25 Лабораторная работа

Исследование температуры поверхности различных частей тела электротермометром. Изучение поотделения в покое и при тепловой нагрузке. Прямая и непрямая калометрия животных. Решение задач по обмену энергии

Непрерывность обмена веществ и энергии является главным условием жизни. У теплокровных она поддерживает также постоянство температуры тела, как важнейший механизм реализации физиологических процессов и функций в организме.

25.1 Цель работы: исследовать температуру поверхности разных частей тела электротермометром. Установить влияние нагрузки на потоотделение. Освоить методы прямой и непрямой колориметрии. Решить задачу по обмену энергии.

25.2 Приборы, оборудование: Электротермометр, ртутный или спиртовой термометр, вата, марля, вазелин, лошадь корова овца, мышь, лягушка, стаканы, кусочки фильтровальной бумаги 10 см², пропитанной крахмалом, полиэтиленовый пакет, лейкопластырь, спиртовой раствор йода.

25.3 Ход работы.

25.3.1 Исследование температуры тела животных

Температуру тела у животных измеряют в прямой кишке, у птиц - в клоаке ветеринарным ртутным термометром. Для этого ртутный термометр встряхивают, смазывают тонким слоем вазелина и круговыми движениями без усилий вводят в прямую кишку на 5 мин. Чтобы он не выпадал, привязывают его нитью к зажиму, который укрепляют на волосяном покрове животного.

Температуру кожи в различных областях измеряют электротермометром Он имеет датчик из полупроводникового материала, сопротивление которого меняется в зависимости от температуры, и измерительный агрегат, построенный по схеме неравновесного моста.

В положении "В" (выключено) ручки переключателя стрелка должна совпадать с отметкой шкалы +29 ⁰С. В случае несовпадения ее следует установить с помощью корректора В положении "К" (калибровка напряжения), вращая ручку резистора устанавливают стрелку указателя на отметку шкалы + 42⁰С. После регулировки прибора ручку переключателя ставят на требуемый диапазон измерений, а наконечник датчика прикладывают к исследуемой точке. Отсчет температуры в градусах по шкале указателя производится после полной остановки стрелки указателя.

25.3.2 Образование тепла у теплокровных.

Во внешний стакан наливают воду, имеющую температуру +10 ⁰С, в нее опускают термометр; внутренний помещают: в первый стакан и мышь, во вторую лягушку. Третий набор остается для контроля. Через 15-20 мин определяют, как изменяется температура воды в стаканах.

Такие же исследования проводятся и на крупных животных в специальных больших калориметрах.

Сделайте вывод, происходит ли образование и отдача тепла у теплокровных и холоднокровных животных.

25.3.3 Изучение потоотделения

На ладони рук испытуемого нанести йодную сетку, накрыть фильтровальной бумагой пропитанной крахмалом. Одну кисть обернуть полиэтиленом на другой фильтровальную бумагу зафиксировать скотчем. Через 20 минут посмотреть результат опыта.

Все полученные данные записать в тетрадь обсудить сделать выводы.

25.3.4 Определение затрат энергии по газообмену. Решение задач.

Животное ставят в станок. Дыхательной маской собирают выдыхаемый воздух в воздухонепроницаемый мешок в течение определенного времени, который засекают секундомером.

Одновременно регистрируют температуру воздуха и атмосферное давление (АД) (например, t =+19 ⁰C, АД = 748 мм. рт. ст.).

Затем измеряют объем выдохнутого воздуха, пропуская его через газовые часы (например, овца массой 40 кг за 10 мин выдохнула 50 л воздуха).

Газоанализатором Холдена определяют газовый состав выдохнутого воздуха и вдыхаемого животным.

Например, газовый состав вдыхаемого воздуха: O₂ – 20,93%, CO₂ – 0,03%, N₂ – 79,04%. Газовый состав выдохнутого воздуха: O₂ – 16,9%, CO₂ – 3,5%, N₂ – 79,6%.

Расчетная часть. Определяют минутный объем легких животного (МОЛ). Для этого объем собранного воздуха делят на число минут, в течение которых забирался воздух (например, МОЛ овцы = 50 л ׃ 10 мин = 5 л / мин).

Приводят объем выдохнутого воздуха за 1 мин к нормальным условиям, то есть к объему, который занимал бы этот воздух при 0 ^оС и атмосферном давлении 760 мм. рт. ст. Для этого по таблице (приложение А) определяют напряжение водяного пара при данной температуре воздуха (например, при +19^оС 16,32 мм рт. ст.) и находят давление сухого воздуха (748–16,32  732 мм рт. ст.).

Затем для данной температуры и атмосферного давления сухого воздуха находят в таблице (приложение Б) коэффициент поправки объема воздуха и умножают на него величину МОЛ (например, 5 л/мин · 0,9005 = 4,5 л/мин).

Вычисляют объем О₂ и СО₂ во вдыхаемом за 1 мин воздухе по их процентному содержанию в нем (О₂ = 4,5 · 20,93:100 = 0,942 л; СО₂ = 4,5 · 0,03:100 = 0,001 л).

Вычисляют объем О₂ и СО₂ в выдыхаемом за 1 мин воздухе по их процентному содержанию в нем (О₂ = 4,5 · 16,9:100 = 0,76 л; СО₂ = 4,5 · 3,5:100 = 0,157 л).

По разнице содержания О₂ во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе, а также СО₂ вычисляют количество потребления О₂ (О₂ = 0,942 – 0,76 = 0,188 л) и выделения СО₂ (СО₂ = 0,157 – 0,001 = 0,156 л) за 1 мин.

Вычисляют дыхательный коэффициент (ДК = СО₂ : О₂) (ДК = 0,156 л/мин : 0,188 л/мин = 0,82).

По таблице (приложение В) находят калорический эквивалент (КЭ) 1 л О₂ для вычисленного ДК (КЭ = 20,201 кДж для ДК 0,82).

Рассчитывают расход энергии животным за 1 мин путем перемножения объема поглощенного О₂ в л/мин на калорический эквивалент 1 л О₂ (0,188 л/мин · 20,201 кДж = 3,757 кДж/мин). Расход энергии за сутки находят, перемножая расход энергии в минуту на 1440 (минут в сутки) (3,757 кДж/мин · 1440 мин = 5410,08 кДж / сутки).

Находят, сколько энергии тратится животным на 1 кг массы в час (3,757 кДж/мин · 60 мин : 40 кг = 5,635 кДж / кг · ч).

Контрольные вопросы

1. Что такое основной обмен?

2. Какие условия необходимо соблюдать при определение основного обмена?

3. В чем заключается метод прямой калориметрии при измерении энергетических затрат организма?

4. На чем основан метод непрямой калориметрии?

5. Что такое дыхательный коэффициент?

6. Чему равен дыхательный коэффициент при сгорании в организме углеводов, жиров, белков?

7. Что такое калорический эквивалент кислорода?

8. Как определить энергетические затраты организма, зная дыхательный коэффициент?

9. В чем заключается специфически динамическое действие пищи?

10. Решите задачу: кролик массой 1,5 кг помещен в герметичную камеру объемом 10 л на 20 мин. Определите теплопродукцию, если известно, что: в камере перед опытом температура воздуха – 22 ^оС; в конце опыта – 28 ⁰С, атмосферное давление в камере пред опытом – 760 мм рт. ст., а в конце опыта – 768 мм рт. ст. Процентное содержание О₂ , СО₂ и N₂ в камере перед опытом, соответственно 20,5; 0,05 и 79,45 %, а в конце опыта, соответственно 17,3; 1,5 и 81,5%.