этология физиология

МИНИСТЕСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РФ

ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I»

Факультет ветеринарной медицины и технологии животноводства

Кафедра акушерства и физиологии сельскохозяйственных животных

ПРАКТИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО

к лабораторным занятиям и задания для контрольных работ

по физиологии и этологии животных

для студентов заочного отделения, обучающихся по направлению – 36.05.01 – «Ветеринария»

Воронеж

2015

1

Составители: доцент Мистюкова О.Н., доцент Слащилина Т.В.

Рецензент:

доцент кафедры анатомии и хирургии, к.в.н., Б.Н.Алтухов

Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры акушерства и физиологии с.-х. животных ВГАУ (протокол № 11 от 08.06.2015 г.), методической комиссией факультета ветеринарной медицины и технологии животноводства ВГАУ (протокол № 11 от 29.06. 2015 г.).

2

ВВЕДЕНИЕ

Физиология – это наука, изучающая процессы жизнедеятельности здорового организма при его взаимодействии с окружающей средой.

Физиология животных изучает физиологические функции, их регуляцию у домашних животных и разводимых для получения продукции. Она является теоретической основой специальных дисциплин (клинической диагностики, терапии, хирургии и других) при подготовке ветеринарных врачей.

В свою очередь, для успешного овладения физиологией, необходимо иметь определенные знания по биологии, морфологии, химии, физики и другим дисциплинам.

Аудиторные занятия со студентами заочного отделения проводятся в период учебных сессий. Предварительно студенты самостоятельно осваивают теоретические разделы курса и выполняют контрольную работу по заранее определенным на установочных занятиях темам. Во время сессии студенты прослушивают курс лекций и выполняют лабораторно-практические занятия групповым методом.

Спецификой заочной формы обучения является то, что студент больше времени работает самостоятельно вне учебных аудиторий. Поэтому важно полностью отработать лабораторный практикум, который позволяет ознакомить студентов с механизмами физиологических процессов в организме с помощью экспериментальных исследований. Особенностью курса физиологии является использование на занятиях животных разных видов, которые служат объектом наблюдений, демонстраций, экспериментов (лягушки, кролики, мыши и другие).

Контрольная работа состоит из письменных ответов на 5 вопросов с рисунками и схемами. В начале работы оформляется титульный лист с обозначением: кафедры, названия дисциплины, Ф.И.О. (полностью) студента, выполнившего работу, специальности, по которой он обучается, курса, шифра его зачетной книжки. В конце работы указывается использованная литература, дата выполнения работы, ставится подпись.

3

МЕТОДЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ФИЗИОЛОГИИ.

Физиология животных – наука экспериментальная и основной ее метод – эксперимент (опыт). Именно выполненный опыт служит источником объективных знаний о процессах жизнедеятельности организма животных. В физиологической практике широко используются приборы, основанные на достижениях физики, химии, электроники, автоматики.

Экспериментальный метод может быть применен в трех вариантах: в форме острого опыта, хронического опыта и в форме моделирования функций.

1.В остром опыте животное подвергают наркозу и проводят операцию, чтобы получить доступ к внутренним органам с последующим изучением их функции при различном воздействии на них (электрическое раздражение нервов, мышц, перевязка сосудов, наложение фистул и т.д.).

Разновидностью острых опытов является методика изолированных органов. Жизнедеятельность органов поддерживается приемами, которые обеспечивают близкий к нормальному обмен веществ (перфузия сердца, печени, молочной железы) или помещением органов в питательные растворы. Иногда органы изолируют не полностью, оставляя их в месте естественного расположения. В этом случае перекрывают систему кровоснабжения и орган подсоединяют к аппарату искусственного кровоснабжения.

Путем исследования химического состава крови, органа или введения в кровоток биологически активных веществ, при необходимости меченых радиоизотопами, изучают особенности обмена веществ и регуляцию функций органа.

2.Хронические опыты проводят обычно на животных, специально подготовленных, т.е. заранее оперированных в асептических условиях и восстановившихся от последствий операции.

Целью операции может быть наложение фистул на желудок, кишечник, желчный выводной проток, выведение наружу протоков слюнных желез или мочеточников, вживление электродов для раздражения органов или их частей, наложение катетеров на сосуды внутренних органов для регулярного взятия проб крови и другие.

Хронические опыты проводят на интактных животных, которые не подвергаются никакому оперативному воздействию. Так

4

для изучения затрат энергии, влияния на организм газового состава и температуры воздуха, а также для исследования высшей нервной деятельности животных помещают на определенное время в специальные камеры, снабженные специфическим оборудованием (датчиками, источниками раздражений, устройствами для сбора выдыхаемого воздуха, мочи).

В качестве длительных хронических опытов без операционного вмешательства распространены методы регистрации физиологических функций, сигналы от которых преобразуются в электричество. Для этого используют миниатюрные радиопередатчики, вводимые в организм или укрепляемые снаружи, а также системы телеметрии и видеозаписи. Эти методы позволяют регистрировать параметры физиологических функций (дыхание, сердечную деятельность и др.) при свободном поведении животных или при выполнении определенной работы (перемещение груза, движение под седлом).

3. Моделирование функций в физиологии основывается на рассмотрении организма как биокибернетической системы.

Модели физиологических функций могут быть разными по форме.

Ктеоретическим моделям следует отнести умозрительные гипотезы и схемы, основанные на логических построениях, а так же математические формулы и уравнения, отмечающие закономерности протекания физиологических процессов (например, кривая роста животных, линейная динамическая модель молочной продуктивности).

Кфизическим моделям относятся приборы, имитирующие определенную функцию и построенные на основании экспериментально полученных количественных параметров (электронная модель нервной клетки, модель «искусственного рубца» у жвачных и др.)

Метод моделирования позволяет, с одной стороны, проверить вне организма правильность физиологических гипотез, а с другой

–воспроизвести на модели элементы тех или иных функций или разработать устройства, заменяющие некоторые органы.

Метод физиологического моделирования предлагает упрощение задачи сложной функции и не может охватить все биологические закономерности, имеющие место в организме.

5

4. В зависимости от целей и задач физиологических экспериментов могут широко использоваться различные физикохимические методы: фотоколориметрия; спектрофотометрия; рентгенография; электронная микроскопия; радиоактивные изотопы.

В качестве подопытных объектов используют лабораторных (лягушки, белые мыши, крысы, морские свинки, кролики, собаки) или сельскохозяйственных животных (овцы, козы, крупный рогатый скот, лошади, свиньи).

Физиология имеет свой методологический принцип изучения

– принцип единства организма и окружающей среды.

ПРАВИЛА ТЕХНИКИ БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ В ФИЗИОЛОГИЧЕСКОЙ ЛАБОРАТОРИИ

Для работы в физиологической лаборатории за каждым студентом закрепляется постоянное рабочее место. Оно оборудуется набором различных инструментов, приборов и реактивов в зависимости от темы занятий.

Правила техники безопасности следует соблюдать в следующих направлениях:

1.Соблюдение личной гигиены и гигиены рабочего мес-

та. Для работы в лаборатории студенты допускаются только в халатах. В ходе работы на рабочем месте соблюдают чистоту и порядок. В процессе и после работы студенты моют инструменты, моют с мылом руки и при необходимости дезинфицируют их. При работе с пипетками и канюлями их обязательно дезинфицируют спиртом.

2.Соблюдение техники безопасности при работе с реак-

тивами. При работе с реактивами следует знать их свойства и с учетом этого проводить соответствующие исследования, безопасные для человека. Склянки с реактивами должны иметь этикетки с указанием названия реактива и его концентрации. На рабочее место устанавливают реактивы, используемые только для этого занятия.

3.Техника безопасности при работе с электрическими приборами. Электрические приборы перед включением в электрическую сеть необходимо осмотреть и убедиться в соответствии параметров потребляемого ими электрического тока и на-

6

пряжения в сети. Все токоведущие части должны иметь неповрежденную изоляцию и исправные контакты. Работа на приборах разрешается только после их защитного заземления и тщательного изучения инструкции. Электрический ток, подаваемый на рабочие места, должен пропускаться через понижающий трансформатор и не превышать напряжение 6 вольт.

4. Техника безопасности при работе с лабораторными и домашними животными. При работе с животными их необходимо предварительно зафиксировать. Для этого используют различные приемы и методы фиксации. Крупных животных фиксируют в станках, кроликов - на соответствующих столах, собак - в станках, фиксируя их в лямках, мышей удерживают с помощью пинцетов, лягушек прикрепляют булавками к пробковым пластинкам.

После изучения студентами правил техники безопасности и проведения инструктажа преподавателем делается запись в специальном журнале, который хранится на кафедре.

РЕФЛЕКТОРНЫЕ ПРИНЦИПЫ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ОРГАНИЗМА.

Постоянный обмен веществ между организмом и внешней средой представляет основное условие жизни.

Внешняя среда влияет на организм через многочисленные раздражители. Организм отвечает на них посредством рефлекса.

Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение из внешней или внутренней среды, осуществляемая с участие центральной нервной системы.

Рефлексы бывают безусловные и условные.

Безусловные – это врожденные рефлексы, передающиеся по наследству и характерные для вида животного.

Условные – приобретенные в течение жизни рефлексы, которые осуществляются путем образования временных связей в коре больших полушарий.

В основе любого рефлекса лежит рефлекторная дуга – это анатомическая структура, по которой проходит импульс возбуждения от органа, воспринимающего раздражение, до исполнительного (ответной реакции).

Рефлекторная дуга состоит из пяти элементов:

7

-рецептора,

-афферентного (чувствительного) нейрона,

-промежуточного (вставочного) нейрона,

-эфферентного (двигательного) нейрона,

-эффектора (исполнительного органа).

Рецепторы воспринимают раздражение из внешней или внутренней среды и переводят его в процесс возбуждения. Возбуждение передается по чувствительному нейрону в центральную нервную систему, по вставочным нейронам – в нервные центры, а от них по двигательному нейрону к исполнительному органу, который отвечает на возбуждение специфической реакцией. Такой реакцией обладают возбудимые ткани: мышечная, нервная, железистая.

Возбудимые ткани могут находиться в трех различных состояниях – возбуждении, торможении и физиологическом покое.

Возбуждение – активный процесс, которым ткань отвечает на действие раздражителя. Оно проявляется усилением обмена веществ и энергии, изменениями физико-химического состава ткани, а также специфическими реакциями (сокращением мышц, выделением секрета желез, образованием нервного импульса).

Торможение – это активный процесс, которым ткань отвечает на воздействие раздражителей. Проявляется оно угнетением функций.

Возбуждение и торможение являются проявлением деятельности тканей, органов и организма в целом.

Физиологический покой – состояние тканей и органов при отсутствии раздражителей.

Тема 1. Рефлексыспинного мозга Цель работы: установить рефлекторную деятельность

спинного мозга и связь рефлекса с раздражением определенного рецептивного поля.

Порядок работы: у лягушки удаляют головной мозг, включая продолговатый, отрезают верхнюю челюсть на 0,5 см дальше глаз. За нижнюю челюсть подвешивают лягушку в штативе. Спустя 5-10 мин после декапитации проводят опыт.

Смачивают бумагу 0,5% раствором серной кислоты и накладывают ее на брюшко, ближе к передним лапкам. Отмечают

8

ответную реакцию. Затем лягушку обмывают водой. Через несколько минут накладывают фильтровальную бумагу, смоченную кислотой, на кожу спины, ближе к правому, а затем к левому бедру. Также отмечают ответную реакцию.

Опыт повторяют несколько раз. Затем, положив бумагу с кислотой ближе к одной лапке, задерживают движение этой лапки.

Отмечают реакцию и объясняют полученные результаты.

Вопросы к теме

1.Что такое рефлекс?

2.Что такое рецептивное поле?

3.Какая анатомическая структура лежит в основе рефлекса?

4.Приведите примеры рецептивных полей и ответных реакций при их раздражении.

Тема 2. Анализ рефлекторной дуги Цель работы: изучить составные части рефлекторной ду-

ги, установить роль отдельных частей рефлекторной дуги. Порядок работы: у лягушки без головного мозга серной ки-

слотой проверяют рефлекторную реакцию с кончиков пальцев. Затем делают разрез кожи на одной лапке вокруг коленного сустава, снимают кожу с лапки и кончиков пальцев. Смачивают фильтровальную бумагу 0,5 % раствором серной кислоты и прикладывают ее к икроножной мышце. Отмечают ответную реакцию. Обмывают лапку водой. Объясняют полученные результаты.

Раздражают кислотой кожу бедра этой же лапки. Отмечают реакцию.

На другой лапке делают разрез кожи вдоль бедра по ходу седалищного нерва. Стеклянным крючком приподнимают нерв и подводят под него нитку. Проверяют наличие рефлекса (опускают лапку в 0,5 % раствор серной кислоты).

Подводят под нерв ватку, смоченную эфиром, и проверяют наличие рефлекса до его исчезновения.

Как только рефлекс исчезнет, кладут на кожу спины бумагу, смоченную 0.5 % раствором серной кислоты, и следят за деятельностью этой лапки. Объясняют причину исчезновения рефлекса.

Через 1-2 минуты вновь накладывают бумагу, смоченную серной кислотой, на кожу спины. Следят за реакцией лапки (с выделенным нервом).

9

Объясняют причину исчезновения рефлекса.

В конце опыта у лягушки разрушают спинной мозг и проверяют наличие рефлекса.

Наблюдения записывают в тетрадь.

На основании проделанного опыта делают выводы. Зарисовывают схему рефлекторной дуги.

Вопросы к теме

1.Что такое рефлекторная дуга?

2.Что такое нейрон?

3.Из каких элементов состоит рефлекторная дуга?

4.Какую роль выполняют рецепторы?

5.Какую роль играет спинной мозг в рефлекторной дуге?

Тема 3. Приготовление нервно-мышечного препарата.

Цель работы: познакомиться с методикой приготовления нервно-мышечного препарата.

Порядок работы: у лягушки удаляют головной мозг, разрушают иглой спинной мозг. Берут лягушку за задние лапки и перерезают позвоночник поперек на 1 см выше копчиковой кости. Делают два разреза вдоль тазовых костей и удаляют всю свисающую переднюю часть туловища и внутренние органы.

Пинцетом захватывают позвоночник и снимают кожу с задних лапок. Берутся за позвонки так, чтобы копчиковая кость выдавалась вверх. Вырезают копчиковую кость. Отделяют стеклянным крючком седалищный нерв от позвонков до коленного сустава, отрезая отходящие от нерва волокна.

С бедренной кости удаляют все мышцы. Отделяют икроножную мышцу от берцовой кости. Отрезают ахиллово сухожилие ближе к лапкам. Берцовую кость отрезают ниже коленного сустава.

Приготовленный нервно-мышечный препарат должен состоять из седалищного нерва, закрепленного на кусочке позвоночника, и подходящего к икроножной мышце, икроножной мышцы с ахилловым сухожилием и бедренной кости.

Тема 4. Свойства скелетных мышц Цель работы: изучить на нервно-мышечном препарате

свойства скелетных мышц – растяжимость, эластичность и оди-

10