин. Женщин – дальтоников значительно меньше. Медицина знает людей, не видящих зеленого цвета, их называют еранопами. Кроме того, встречаются люди вообще не различающие цвета. Цвета они определяют логически, на основании тональности светлого и темного. Это нарушение цветовосприятия известно под названием – макулодистрофия с явлением гиперметрического астигматизма.

 

Преломляющая способность роговицы

У человека и других «сухопутных» млекопитающих весьма существенное значение в преломлении направляющего в глаз света имеет находящаяся снаружи над зрачком роговица, поверхность которой выпукла наподобие часового стекла. Поскольку показатели преломления света у роговицы почти такие же, как и у воды, то при погружении глаз в воду возникает расстройство зрения. Вы, вероятно, не раз отмечали, что ныряя в воду при купании, трудно как следует рассмотреть дно водоема и проплывающих мимо рыб даже в воде, обладающей хорошей прозрачностью. Значительно лучше обозревать дно водоема, находясь не в воде, а над ней – на берегу, в лодке и т.п. Прослойка воздуха, находящаяся перед роговой оболочкой глаза, значительно повышает видимость в воде, позволяя сохранить преломляющую способность роговицы. Этим обычно пользуются при подводном плавании, надевая на лицо специальные маски, которые предохраняют роговицу от непосредственного контакта с водой. Возникает вопрос, а как же живущие в воде животные и прежде всего рыбы, роговица которых постоянно контактирует с водой? Роговица таких животных не может участвовать в преломлении направляющегося в глаз света. Поэтому она обычно плоская, а все обязанности, сопряженные с преломлением световых лучей, берут на себя шаровидный хрусталик и стекловидное тело глаз. Трудно приходится животным, обитающим и в воде и на суше. Тогда глаза нередко обеспечивают животному достаточное зрение лишь в одной из этих сред, а в другой среде животное ориентируются с помощью других органов

 

Зрачок

Зрачок глаза – это отверстие в центре радужки, расположенной между хрусталиком и роговой оболочкой. У человека и многих животных зрачок круглый. Диаметр зрачка человеческого глаза в темноте достигает восьми миллиметров, а при ярком освещении он может уменьшаться в четыре раза. Но круглая форма зрачка в животном мире совершенно не обязательна. У представителей семейства кошачьих, у ящериц и крокодилов зрачок имеет форму вертикальной щели, образованной своеобразными шторами. Существуют животные со зрачками в форме подковы, песочных часов, слезы, звездочки и даже, как утверждает американский естествоиспытатель К.Уорнер, в виде замочной скважины.

Особенно велики относительные и абсолютные размеры глаз глубоководных животных. У некоторых живущих на большой глубине рыб глаза имеют телескопически удлиненную форму и очень большой зрачок, обеспечивающий проникновение внутрь глаза максимального количества света. Глаза каракатицы лишь в десять раз меньше ее самой, у гигантского спрута глаза достигают сорока сантиметров в диаметре.

Загадочное свойство ушной раковины

Благодаря воронкообразной форме ушные раковины способны улавливать и концентрировать звуковые волны. Старые люди с пониженным слухом, прислушиваясь к чему-либо, приставляют сложенную рупором ладонь к уху, как бы увеличивая его. В ходе филогенетического развития все более и более высокоорганизованный звуковоспринимающий аппарат прячется в толщу височной кости, удлиняется слуховой проход, и как буфер от непредвиденных повреждений появляется ушная раковина, т.о., ушная раковина обладает защитной функцией.

Существует и косметическая функция наружного уха. Во все времена и все народы старались украсить ушную раковину, понимая, что она играет важную роль в создании внешнего облика. У некоторых африканских племен распространено странное для нас понятие о красоте: они оттягивают мочки уха до невероятных размеров. В восточных деспотиях древности существовал обычай отрезать уши государственным преступникам. Действительно, человек, лишенный ушных раковин, приобретает уродливый вид.

Но есть еще одно загадочное свойство ушной раковины, которое совсем недавно породило даже особое направление медицинской науки, названное «ухоиглотерапией».

В 1957 году французский врач П. Ножье на основании данных древней китайской медицины поделился опытом иглоукалывания. Согласно Ножье, наружное ухо надо рассматривать как перевернутый эмбрион в утробе матери, причем в ушной раковине тело человека и все органы проецируются так же, как в коре головного мозга. Он описал топографию точек и зон, являющихся проекцией определенных частей тела и внутренних органов. Если на человеческом теле обнаружено около семисот биологически активных точек, то на одном только ухе их свыше ста. Техника иглоукалывания в ушную раковину отличается разве что меньшей глубиной введения иглы – от двух до пяти миллиметров. Ухоиглотерапия прменяется не только для лечения, но и для диагностики заболеваний. Считается, что при заболевании внутренних органов в ушной раковине появляются болевые точки, которые определяются ручкой иглы или с помощью электрода.

Казалось бы, невелика проблема: проколоть себе мочку уха и вдеть сережку. Однако эта процедура требует особой осторожности. На мочке уха находятся 11 точек, связанных с глазами, зубами, языком, мышцами лица, внутренним ухом. А если дужка сережки сделана не из благородного металла или спаяна с другим металлом, раздражение может оказаться длительным, в результате ухудшается зрение, болят зубы.

Нередко врачам приходится сталкиваться с дефектами ушных раковин. Один из них макротия – увеличенная ушная раковина. Гораздо чаще встречается менее выраженная  патология, известная под названием лопоухость: форма и размеры ушной раковины остаются в пределах нормы, а вот расположена она не параллельно височной кости, а под острым углом, приближающимся к прямому углу. Встречаются и врожденные уродства ушной раковины, проявляющиеся в форме микротии – той или иной степени недоразвития ушных раковин, а иногда и полного их отсутствия.

Способность определять направление звука называется ототопикой. Эта способность у человека позволяет определить направление звука с точностью до одного градуса. Животные определяют, откуда исходит шум благодаря согласованному движению ушных раковин в направлении источника звука. У зайца ушки «на макушке». «На макушке» уши у собаки, кошки, лошади. Функции ототопики человека обеспечивается максимальным удалением ушных раковин друг от друга. В ходе эволюции ушные раковины все дальше и дальше отодвигались друг от друга, пока не оказались на противоположных сторонах черепа. Сравним с техникой: чем дальше расположены друг от друга улавливающие локаторы, тем точнее они способны засечь пролетающий объект.

 

В мире запахов

Способность видеть и слышать развились у животных давно, но немного раньше первобытные животные стали ощущать запахи. Для многих самых разнообразных животных существ оно стало играть ведущую роль в удовлетворении таких жизненно важных потребностей, как защита, питание, необходимый для размножения поиск полового партнера.

Поскольку раздражителями обонятельного анализатора являются находящиеся во вдыхаемом воздухе молекулы пахучего вещества, последнее должно обладать, хотя бы небольшой способностью к испарению  при обычной температуре. Так как рецепторное поле покрыто тонкой пленкой влаги , пахучее вещество может проникнуть через нее лишь при условии обладания хотя бы ничтожной растворимостью в воде. Обонятельные рецепторы покрыты липоидной (жировой) оболочкой, поэтому пахучее вещество должно быть в какой-степени растворимо в жирах.

Часть пахучих веществ, действуя на слизистую оболочку носа, вызывает не только ощущение запаха, но и рефлекторное изменение дыхания. При вдыхании некоторых веществ происходит рефлекторная остановка дыхания. К таким веществам относится эфир, хлрорформ, нашатырный спирт и т.д.

Чувство обоняния является исключительно острым и тонким чувством. Человек ощущает запах вещества при самом незначительном его содержании в воздухе. Например, если в 1 л воздуха содержится 1:1 000 000 г , человек ощущает его запах. Еще более чувствительным является орган обоняния к запаху сероводорода, наличием которого в 1 л воздуха в количестве 1:1 000 000 000 г уже вызывает ощущение запаха. Запах мускуса ощущается при его концентрации 1:10 000 000 г в 1 л.

Для человека, сумевшего активно изменить условия своего существования, обоняние не имеет первостепенного значения. Лишенный обоняния человек не только сохраняет жизнеспособность, но, как правило, сохраняет и трудоспособность. Однако полезность его не вызывает сомнений. Обоняние помогает нам избежать отравления недоброкачественной пищей, выявлять примеси различных и в том числе ядовитых веществ в окружающем воздухе. Запах дыма, гари помогает иногда предотвратить начинающийся пожар, очень велико значение запахов в кулинарии, в парфюмерии и т.д.

 

Вкусовое ощущение

Рецепторы, воспринимающие вкус у млекопитающих животных, как и у человека расположены главным образом в слизистой языка. У рыб (карпы, карликовый сом) вкусовые рецепторы расположены не только во рту, но и по всей поверхности тела. У насекомых, таких как мясные мухи, пчелы, бабочки большая часть чувствительных ко вкусу органов находится на передних лапках в особых образованиях на их нижних члениках. Передние лапки мясной мухи обладают чувствительностью к сахару в пять раз большей, чем вкусовые органы, находящиеся на голове. Бабочки ногами чувствуют концентрацию сахара в воде 200 раз меньшую, чем та, начиная с которой сладкий привкус становится ощутимым человеку.

 

Осязание

Кожа и слизистые оболочки – сплошное рецепторное поле. В нем заложены разнообразные по структуре и функции нервные окончания, обеспечивающие восприятие внешних раздражителей – осязательных, или тактильных (осязание, чувство прикосновения), температурных (чувство холода и тепла), болевых (чувство боли), которые воздействуют непосредственно на рецепторы.

Чувствительность различных участков поверхности тела человека неидентична. На всей кожной поверхности имеется примерно 500000 рецепторов, воспринимающих прикосновение  и давление; в среднем на 1 кв.см. приходится около 25 рецепторов. Однако эти рецепторы неравномерно распределены по всей поверхности тела. Для сравнения можно привести следующий пример: на 1 кв.см кожи голени имеется 9-10 рецепторов, а на 1 кв. см кожи головы – 165-300 рецепторов. Очень богата рецепторами кожа ладоней рук, особенно концевых фаланг. Этим и объясняется, почему при осмотре какого-либо предмета, когда нам надо выяснить форму, наличие шероховатостей и т.д., мы поглаживаем предмет, т.е. касаемся его поверхности кожей нашей ладони.

Тактильное ощущение возникает не только при непосредственном прикосновении к поверхности кожи, но и при касании к покрывающим кожу волоскам. Волос изгибается и обеспечивает по принципу рычага раздражение находящегося у его корня нервного рецептора. Тактильная чувствительность свойственна животным и насекомым. Так, ощупывая своими усиками - антеннами каждую ячейку сота, предназначенного для будущего пчелиного поколения, пчелка – матка определяет размер ячейки и в зависимости от этого откладывает в нее оплодотворенное яйцо. Из оплодотворенного яйца развивается рабочая пчела, а из неоплодотворенного – трутни.

 

Температурная  чувствительность

Терморецепция (температурная чувствительность) кожи включает два качественных типа – чувство холода и чувство тепла.

Каждый организм может существовать лишь при определенных температурных условиях, при этом оптимальная температура и переносимые пределы ее колебаний для различных видов животных весьма вариабильны. У человека и теплокровных животных, благодаря наличию терморегуляторных механизмов, температура тела всегда близка к определенному показателю и ее колебания имеют весьма ограниченную амплитуду.

Наблюдения показывают, что муравьи днем выносят яйца и личинки из муравейника и помещают под нагретые солнцем плоские камни. На ночь, когда земля охлаждается, яйца и личинки затаскиваются назад, в муравейник. Пчелы, очень чувствительные к температурным сдвигам, умеют поддерживать в ульях искусственный микроклимат. В жаркие дни все рабочие пчелы покидают улей, а некоторые из них располагаются около летка и, непрерывно работая крыльями, гонят внутрь улья свежий воздух, другие  - приносят воду и отрыгивают ее на поверхность сотов. В холодную погоду пчелы скапливаются в улье, собираются в клубок  и вырабатывают тепло, производя непрерывные энергичные движения. Все это позволяют пчелам регулировать температуру в улье и поддерживать ее в оптимальных для развивающегося потомства пределах.

Из крупных наземных животных с ярко выраженной способностью поисков жертв с помощью «теплоулавливающей» системы известно у ямкоголовых змей, в частности, у обитающих в Америке гремучих змей и у азиатских щитомордников. У них по обе стороны головы впереди глаз имеются конические углубления, содержащие особые теплочувствительные рецепторы, способные улавливать инфракрасные лучи, распространяющиеся от источника тепла в радиальном направлении. Таким образом, в каждую теплочувствительную ямку змеи тепловые лучи  могут попасть лишь при условии расположения источника тепла в строго определенном фрагменте пространства, которое можно сравнить с полем зрения. При этом такие оба «поля зрения» обеих ямок частично перекрываются, если источник теплового излучения оказывается на строго определенном расстоянии, - прямо перед головой змеи. Это расстояние такое, что свернувшаяся кольцом змея, может одномоментно поразить излучающий тепло источник. Змея настораживается, если источник тепла на 0,0018 градуса отличается от окружающей среды. Такая высокая чувствительность к тепловому излучению позволяет змее даже в абсолютной темноте обнаружить неподвижно сидящую лягушку или, тем более, теплокровное животное – мышь, птицу. Жертвой змеи может стать и приближающийся к ней в темноте человек.