Читаем Экологическая физиология онлайн бесплатно

Лабораторный практикум по дисциплине «Экологическая физиология» предназначен для студентов направления «Биология» (профиль «Биохимия») и призван оптимизировать освоение дисциплины.

Практикум содержит описание лабораторных работ по дисциплине, краткий обзор теоретического материала, контрольные вопросы и задания по темам лабораторных занятий.

Для успешного выполнения заданий лабораторной работы студент должен строго ориентироваться на предложенный порядок выполнения работы.

В содержании отчета по работе дано напоминание о необходимости занесения всех результатов работы и выводов в тетрадь для лабораторных работ (тетрадь протоколов опытов).

Лабораторный практикум подготовлен в соответствии с рабочей программой дисциплины «Экологическая физиология».

Цель работы: освоить методы оценки показателей физического развития.

Задачи:

1. Измерить соматометрические показатели и оценить их.

2. Вычислить индекс Пинье.

3. Оценить соматическое здоровье по шкале соматического здоровья.

Приборы и оборудование: сантиметровые ленты, медицинские весы, ростомер, секундомеры, тонометры, спирометры, мыльный раствор, спирт, бинт, кистевые динамометры.

Конституция (от лат. constitutio – установление, организация) – комплекс устойчивых индивидуальных морфологических, физиологических и психологических свойств организма, обусловленных действием среды обитания и наследственностью, определяющих в свою очередь своеобразие реакции организма на внешние и внутренние раздражители, а также темпы индивидуального развития и предпосылки способностей человека.

Гиппократ (IV в. до н. э.) считается основоположником учения о конституции человека. Он выделял четыре типа конституции по темпераменту:

сангвиник (преобладание крови);

флегматик (преобладание лимфы, слизи);

холерик (преобладание желчи);

меланхолик (преобладание черной желчи).

И. П. Павлов подтвердил и научно доказал существование выделенных Гиппократом типов конституции. В основе классификации И. П. Павлова – комбинация свойств нервной системы: силы, уравновешенности, подвижности.

Другие ученые оценивали конституцию по: 1) пропорциональности телосложения, в том числе по величине индекса Пинье; 2) уровню функциональной активности органов дыхания и пищеварения; 3) преобладанию типа ткани (костной, жировой и мышечной); 4) особенностям волокон соединительной ткани; 5) мышечному тонусу; 6) ферментам, определяющим тип реагирования (устойчивость к гипоксии); 7) скорости срочного реагирования на изменение среды при непосредственном действии раздражителей на организм; 8) способности выдерживать нагрузки различной интенсивности (силы) и длительности; 9) тонусу вегетативной нервной системы; 10) типу биоритмов; 11) способности адаптироваться к внешним воздействиям (усвоение экзогенных ритмов) и др.

Недостатком всех существующих классификаций конституции является отсутствие комплексного подхода.

Задание 1. Определить антропометрические показатели (соматометрия)

Измерение роста. Находясь в положении «смирно», выпрямив спину, поджав живот, тремя точками касайтесь вертикальной стойки ростомера – пятками, ягодицами, лопатками (икры практически тоже касаются стойки). Голова должна находиться в положении, при котором наружный угол глаза и наружный слуховой проход находятся на одном уровне.

Измерение массы тела. Массу тела измеряйте десятичными медицинскими весами рычажной системы чувствительностью до 50 г (с платформой и стойкой). На платформу нужно становиться осторожно на середину при опущенном затворе, взвешивание допускается без обуви и при минимуме одежды.

Измерение окружности грудной клетки. Сантиметровую ленту приложите сзади по нижним углам лопаток, а спереди – по нижнему краю околососковых кружков (у мужчин); у женщин сзади точно так же, спереди – над грудными железами. Измерение окружности грудной клетки производите на вдохе, выдохе в покое.

Определение размаха показателей грудной клетки. Измерьте окружность грудной клетки при вдохе и выдохе; найдите разницу между значениями. В норме размах показателей грудной клетки должен составлять 7–9 см; меньше 7 см – неблагоприятный показатель, более 9 см – хороший показатель.

Оценка гармоничности телосложения. Данный показатель определите по формуле

В норме этот показатель равен 50–55; если больше – отличное развитие, если меньше – слабое.

Окружность грудной клетки в состоянии покоя должна быть не менее половины роста.

Соотношение веса и роста найдите по формуле

В норме соотношение роста и веса должно составлять 4,3–3,2.

Задание 2. Определить индекс Пинье

Индекс Пинье определите, исходя из данных роста (см), массы (кг) и среднего значения периметра грудной клетки (см). Он рассчитывается исходя из замеров при форсированном вдохе и выдохе:

Величина индекса Пинье от 0 до 10 свидетельствует об отличном физическом развитии индивида, от 10 до 15 и от 0 до –1 – об очень хорошем, от 15 до 25 и от –1 до –3 – о хорошем, от 25 до 30 и от –3 до –5 – об удовлетворительном, а более 30 и менее –5 – о плохом.

Задание 3. Оценить соматическое здоровье

Примечание к табл. 1 и 2: в скобках – баллы; ЖЕЛ – жизненная емкость легких; ЧСС – частота сердечных сокращений; АДсист. – уровень максимального (систолического) артериального давления в покое.

Таблица 1

Шкала соматического здоровья (мужчины)

Таблица 2

Шкала соматического здоровья (женщины)

Определение силы и выносливости мышц кисти (динамометрия).

Динамометрия – метод измерения мышечной силы. Кистевой динамометр состоит из стальной пружины, которая подвергается сжатию, шкалы и стрелки, показывающей силу в килограммах. Силу мышц сгибателей пальцев правой и левой руки измерьте с помощью ручного пружинного динамометра (в килограммах). Произведите три измерения для каждой руки, зафиксируйте максимальный показатель. Сравните силу мышц правой и левой руки. При измерениях рука с динамометром должна быть вытянута и отведена в сторону. При оценке выносливости мышц кисти измерения проводите для правой и левой руки по десять раз с интервалом в пять секунд. Постройте график изменения силы при десятикратных повторениях сжатия пружины.

Полученные данные занесите в тетрадь протоколов опытов. Сделайте выводы.

1. Что такое конституция?

2. Каковы классификация конституций человека?

3. В чем сущность экологических аспектов конституции?

4. Как можно охарактеризовать понятия «конституция», «расы», «среда обитания»?

5. Как выглядят схемы нормальных конституций (соматотипов)?

1. Показатель гармоничности телосложения составляет 55. Вычислите окружность грудной клетки у спортсмена ростом 180 см. Сделайте заключение о полученном результате.

2. Рассчитайте индекс Пинье у спортсмена ростом 180 см, весом 90 кг и со средним периметром грудной клетки 105,5 см. Сделайте заключение о величине данного показателя.

3. По основным типам конституции человека составьте таблицу; отразите в ней характеристику каждого типа конституции и факторы риска при отклонении конституциональных особенностей от нормы.

Цель работы: освоить методы оценки показателей физической работоспособности.

Задачи:

1. Оценить физическую работоспособность методом степ-теста.

2. Оценить физическую работоспособность методом велоэргометрии.

3. Определить максимальное потребление кислорода.

4. Сделать заключение об уровне здоровья.

Приборы и оборудование: секундомеры, дек-платформы для проведения степ-теста, велоэргометр.

Здоровье (по определению ВОЗ) – состояние полного физического, психологического и социального благополучия, а не только отсутствие болезней или физических дефектов. Определение здоровья может рассматриваться в общем, общебиологическом плане, а также с точки зрения физиологии (в этом случае понятие «здоровье» может быть синонимом понятия «норма»). Выделяют три основных компонента общего здоровья человека: физическое, психическое, духовное. Среди факторов, определяющих уровень здоровья человека, 50 % приходится на образ жизни.

В процессе выполнения физической нагрузки в организме развиваются следующие функциональные состояния: 1) предстартовое состояние (проявляется тремя разновидностями эмоций: «боевая готовность», «стартовая лихорадка», «стартовая апатия»); 2) врабатывание (данному состоянию предшествует разминка), устойчивое состояние; 3) «мертвая точка», «второе дыхание»; 4) устойчивое состояние; 5) утомление (субкомпенсация, декомпенсация). В основе развития указанных состояний лежит уровень возбудимости нервных центров, соотношение процессов возбуждения и торможения в центральной нервной системе, что в конечном счете определяет степень функциональной активности двигательной, кислородтранспортных систем, обменных процессов и организма в целом.

Работоспособность – способность человека выполнять в заданных параметрах и конкретных условиях профессиональную деятельность, сопровождающуюся обратимыми, в сроки регламентированного отдыха, функциональными изменениями в организме. Динамика работоспособности отражается в следующих ее фазах: мобилизация, врабатывание, гиперкомпенсация, оптимальная работоспособность, субкомпенсация, декомпенсация, срыв (утомление). Физическая способность к мышечной работе зависит прежде всего от аэробной способности. Последняя связана с уровнем развития таких факторов, как жизненная емкость легких и общее содержание гемоглобина в крови. Эти два фактора обусловливают максимальную способность возобновления альвеолярного воздуха и максимальную способность связывания кровью кислорода. Таким образом, понятие аэробной способности обозначает предельные возможности организма к мобилизации окислительных процессов для энергетического обеспечения мышечной деятельности и измеряется максимальной величиной потребления кислорода (МПК), которая может быть измерено только в процессе выполнения максимально напряженной работы. Для этой цели обычно используются кратковременные физические нагрузки возрастающей мощности.

Для оценки физической работоспособности используются различные методы исследования. Всемирная организация здравоохранения рекомендует применение теста PWC₁₇₀ (Physical Working Capacity), заключающегося в определении мощности физической работы, при которой частота сердечных сокращений достигает величины 170 уд/мин. По данным величины работоспособности возможно определение максимального потребления кислорода, являющегося интегральным показателем уровня здоровья.

Задание 1. Определить физическую работоспособность методом степ-теста

Процедура определения PWC₁₇₀ состоит в выполнении двух нагрузочных заданий возрастающей мощности: первое нагрузочное задание заключается в подъеме на дек-платформу в течение 5-ти минут со скоростью 22,5 подъема в минуту; второе нагрузочное задание заключается в подъеме на дек-платформу в течение 5-ти минут с максимально возможной скоростью (при этом необходимо подсчитывать количество подъемов в минуту для расчета среднего количества подъемов). Высота дек-платформы должна составлять 33 см для женщин и 40 см для мужчин.

Величина PWC₁₇₀рассчитывается по формуле

где N₁, N₂ – мощность первого и второго нагрузочного задания, кг·м/мин;

f₁, f₂ – частота сердечных сокращений в конце первого и второго нагрузочного задания (разница между f₁ и f₂ должна быть больше 40 уд/мин).

При использовании степ-теста величину работы (мощности нагрузочного задания) определите по формуле

где М – масса испытуемого, кг; N – число подъемов на ступеньку за 1 мин; Н – высота ступеньки, м.

Таблица 3

Физическая работоспособность по данным PWC (кг·м/мин) (женщины)

Таблица 4

Физическая работоспособность по данным PWC (кг·м/мин) (мужчины)

Чем больше PWC, тем большую мышечную работу может выполнить человек при оптимальном функционировании системы кровообращения, тем больше физическая работоспособность (табл. 3, 4). На уровень физической работоспособности оказывают влияние такие факторы, как пол, возраст, наследственность, состояние здоровья и т.д.

Задание 2. Определить физическую работоспособность методом велоэргометрии

Выполните работу на велоэргометре дважды в течение 5-ти мин, каждый раз с 3-минутным интервалом. Частота вращения педалей должна быть 60–70 об/мин.

Мощность первой нагрузки W₁ для практически здорового мужчины должна составлять 1 Вт/кг, для человека, не занимающегося физическим трудом (тренировками), – 0,5 Вт/кг.

В конце 1-й нагрузки подсчитайте ЧСС за 30 с и в зависимости от нее и величины 1-й нагрузки определите по таблице Белоцерковского (табл. 5) величину 2-й нагрузки W₂.

Таблица 5

Ориентировочные значения мощности 2-й нагрузки (кг·м/мин), рекомендуемые при определении теста PWC₁₇₀ (по 3. Б. Белоцерковскому)

После 3-минутного перерыва исследований на протяжении 5-ти мин поработайте со 2-й нагрузкой (W₂). В конце 2-й нагрузки вновь определите ЧСС за 30 с. Физическую работоспособность определите по формуле Карпмана

PWC₁₇₀ = W₁ + (W₂ – W₁) (170 – f₁ / f₂ – f₁), где PWC₁₇₀ – мощность физической нагрузки на велоэргометре; W₁ и W₂ – мощность 1-й и 2-й нагрузок; f₁, f₂ – ЧСС за 30 с в конце 1-й и 2-й нагрузок.

Задание 3. Определить максимальное потребление кислорода по формуле Карпмана