5. Укрепите прибор так, чтобы пробирки находились в водяной бане с температурой 20°С, и оставьте его при этой температуре с открытыми кранами не менее чем на 15 мин.
6. Закройте трехходовой кран и винтовой зажим, отметьте уровень манометрической жидкости и включите отсчет времени.
7. Через одинаковые промежутки времени отмечайте по шкале показания манометра.
8. По окончании опыта снова откройте трехходовой кран и винтовой зажим.
9. Постройте график изменения уровня манометрической жидкости в зависимости от времени.
10. Вычислите скорость поглощения кислорода.
11. Повторите тот же опыт несколько раз при различных температурах, например при 20, 25, 30, 35 и 40°С.
12. Постройте график зависимости потребления кислорода от температуры.
1. В качестве манометрической жидкости можно использовать подкрашенную воду, масло или ртуть. Чем меньше плотность жидкости, тем больше смещение уровня ее мениска.
2. Смещение уровня мениска определяют по шкале. Для этого V-образную трубку манометра укрепляют на доске, на которую наклеена полоска бумаги со шкалой. Можно наклеить шкалу и на одно из колен манометра.
3. Прежде чем вести отсчет, следует проверить герметичность прибора. Для этого в прибор с помощью шприца нагнетают воздух, чтобы вызвать смещение уровня манометрической жидкости. После этого закрывают трехходовой кран, отключая таким образом манометр от атмосферного воздуха. Если прибор герметичен, то разность уровней манометрической жидкости в двух коленах не должна уменьшаться.
11.8. Дыхание в необычных условиях
11.8.1. Влияние высоты над уровнем моря и акклиматизация
При восхождении на высокие горы люди страдают от недостаточной насыщенности крови кислородом. Такое состояние называют аноксией или гипоксией. Возникает оно вследствие того, что с возрастанием высоты над уровнем моря парциальное давление кислорода, так же как и других газов, содержащихся в атмосферном воздухе, падает; на высоте 5450 м атмосферное давление равно, например, уже только 0,5 бар, т. е. здесь оно вдвое меньше, чем на уровне моря. И хотя воздух содержит здесь столько же процентов кислорода, концентрация О2 на единицу объема вдвое меньше.
Дыхательная активность стимулируется хеморецепторами. На больших высотах усиление легочной вентиляции, вызванное потребностью в большем количестве кислорода, приводит к тому, что из крови в легкие переходит больше СO2 и кислотность крови соответственно снижается. Возрастание щелочности (повышение рН) порождает состояние, известное как алкалоз. При более высоком рН активность хеморецепторов подавляется; легочная вентиляция становится недостаточной, и это вызывает недомогание и чувство сильной усталости.
Со временем дыхательная и кровеносная системы могут в известной мере приспособиться к низкому парциальному давлению кислорода, существующему на больших высотах. По истечении нескольких дней из организма начинает выводиться щелочная моча, в результате чего алкалоз уменьшается. Теперь, когда подавление хеморецепторов снято, легочная вентиляция снова усиливается и концентрация СО2 опять становится главным химическим фактором, регулирующим интенсивность дыхания. Одновременно стимулируется кроветворная активность костного мозга — он начинает вырабатывать больше эритроцитов. Вследствие этого возрастает способность крови переносить кислород, и это частично компенсирует неполное ее насыщение кислородом в условиях пониженного парциального давления О2. После того как все эти приспособительные изменения произойдут, можно считать, что организм акклиматизировался в новых условиях.
11.8.2. Млекопитающие, способные долгое время оставаться под водой
Тюлени могут оставаться под водой до 15 мин. Способность их крови к переносу кислорода гораздо выше, чем у человека: в 100 мл крови у них переносится от 30 до 40 мл кислорода.
При нырянии в дыхательной и кровеносной системах животного происходят значительные изменения, обеспечивающие перераспределение кислорода в теле животного и эффективное его использование. Происходит это обычно следующим образом. В начале ныряния рефлекторно снижается частота сердечных сокращений и замедляется ток крови. Кровяное давление в артериях остается при этом на прежнем уровне, так как сосуды сужаются. Некоторые сосуды сжимаются полностью, т. е. отключаются вообще, и характер кровоснабжения меняется; теперь кровью снабжаются только самые важные для жизни органы: сердце, головной мозг и некоторые другие части нервной системы. Эти изменения означают, что кислород в крови используется медленно, но при этом остается всегда доступным для тех органов, которые наиболее чувствительны к аноксии. В почти лишенных кислорода мышцах тюленя идет процесс анаэробного дыхания, поэтому в них накапливается молочная кислота. Однако, поскольку из мышц в общий кровоток поступает мало крови, эта молочная кислота не расходится по телу животного в больших количествах и не причиняет вреда. Когда животное, вынырнув на поверхность, делает первый вдох, этот вдох служит сигналом для повышения частоты сокращений сердца и для возобновления нормального тока крови во всех органах. Молочная кислота поступает теперь в кровь и подвергается в печени соответствующим превращениям. Воздух в легких быстро замещается свежим, так как количество воздуха, обмениваемого при каждом вдохе, составляет около 80% от его общего количества в легких.