Подробное решение параграф § 13 по биологии для учащихся 9 класса, авторов Вахрушев А.А., Бурский О.В., Раутиан А.С., Родионова Е.И. 2016
Вопрос 1. В чём состоит проблема? Сформулируйте вопрос урока.
Как сохранить температуру тела в определенном диапазоне температур (проблема терморегуляции). Какие энергосберегающие механизмы существуют у разных организмов?
Вопрос 2. Назовите холоднокровных и теплокровных животных (7 класс)
Теплокровными животными являются млекопитающие и птицы. Все остальные позвоночные (земноводные, пресмыкающиеся, рыбы) и все беспозвоночные являются холоднокровными.
Для примеров назовите представителей каждого класса.
Какова роль кровеносной системы в дыхании? (8 класс)
Кровеносная система транспортирует кислород и питательные вещества во внутреннюю среду организма, а углекислый газ и продукты распада из организма в атмосферу.
Что такое энергетический обмен и каково его значение в жизни организма? (§ 8)
Энергетический обмен (катаболизм, диссимиляция) — совокупность реакций расщепления органических веществ, сопровождающихся выделением энергии. Энергия, освобождающаяся при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме АТФ и других высокоэнергетических соединений. Значение энергетического обмена — снабжение клетки энергией, которая необходима для жизнедеятельности.
Вопрос 3. Сравните теплоизолирующие свойства меха и подкожной жировой подушки. Каковы механизмы регуляции теплоотдачи в том и другом случае?
Теплоизолирующие свойства тем лучше, чем толще и гуще мех и чем толще подкожная жировая подушка.
Зимой для лучшей теплоизоляции мех становится длиннее и гуще, когда становится холодно – мех «становится дыбом» (краткосрочный механизм).
Подкожная жировая подушка к зиме у некоторых видов животных также заметно становится больше. Для сохранения тепла кровеносные сосуды, расположенные ближе к поверхности кожи, сужаются.
Вопрос 4. Где расположены рецепторы, регистрирующие температуру организма?
Рецепторы расположены в коже, гипоталамусе и коре больших полушарий мозга.
Вопрос 5. Какие нервные центры отвечают за процесс терморегуляции?
Нервные центры теплоотдачи и теплоснабжения в гипоталамусе.
Вопрос 6. Каким образом снижается температура крови? Какова роль в её снижении нервной и гормональной систем?
При изменении температуры кожи через рецепторы нервный сигнал поступает в нервный центр, отвечающий за процесс терморегуляции в организме. Оттуда нервный сигнал способствует расширению кожных артерий и увеличению потоотделения. Гормоны регулируют интенсивность обмена в сторону его снижения.
Вопрос 7. Какими, положительными или отрицательными, должны быть обратные связи при восстановлении нормальной температуры тела?
Отрицательными.
Вопрос 8. Как достигается правильное чередование актов вдоха и выдоха? Какой отдел мозга в этом участвует?
Механизм регуляции дыхания очень сложный. В схематическом изложении он сводится к следующему. В продолговатом мозгу имеется скопление нервных клеток, регулирующих дыхание, - дыхательный центр. В дыхательном центре различают два отдела: отдел вдоха и отдел выдоха. Функция обоих отделов взаимосвязана: при возбуждении отдела вдоха происходит торможение отдела выдоха и, наоборот, возбуждение отдела выдоха сопровождается торможением отдела вдоха. Помимо дыхательного центра, заложенного в продолговатом мозгу, в регуляции дыхания участвуют специальные скопления нервных клеток в мосту и в промежуточном мозгу. Своё влияние на дыхательные мышцы, от которых зависит изменение объёма грудной клетки при вдохе и выдохе, дыхательный центр оказывает не прямо, а через спинной мозг. В спинном мозгу находятся группы клеток, отростки которых (нервные волокна) идут в составе спинномозговых нервов к дыхательным мышцам. При возбуждении дыхательного центра (отдела вдоха) нервные импульсы передаются в спинной мозг, а оттуда по нервам к дыхательным мышцам, вызывая их сокращение; в результате происходит расширение грудной клетки и вдох. Прекращение передачи импульсов из дыхательного центра (при торможении отдела вдоха) в спинной мозг, а от него к дыхательным мышцам сопровождается расслаблением этих мышц; в результате грудная клетка спадается и наступает выдох.
Вопрос 9. Когда большие полушария мозга вмешиваются в регуляцию дыхания? Какова роль рецепторов углекислого газа в регуляции глубины вдохов и выдохов?
Большим полушариям головного мозга принадлежит особая роль в связи с тем, что они обеспечивают всю гамму тончайших приспособлений дыхания потребностям организма в связи с непрерывными изменениями условий внешней среды и жизнедеятельности организма. Способность кора больших полушарий влияет на процессы внешнего дыхания: можно произвольно изменять ритм и глубину дыхательных движений, а также задерживать дыхание на 30—60 секунд и более.Особо важное значение имеет регулирующее влияние коры больших полушарий мозга на дыхательные движения у человека при речи и пении.
Углекислота является специфическим возбудителем дыхания. При накоплении углекислоты в крови до определённой концентрации раздражаются специальные рецепторы стенок кровеносных сосудов. Возникшие в рецепторах импульсы передаются по нервным волокнам в дыхательный центр (отдел вдоха) и вызывают его возбуждение, что сопровождается углублением и учащением дыхания. Помимо этого, углекислота оказывает и прямое воздействие на дыхательный центр: повышение концентрации углекислоты в крови, омывающей дыхательный центр, вызывает его возбуждение. Уменьшение концентрации углекислоты в крови сопровождается, наоборот, снижением возбудимости дыхательного центра (отдела вдоха).
Вопрос 10. При каких условиях происходит переход к анаэробному обмену?
Переход к анаэробному обмену происходит при нехватке кислорода. Тогда органические вещества расщепляются неполностью, что способствует выделению малого количества энергии.
Вопрос 11. Почему теплокровным животным необходимо больше пищи, чем холоднокровным?
У холоднокровных животных медленные протекают процессы обмена веществ - в 20-30 раз медленнее, чем у теплокровных. Поэтому и количество пищи, потребляемая двумя группами животных тоже разная.
Вопрос 12. Какие энергосберегающие механизмы существуют у теплокровных животных?
Обеспечивается теплокровность механизмами терморегуляции. Есть три основных пути терморегуляции:
1. Физическая терморегуляция - изменение уровня теплоотдачи. Физическая терморегуляция обеспечивается не за счет дополнительной выработки тепла (как химическая регуляция), а за счет сохранения его в теле животного, путем рефлекторного сужения и расширения кровеносных сосудов кожи (это меняет ее теплопроводность), изменения теплоизолирующих свойств меха и перьевого покрова, регуляции испарительной теплоотдачи. Густой мех млекопитающих, перьевой покров птиц позволяют сохранять вокруг тела прослойку воздуха с температурой, близкой к температуре тела животного, и тем самым уменьшать теплоотдачу во внешнюю среду. У обитателей холодного климата хорошо развит слой подкожной жировой клетчатки, который равномерно распределен по всему телу и является хорошим теплоизолятором.
2. Поведенческая терморегуляция (например, когда животное старается избегать неблагоприятных температур, перемещаясь в пространстве). Поддержание высокой температуры тела обеспечивается за счет того, что на холоде процессы теплопродукции в организме преобладают над процессами теплоотдачи. Но поддержание температуры за счет возрастания теплопродукции требует большого расхода энергии, поэтому животные в холодный период года нуждаются в большом количестве пищи или тратят много жировых запасов, которые они накопили летом.
Вопрос 13. Каким образом терморегуляция связана с работой кровеносной системы?
Сохранение тепла в теле животного регулируется путем рефлекторного сужения и расширения кровеносных сосудов кожи (это меняет ее теплопроводность). У животных в холодное время года снижается ток крови на поверхности тела. А также наличие системы противоточного обмена в ластах и плавниках морских обитателей.
Вопрос 14. Как регулируется дыхание?
Дыхание регулируется двумя анатомическм отдельными, но интегрированными структурами ЦНС. Первая обозначается как система регуляции автоматического дыхания (мост мозга, продолговатый мозг); Вторая – система регуляции произвольного дыхания (корковые, переднемозговые структуры). Каждая регулирующая система включает 3 основных звена? определенные структуры ЦНС; эффекторное звено (диафрагма, межреберные мышцы); нервно-реципторное звено (перифермческие и центральные хеморецепторы, проприорецепторы, рецепторы легких и верхних дыхательных путей).
Регуляция дыхания осуществляется по принципу обратной связи? отклонение газового состава крови от физиологических показателей рефлекторно ведет к соответствующему изменению параметров дыхания, обеспечивающему поддержание раО2 и раСО2 (напряжение кислорода и углекисого газа в крови) на оптимальном уровне. При изменении раО2 и раСО2 в крови и тканях кровообращение является каналом обратной связи, по которому информация передается на хеморецепторы (периферические и центральные). Хеморецепторы обнаруживают разницу между действительными и нормальными величинами напряжения газов крови и передают эту информацию дыхательным нейронам ствола мозга. Дыхательный центр формирует импульсы, передающиеся по нервам к дыхательным мышцам, работа которых обеспечивает установление адекватной вентиляции с минимальными изменениями напряжения газов крови.
Вопрос 15. Как защищаются от холода полярные морские млекопитающие, не имеющие шёрстного покрова?
Северные животные защищены от холода толстой жировой подушкой. А также наличие системы противоточного обмена в ластах и плавниках морских обитателей.
Вопрос 16. Каким образом в организме уменьшается приток крови к одним органам и увеличивается к другим?
Приток крови к тому или иному органу зависит от состояния сосудов-они могут быть суженными или расширенными, на что влияет вегетативная нервная система.
Вопрос 17. Рассмотрите вдвоём приведённый график. Каких животных можно отнести к теплокровным, а каких – к холоднокровным?
Теплокровные – кошка, опоссум, ехидна и утконос.
Холоднокровные – ящерица.
Если с кошкой, опоссумом и ящерицей здесь все понятно, то утконос и ехидна еще не являются строго теплокровными животными, и температура тела у них колеблется между 250 и 35оС, а повышение температуры окружающей среды способствует и повышению температуры тела животных.