Физиология — это раздел биологии, который описывает, как организмы функционируют и адаптируются к различным условиям окружающей среды. Одной из наиболее важных систем органов, определяющих физиологию организма, является система кровообращения, которая транспортирует кровь, питательные вещества, кислород и гормоны по всему телу. У человека показатель функции системы кровообращения может быть получен путем измерения артериального давления. Термин «кровяное давление» описывает боковое давление, создаваемое кровью на стенки сосудов.
Одним из наиболее важных применений измерения артериального давления является проверка на повышенное кровяное давление, состояние, называемое гипертонией. Каждый третий взрослый в Соединенных Штатах страдает гипертонией, и это одна из основных причин сердечно-сосудистых заболеваний. Оборудование, необходимое для традиционного непрямого измерения артериального давления, включает стетоскоп и сфигмоманометр. Сфигмоманометр состоит из манжеты для измерения артериального давления, содержащей выдвижной мочевой пузырь, и резиновой груши с регулируемым клапаном, которая в закрытом состоянии помогает накачивать манжету, а в открытом состоянии сбрасывает накопленное давление. Он также состоит из трубки, соединяющей манжету с колбой и с манометром, который отображает давление манжеты в миллиметрах ртутного столба. Чтобы зафиксировать показания артериального давления, экзаменатор оборачивает манжету вокруг плечевой артерии, помещает стетоскоп на эту артерию, надувает манжету выше ожидаемого систолического давления, а затем сдувает ее, одновременно проводя аускультацию и наблюдая за манометром. Изначально, когда манжета полностью надувается, артерия сдавливается, и кровоток останавливается. Таким образом, при аускультации нет ни звука. При сдувании первые появления короткохвостых звуков означают систолическое давление, которое слышно из-за турбулентного потока в частично сдавленной артерии. Дальнейшее сдувание вызывает постоянное снижение давления в манжете, и звуки Короткова остаются слышимыми на протяжении всего процесса, вплоть до того момента, когда давление в манжете опускается ниже минимального артериального давления. Это показание обозначает диастолическое давление. Доля систолического над диастолическим записывается как итоговое показание артериального давления.
Еще одним важным показателем физиологии человека является частота дыхания, количество вдохов в минуту. Воздух, который мы вдыхаем, проходит через трахею, попадает в легкие через бронхи. Внутри легких он проходит через бронхиолы и в конечном итоге попадает в специализированные воздушные мешочки, называемые альвеолами. Альвеолы окружены кровеносными капиллярами, которые обеспечивают диффузию вдыхаемого кислорода в кровоток и способствуют выведению углекислого газа, тем самым поддерживая гомеостаз нашей системы. Для млекопитающих, таких как человек, поддержание гомеостаза включает в себя поддержание относительно постоянной температуры тела, не зависящей от температуры окружающей среды. Это свойство делает нас эндотермами. Таким образом, скорость метаболизма и дыхания остается относительно постоянной. Напротив, почти все рыбы, в том числе и золотые рыбки, имеют внутреннюю температуру тела, которая почти соответствует температуре окружающей их среды. Такие организмы называются эктотермами. Поскольку они не поддерживают постоянную внутреннюю температуру, их метаболическая скорость и скорость дыхания изменяются, чтобы компенсировать колебания температуры окружающей среды. Частоту дыхания у рыб можно измерить, подсчитав жаберные удары, подъем и опускание оперкулума или жаберного покрова в минуту. Есть еще один фактор, который влияет на скорость дыхания водных организмов. Обратите внимание, что рыба вдыхает растворенный кислород, присутствующий в окружающей ее среде. А количество доступного растворенного кислорода в воде зависит от температуры воды. Она снижается при повышении температуры, что также, в свою очередь, влияет на частоту дыхания.
В этой лаборатории вы изучите кровеносную систему человека, измеряя артериальное давление в различных условиях, а затем изучите влияние температуры на дыхание с помощью рыб.
