Текст книги "Биология многообразие живых организмов. 7 класс"

Автор книги: В. Захаров

Соавторы: Н. Сонин
сообщить о нарушении

Текущая страница: 6 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 7 страниц]

Анализаторы слуха и равновесия

Мир человека наполнен звуками. Слушая и воспринимая звуки, человек узнаёт о том, что вокруг него происходит, общается с людьми, чувствует опасность, оценивает расстояния, наслаждается музыкой. Человек также постоянно ощущает своё положение в пространстве.

СТРОЕНИЕ ОРГАНА СЛУХА. Звук – это колебания воздуха. Наш орган слуха улавливает колебания частотой 16–20 тыс. в секунду. Путь, который проходит звук в ухе, значительно сложнее, чем путь луча света в глазу.

Орган слуха подразделяют на наружное, среднее и внутреннее ухо.

Наружное ухо включает ушную раковину и наружный слуховой проход. Ушная раковина приспособлена для улавливания звуков, у человека она неподвижная. Слуховой проход соединяет ушную раковину со средним ухом. Наружное ухо отделено от среднего барабанной перепонкой, которая преобразует звуковые волны в механические колебания и передаёт их в среднее ухо.

Среднее ухо находится в толще височной кости и представляет собой узкую полость (1–2 см³), в которой расположены три слуховые косточки. Полость среднего уха (барабанная полость) продолжается в слуховую трубу, которая открывается в глотку. Это позволяет уравнивать давление в полости среднего уха с атмосферным, благодаря чему барабанная перепонка не искажает звуковые колебания.

Слуховые косточки – молоточек, наковальня и стремечко – самые маленькие косточки нашего тела, их масса всего около 0,5 г. Они образуют систему рычагов, которая в 50 раз усиливает слабые колебания барабанной перепонки и передаёт их во внутреннее ухо.

Положение чувствительных клеток и покровной мембраны

Кортиев орган

Волосковые клетки

Восприятие звука

Внутреннее ухо представляет собой сложную систему тонких изогнутых каналов и полостей, расположенных в толще височных костей. Внутри этого костного лабиринта заключён перепончатый лабиринт, повторяющий форму костного. Все полости лабиринта заполнены жидкостью. В лабиринте находится сразу два органа: орган слуха и орган равновесия – вестибулярный аппарат. Функцию слуха выполняет улитка – спирально завитая часть лабиринта. Другая его часть – костное преддверие и три полукружных канала – отвечает за равновесие, определяет положение тела в пространстве.

Улитка представляет собой спирально закрученный костный канал длиной 3,5 см, образующий 2,5 оборота. Две мембраны, идущие вдоль всей улитки, делят её полость на три параллельных канала. Нижнюю мембрану называют основной, на ней находится кортиев орган – рецепторные клетки с многочисленными чувствительными волосками. Волоски выступают в средний канал улитки, заполненный жидкостью – эндолимфой. Над ними в виде карниза нависает идущая вдоль улитки вторая мембрана – покровная. В двух других каналах улитки (верхнем и нижнем) находится перилимфа – жидкость, сходная по составу с лимфой и плазмой крови.

РАБОТА ОРГАНА СЛУХА. Давайте рассмотрим, как же работает слуховой анализатор. Ушные раковины улавливают звуковые колебания и направляют их в слуховой проход. По нему колебания направляются в среднее ухо и, достигнув барабанной перепонки, вызывают её колебания. Через систему слуховых косточек колебания передаются дальше – во внутреннее ухо. В пластинке, разделяющей полости среднего и внутреннего уха, имеется два «окна», затянутых тонкими перепонками. В одно из них – овальное – упирается стремечко, передавая звуковые колебания перепонке.

Её колебания вызывают движение жидкости в улитке, она, в свою очередь, заставляет колебаться базальную мембрану. При движении волоконец волоски рецепторных клеток касаются покровной мембраны. В рецепторах возникает возбуждение, которое по слуховому нерву в конечном итоге передаётся в головной мозг, где через средний мозг и промежуточный мозг возбуждение попадает в слуховую зону коры больших полушарий, расположенную в височных долях. Здесь происходит окончательное различение характера звука, его тона, ритма, силы, высоты и, наконец, его смысла.

ОРГАН РАВНОВЕСИЯ. Большинство животных имеют специальные органы равновесия. Они могут быть простыми, как у некоторых раков. Эту функцию у них выполняет отолитовый орган; находящиеся в нём песчинки раздражают чувствительные клетки, и благодаря этому рак ощущает положение своего тела в пространстве.

У человека функцию органа равновесия (его ещё называют вестибулярным аппаратом) выполняет часть внутреннего уха – это два маленьких мешочка (преддверие) и три полукружных канала. Каналы представляют собой кольцевидно изогнутые трубки, лежащие в трёх взаимно перпендикулярных плоскостях. Полости преддверия и полукружных каналов заполнены жидкостью.

В стенках полостей полукружных каналов располагаются рецепторы, их строение сходно с чувствительными волосковыми рецепторами органа слуха. В стенках мешочков преддверия находятся мелкие кристаллики углекислого кальция.

Орган равновесия

В конце каждого полукружного канала есть расширение (ампула), в котором находится ампулярный гребешок – вырост, в состав которого входят чувствительные волосковые клетки.

Механизм работы вестибулярного аппарата довольно прост. Когда голова человека находится в вертикальном положении, кристаллики, расположенные в зоне рецепторов преддверия внутреннего уха, определённым образом давят на волоски чувствительных клеток. При повороте головы вправо или влево ампулярные гребешки в полукружных каналах смещаются, соответственно меняется и давление на чувствительные клетки – то с правой стороны, то с левой.

Давление кристалликов и наклон гребешков вызывают возбуждение рецепторов. Возникшие нервные импульсы проводятся в головной мозг (средний мозг, мозжечок, кору полушарий большого мозга). Из мозга ответные импульсы поступают к различным группам скелетных мышц. Происходит их рефлекторное сокращение, и равновесие тела, если оно было нарушено, восстанавливается.

Вестибулярный аппарат постоянно информирует центральную нервную систему о положении тела (головы) в пространстве.

• Уровень энергии звуковых колебаний измеряется в децибелах (дБ). Собственно говоря, это и есть громкость звука. Шёпот человека оценивается приблизительно в 15 дБ, а шелест падающих с дерева листьев – в 10 дБ. Разговор двух людей ведётся на уровне 60 дБ, а вот шум интенсивного дорожного движения достигает 90 дБ. Шум выше 100 дБ практически невыносим для человека. Звук выше 140 дБ опасен для человеческого уха и может привести к повреждению барабанной перепонки. Шум, издаваемый рок-группой во время концерта, составляет около 110 дБ и может вызвать у многих людей болевые ощущения. Длительные сильные звуковые воздействия приводят к неминуемому снижению остроты слуха. Особенно опасны периодические усиления громкости звука. Недаром рабочих-клепальщиков, работающих пневматическими молотками, звали «глухарями». Шум в 200 дБ может очень быстро убить человека.

• Эмбрион ощущает звуковые колебания ещё в утробе матери. Будущий человек прекрасно запоминает звуки биения материнского сердца и радуется, услышав их запись после рождения. Этим пользуются в практических целях: биение сердца матери, записанное на звуковой носитель, дают слушать младенцу для того, чтобы он успокоился и уснул.

• У самых примитивных позвоночных – миног есть только два полукружных канала. Возможно, их предки жили у самого дна моря и передвигались только в одной плоскости: влево – вправо, вперёд – назад, а вот вверх – вниз они не перемещались никогда. Поэтому-то, живя в «двухмерном пространстве», предки миног прекрасно обходились без третьего полукружного канала, который появился в процессе эволюции у настоящих рыб, живущих в трёхмерном мире.

• Как и любой другой анализатор, вестибулярный нуждается в тренировке. Так, космонавты длительное время тренируются для того, чтобы иметь возможность работать в условиях невесомости. Людей может укачать, причём не только в море во время его волнения, но и в транспорте. Во время качки жидкость в полукружных каналах постоянно перемещается и возбуждает рецепторы, а мозговые центры большинства людей реагируют на это неприятными ощущениями.

Проверьте свои знания

1. Перечислите три части слухового анализатора.

2. Составьте таблицу «Строение и работа уха», указав для каждого отдела его части и преобразования, происходящие со звуком.

3. Вспомните из курса зоологии, чем был представлен орган слуха у лягушек; ящериц; птиц.

4. Почему у человека мышцы, приводящие в движение ушные раковины, утратили своё первоначальное значение?

5. Где расположена барабанная перепонка, каково её значение? Почему артиллеристы, стреляя из орудий, закрывают уши и открывают рот?

6. Как происходит различение звука по высоте?

7. Подумайте, какова функция круглого окна.

8. Какие структуры внутреннего уха преобразуют колебания жидкости в нервные импульсы?

9. Что является для человека ультразвуком; инфразвуком?

10. Где расположен орган равновесия? Как он устроен?

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка.

http://school-collection.edu.ru/catalog (Анатомо-физиологический атлас человека / Анализаторы и органы чувств / Орган слуха. Орган равновесия)

Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. Наружное ухо улавливает звуковые колебания и направляет их в среднее ухо. Система слуховых косточек передаёт звуковые колебания дальше – во внутреннее ухо. Колебания жидкости в улитке вызывают колебания базальной мембраны и касания волосковых клеток покровной мембраны, что приводит к раздражению соприкасающихся с ней рецепторов.

Возникшее возбуждение передаётся в слуховую зону полушарий головного мозга, где происходит различение звука.

Часть внутреннего уха – вестибулярный аппарат выполняет функцию органа равновесия.

Кожно-мышечная чувствительность. Обоняние. Вкус

МЫШЕЧНОЕ ЧУВСТВО. Закройте глаза, сосредоточьтесь. Теперь опишите, в каком состоянии находится ваше тело. Да, вы чувствуете, что стоите или лежите, вытянута или согнута ваша рука или нога. С закрытыми глазами вы можете коснуться рукой любой части вашего тела. Всё дело в том, что от рецепторов мышц, сухожилий, суставных капсул, связок постоянно идут импульсы, информирующие головной мозг о состоянии органов опорно-двигательного аппарата. При сокращении или растяжении мышц в специальных рецепторах возникает возбуждение, которое через средний и промежуточный отделы головного мозга поступает в двигательную зону коры больших полушарий, а именно в переднюю центральную извилину лобной доли. Двигательный анализатор – древнейший из анализаторов, так как нервные и мышечные клетки развивались у животных почти одновременно.

ТАКТИЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР. Осязание – это комплекс ощущений, возникающих при раздражении рецепторов кожи. Рецепторы прикосновения (тактильные) бывают двух видов: одни из них очень чувствительны и возбуждаются при вдавливании кожи на руке всего на 0,1 мкм, другие – лишь при значительном давлении. В среднем на 1 см² приходится около 25 тактильных рецепторов. Они разбросаны по телу очень неравномерно: например, в коже, покрывающей голень, на 1 см² находится около 10 рецепторов, а на такой же площади кожи большого пальца – около 120 таких рецепторов. Очень много рецепторов прикосновения на языке и ладонях. Кроме того, к прикосновениям чувствительны волоски, покрывающие 95 % нашего тела. У основания каждого волоска находится тактильный рецептор. Информация от всех этих рецепторов собирается в спинном мозге и по проводящим путям белого вещества поступает в ядра таламуса, а оттуда – в высший центр тактильной чувствительности – область задней центральной извилины коры больших полушарий.

Рецепторы давления и рецепторы, расположенные в мышцах и сухожилиях, помогают нам ориентироваться в пространстве

Кожные рецепторы и соответствующие ощущения

Кроме рецепторов прикосновения, в коже расположены рецепторы, чувствительные к холоду и теплу. Холодовых рецепторов на теле человека около 250 тыс., тепловых гораздо меньше – около 30 тыс. Эти рецепторы обладают избирательностью: они способны различать только тот сигнал, на который настроены, т. е. или тепло, или холод. Как и другие ощущения, осязание формируется у человека не сразу. Прикосновение горячим или острым предметом младенец чувствует с первых дней жизни, но, по-видимому это – болевое ощущение. А вот на слабое прикосновение к коже он начинает реагировать только через несколько недель.

ОБОНЯТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗАТОР. Обоняние обеспечивает восприятие запахов. Обонятельные рецепторные клетки расположены в слизистой оболочке верхней части носовой полости. Их около 100 млн. Каждая из этих клеток имеет множество коротких обонятельных волосков, которые выходят в полость носа. Именно с поверхностью этих волосков и взаимодействуют молекулы пахучих веществ. Общая площадь, занимаемая обонятельными рецепторами, составляет у человека 3–5 см² (для сравнения: у собаки – около 65 см², у акулы – 130 см²). Чувствительность обонятельных волосков у человека не очень велика. Считается, что обоняние собаки приблизительно в 15–20 раз острее, чем у человека.

Сигнал от волосков проходит к телу обонятельной клетки и дальше – в мозг человека. Путь информации о запахах в мозг очень короткий. Импульсы от обонятельного эпителия поступают, минуя средний и промежуточный мозг, прямо на внутреннюю поверхность височных долей, где в обонятельной зоне формируется ощущение запаха. И хоть по меркам мира животных обоняние у человека неважное, мы способны различать не менее 4 тыс. различных запахов, а по самым последним сведениям – и до 10 тыс. В настоящее время выделяют шесть основных запахов, из которых «складываются» все остальные: цветочный, фруктовый, зловонный, пряный, смолистый, запах гари. Чтобы сформировать запах, мельчайшие частицы вещества – молекулы должны попасть в полость носа и взаимодействовать с рецептором на волоске обонятельной клетки. Совсем недавно выяснилось, что эти клетки различаются, так как изначально настроены на определённый запах и способны распознавать разные пахучие молекулы.

Передача обонятельных и вкусовых раздражений в головной мозг

Орган обоняния

ВКУСОВОЙ АНАЛИЗАТОР. Периферический отдел вкусового анализатора – это вкусовые рецепторные клетки. Большая часть их расположена в эпителии языка. Кроме того, вкусовые рецепторы расположены на задней стенке глотки, мягком нёбе и надгортаннике. Рецепторные клетки объединены во вкусовые почки, которые собраны в три вида сосочков: грибовидные, желобовидные и листовидные.

Вкусовая почка имеет форму луковицы и состоит из опорных и рецепторных клеток. Почки не достигают поверхности слизистой оболочки, они заглублены и связаны с ротовой полостью небольшим каналом – вкусовой порой. Непосредственно под порой находится небольшая камера, в которую выступают микроворсинки рецепторных клеток. Вкусовые рецепторы реагируют только на растворённые в воде вещества, нерастворимые вещества вкуса не имеют. Человек различает четыре вида вкусовых ощущений: солёное, кислое, горькое, сладкое. Больше всего рецепторов, восприимчивых к кислому и солёному вкусу, расположено по бокам языка, к сладкому – на кончике языка, к горькому – на корне языка. Каждая рецепторная клетка наиболее чувствительна к определённому вкусу.

Орган вкуса

Поверхность языка

Вкусовые зоны языка

Когда пища оказывается во рту, она растворяется в слюне, и этот раствор попадает в полость камеры, воздействуя на рецепторы. Если рецепторная клетка реагирует на данное вещество, она возбуждается. От рецепторов информация о вкусовых раздражителях в виде нервных импульсов по волокнам языкоглоточного и частично лицевого и блуждающего нервов поступает в средний мозг, ядра таламуса и, наконец, на внутреннюю поверхность височных долей коры больших полушарий, где расположены высшие центры вкусового анализатора.

В определении вкуса, помимо вкусовых ощущений, участвуют обонятельные, температурные, тактильные, а иногда даже и болевые рецепторы (если в рот попадёт едкое вещество). Совокупность всех этих ощущений и определяет вкус пищи.

Рядом со вкусовыми сосочками находятся железы, выделяющие жидкость, которая постоянно омывает сосочки. Поэтому вкусовые ощущения сохраняются недолго, и вскоре человек способен воспринимать новые ощущения.

Грибовидный сосочек

Листовидный сосочек

Желобовидный сосочек

• Часть нервных импульсов от обонятельного эпителия поступает не в височные доли коры, а в миндалины – ядра, расположенные в глубине височных долей и являющиеся частью лимбической системы. В этих структурах находятся также центры тревоги и страха. Обнаружены такие вещества, запах которых способен вызывать у людей ужас, запах же лаванды, напротив, успокаивает, делая людей на время более добродушными. Вообще, любой незнакомый запах должен вызывать неосознанную тревогу, ведь для наших далёких предков это мог быть запах человека-врага или хищного животного. Вот нам и передалась по наследству такая способность – реагировать на запахи эмоциями. Запахи прекрасно запоминаются и способны пробуждать эмоции давно забытых дней, как приятные, так и неприятные.

• Признаки того, что младенец способен различать запах, начинают проявляться к концу первого месяца жизни, но какого-либо предпочтения определённым ароматам малыш сначала не оказывает.

• Вкусовые ощущения формируются у человека раньше всех других. Даже новорождённый младенец способен отличить материнское молоко от воды.

• Вкусовые рецепторы – самые короткоживущие чувствительные клетки организма. Продолжительность жизни каждой из них – около 10 дней. После гибели рецепторной клетки из базальной клетки почки формируется новый рецептор. У взрослого человека 9–10 тыс. вкусовых почек. С возрастом часть их отмирает.

• Боль – это неприятные ощущения, которые свидетельствуют о повреждении организма или об угрозе этого вследствие травмы или болезни. Боль воспринимается разветвлёнными окончаниями особых нервов. Таких окончаний в коже человека не менее миллиона. Кроме того, запредельно сильное воздействие на любой рецептор (зрительный, слуховой, тактильный и др.) приводит к формированию в головном мозге болевого ощущения. Высший болевой центр находится в таламусе, и именно там формируется ощущение боли. Если стукнуть молотком по пальцу, то сигнал от болевых окончаний и других рецепторов направится в ядра таламуса, в них боль возникнет и будет спроецирована на то место, по которому стукнул молоток. Формирование болевых ощущений очень сильно зависит от эмоционального состояния и уровня интеллекта человека. Например, люди пожилого и среднего возраста легче переносят боль, чем молодые и тем более дети. Интеллигентные люди всегда более сдержанны во внешнем проявлении боли. По-разному относятся к страданиям и люди различных рас и народов. Так, жители Средиземноморья реагируют на болевые воздействия гораздо сильнее, чем немцы или голландцы.

Оценивать силу боли вряд ли можно объективно: уж очень различается чувствительность к боли у разных людей. Она может быть повышенной, пониженной и даже совсем отсутствовать. Вопреки преобладающему мнению, мужчины гораздо терпеливее женщин. Повышенная болевая чувствительность женщин определяется теми гормонами, которые вырабатывает их организм. Но в период беременности, особенно в её конце, болевая чувствительность значительно снижается для того, чтобы женщина меньше страдала в процессе родов.

• В настоящее время в арсенале медиков имеются очень хорошие длительно действующие обезболивающие лекарства – анальгетики. Местные анальгетики надо ввести туда, где возникает боль, например в область удаляемого зуба. Такие лекарства блокируют проведение импульсов по болевым путям в мозг, но действуют они не очень долго. Для общей анестезии приходится погружать человека в бессознательное состояние при помощи особых веществ. Самыми лучшими блокаторами боли являются вещества, сходные с морфином. Но, к сожалению, их использование не может быть широким, так как все они приводят к возникновению наркотической зависимости.

Проверьте свои знания

1. Что такое мышечное чувство? Почему двигательный анализатор является древнейшим из анализаторов?

2. Почему при нарушении мышечного чувства человек не может передвигаться с закрытыми глазами?

3. Какую информацию мы получаем с помощью осязания? В какой части тела осязательных рецепторов особенно много?

4. Почему человек ощупывает предмет руками, чтобы лучше изучить его?

5. В каком состоянии должно находиться вещество, чтобы человек почувствовал его вкус; запах?

6. Где расположен орган обоняния? Как возникает ощущение запаха?

7. Каковы функции органа вкуса? Как возникает ощущение вкуса?

8. Где расположены вкусовые рецепторы? Почему, дотронувшись до пищи только кончиком языка, невозможно определить её вкус?

9. Почему во время сильного насморка пища кажется безвкусной?

Работа с компьютером

Обратитесь к электронному приложению. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка.

http://school-collection.edu.ru/catalog (Анатомо-физиологический атлас человека / Анализаторы и органы чувств / Язык. Вкусовые рецепторы; Нос. Обонятельные рецепторы; Рецепторы кожи)

При помощи мышечного чувства человек ощущает положение частей своего тела в пространстве. Вкусовой анализатор защищает человека от наличия в пище вредных веществ. Обонятельный анализатор принимает участие в определении качества пищи, воды, воздуха.