1. Органы чувств. Их значение в жизнедеятельности организма, строение и функции, гигиена
Органы чувств являются составной частью анализаторов (сенсорных систем). Анализатор можно определить как сложный комплекс нервных образований, осуществляющий восприятие и анализ раздражений из внешней и внутренней среды организма. Всякий анализатор состоит из периферического (рецепторного), проводникового (нервы) и центрального (ЦНС) звеньев. Рецептор – это чувствительная клетка (или ее отросток), переводящая воздействие некоторого раздражителя в нервный процесс. Вокруг большинства рецепторов находится комплекс вспомогательных образований, которые предохраняют рецепторы от повреждений и обеспечивают оптимальные условия для их функционирования. Комплексы рецепторов с этими образованиями и называют органами чувств. У человека можно выделить семь основных органов чувств: органы зрения, слуха, вестибулярные, осязания, мышечной чувствительности, вкуса и обоняния.
Орган зрения (глаз) имеет шарообразную форму и располагается в глазнице. Он имеет три оболочки. Наружная белочная оболочка спереди переходит в прозрачную роговицу. Через среднюю сосудистую оболочку глазное яблоко снабжается кровью. Под роговицей сосудистая оболочка образует радужку с отверстием – зрачком. Позади радужки расположен прозрачный хрусталик, необходимый для фокусировки лучей света на третьей оболочке глаза – сетчатке.
Сетчатка содержит зрительные рецепторы (колбочки и палочки) и нервные клетки. В палочках содержится зрительный пигмент родопсин, в колбочках – пигменты йодопсины (три типа). Родопсин более чувствителен к свету и обеспечивает зрение при плохом (сумеречном) освещении. Он реагирует на свет независимо от длины его волны, поэтому палочки не различают цвета и воспринимают черно-белую картину мира.
Йодопсины колбочек, напротив, настроены на определенные цветовые диапазоны – преимущественно красный, зеленый или синий. Таким образом, существует три типа колбочек, совместная деятельность которых обеспечивает цветовое зрение человека. Под действием света зрительные пигменты разрушаются, вызывая реакцию палочек и колбочек. Затем через несколько типов вставочных нейронов сигнал передается к самому внутреннему слою сетчатки, аксоны клеток которого образуют зрительный нерв.
Орган слуха состоит из наружного, среднего и внутреннего уха. Наружное ухо человека представлено ушной раковиной и наружным слуховым проходом. Затем следует барабанная перепонка, относящаяся уже к среднему уху. За ней находится полость среднего уха. Здесь расположены три слуховые кости (молоточек, наковальня и стремечко), передающие колебания барабанной перепонки на слуховую часть внутреннего уха – улитку. Полость среднего уха соединена с ротовой полостью особой слуховой трубой. Улитка – конусовидный спирально закрученный канал в височной кости. На поперечном разрезе видно, что ее пространство разделено двумя идущими вдоль улитки мембранами. Одна из них называется основной (базилярной). На этой мембране находятся рецепторные клетки, имеющие каждая примерно по 100 чувствительных волосков (волосковые рецепторы). Колебания стремечка вызывают колебания жидкости, наполняющей улитку, волоски изгибаются, в рецепторах возникает возбуждение.
Рецепторы вестибулярного аппарата (органа равновесия) сходны по строению со слуховыми, но воспринимают информацию о положении и смещении тела в пространстве, которая необходима для управления движениями. Рецепторы этой системы расположены в вестибулярной части внутреннего уха, состоящей из двух мешочков и трех полукружных каналов. Строение вестибулярного аппарата таково, что изгибы волосков рецепторов мешочков возникают при появлении линейного ускорения (т.е. при смещение тела вперед-назад, вверх-вниз и т.п., при наклонах головы, а также под действием силы тяжести). Рецепторы в каналах реагируют на появление углового (вращательного) ускорения, т.е. при поворотах головы. Вестибулярная и слуховая системы эволюционно тесно связаны и посылают сигналы в ЦНС по общему вестибулослуховому нерву.
Работа кожного анализатора связана с осязанием и органами осязания. Осязательные рецепторы находятся в коже и слизистых оболочках. Выделяют рецепцию прикосновения, давления, вибрации, температуры, а также болевую рецепцию. Последняя имеет особое значение в нашей жизни, т.к. сигнализирует о повреждении тканей при любых воздействиях. Все типы осязательных рецепторов – это периферические отростки чувствительных нейронов, аксоны которых проводят информацию о раздражителе в ЦНС. Тела этих нейронов расположены в спинномозговых ганглиях (конечности и туловище) или в ганглиях тройничного нерва (голова).
Необходимым условием нормальной двигательной активности является получение информации о положении суставов и степени сокращения каждой из мышц. Эта информация поступает в ЦНС от особых мышечно-суставных рецепторов. Главные из них – это мышечные веретена, расположенные в мышцах. Каждое веретено состоит из нескольких видоизмененных и сильно уменьшенных мышечных волокон. К веретенам подходят чувствительные отростки нейронов спинномозговых ганглиев или ганглиев тройничного нерва. Эти отростки оплетают веретена таким образом, что реагируют на уровень их растяжения. Суставные рецепторы расположены в стенках суставных сумок и способны с большой точностью оценивать угол сгибания суставов.
Вкус – ощущение, возникающее при действии какого-либо вещества на вкусовые рецепторы языка и слизистой оболочки рта. В процессе эволюции вкус формировался как механизм выбора пищи. Раздражение вкусовых рецепторов приводит к возникновению многочисленных врожденных рефлексов, влияющих на деятельность органов пищеварения. Вкусовые рецепторы – это клетки, большая часть которых располагается на слизистой языка. Характерной особенностью их строения является наличие на поверхности, выходящей в ротовую полость, микроворсинок. Рецепторные клетки объединены во вкусовые почки, собранные, в свою очередь, во вкусовые сосочки. Существует четыре основных («чистых») вкусовых ощущения: сладкое, соленое, кислое, горькое, и каждая рецепторная клетка наиболее чувствительна к одному из них. В ротовой полости находятся также рецепторы осязания, и, как правило, вкусовое ощущение формируется при их участии. Свой вклад в его образование вносит и обонятельная система.
Орган обоняния
Обоняние обеспечивает восприятие различных запахов. Обонятельные рецепторы расположены в слизистой оболочке верхней части носовой полости. Это сильно видоизмененные нейроны, имеющие короткие неветвящиеся дендриты, которые выходят на поверхность слизистой носа и несут пучки ресничек. Аксоны рецепторных клеток направляются в головной мозг. Существует представление, что всякий реальный запах является смесью «чистых» запахов, число которых пока окончательно не установлено. По-видимому, оно составляет не менее нескольких десятков (цветочный, эфирный, гнилостный и т.п.), и, вероятно, каждый обонятельный рецептор настроен на свой чистый запах и передает информацию именно о нем.
Значение органов чувств чрезвычайно велико, поэтому необходимо заботиться о них, создавать оптимальные условия для деятельности, защищать от переутомления. Особенно важна гигиена органов зрения – основной сенсорной системы человека. Чрезмерно яркое или недостаточное освещение, неудобное или неустойчивое расположение читаемых текстов, экрана дисплея и т.п. могут вызывать ослабление зрения, развитие близорукости. Вредное действие на зрение оказывает недостаток в пище витамина А (происходит нарушение образования родопсина). Большую опасность представляет пыль, частицы которой могут механически повредить роговицу, а также стать источником инфекции и воспаления (конъюнктивита).
Значительное внимание необходимо уделять и гигиене слуха. В наружном слуховом проходе располагаются железы, выделяющие ушную серу. Сера задерживает пыль и микробов, но при чрезмерном накоплении может закупорить слуховой проход, что вызовет ослабление слуха. При простудных заболеваниях и сильном чихании существует риск проникновения в полость среднего уха бактерий. Это приводит к воспалению среднего уха и сильным болям. Наконец, необходимо оберегать орган слуха от слишком громких звуков (например, при прослушивании музыки через наушники). Под действием постоянных сильных звуковых волн эластичность барабанной перепонки постепенно снижается, что притупляет слух.
2. Пресмыкающиеся как настоящие наземные позвоночные животные
Пресмыкающиеся (или рептилии) лучше, чем земноводные (или амфибии), приспособились к жизни на суше. Можно назвать следующие крупные эволюционные изменения, возникшие у них в связи с сухопутным образом жизни.
У пресмыкающихся – внутреннее оплодотворение, и зародыш без промежуточных стадий (таких, как головастик у лягушки) развивается во вполне сформированное животное. Вокруг зародыша появились защитные оболочки, а кожистая оболочка или скорлупа защищает яйцо от высыхания. У некоторых рептилий при неблагоприятных условиях яйца задерживаются в организме самки до полного созревания и из них в момент откладывания яиц сразу выходят детеныши. Это явление называется яйцеживорождением (ящерицы, змеи).
Кожа у пресмыкающихся сухая, без желез. Она покрыта роговыми чешуйками и щитками. Через такую кожу вода не испаряется.
Пресмыкающиеся дышат только легкими, у них формируется грудная клетка.
По сравнению с земноводными у пресмыкающихся значительно увеличился головной мозг, особенно возросли объемы мозжечка и больших полушарий, где заметно появление коры.
У пресмыкающихся лучше, чем у земноводных, развит шейный отдел позвоночника, что обеспечивает хорошую подвижность головы, да и весь позвоночник гораздо более подвижен, чем у амфибий.
Сердце у пресмыкающихся так же, как у земноводных, включает в себя три камеры: два предсердия и один желудочек. Однако в желудочке имеется неполная перегородка, которая затрудняет смешивание артериальной крови (идущей ко всем органам и тканям) с венозной (направляющейся в легкие). Таким образом, к органам и тканям рептилий поступает кровь, богатая кислородом. У крокодилов желудочек разделен перегородкой, и сердце превратилось в четырехкамерное.
У пресмыкающихся появились тазовые почки, моча выходит наружу через особое расширение толстой кишки – клоаку.
Древние пресмыкающиеся появились еще в каменноугольном периоде палеозойской эры, когда климат на Земле стал суше и прохладнее. Первыми пресмыкающимися на Земле были, видимо, стегоцефалы, имевшие черты сходства с современными земноводными и рептилиями.
В настоящее время на Земле существуют представители следующих отрядов пресмыкающихся.
1. Отряд Клювоголовые. К нему относится один, самый древний, вид рептилий на Земле – гаттерия. Она обитает на островах вблизи Новой Зеландии.
2. Отряд Чешуйчатые. К ним относятся ящерицы и змеи. У всех животных тело покрыто роговой чешуей. Кожа периодически сбрасывается при линьке. У ящериц веки подвижные, а у змей прозрачные веки срослись. Некоторые змеи вторично перешли к водному образу жизни, однако размножаются они всегда на суше.
3. Отряд Черепахи. У них уплощенные ребра вместе с ороговевшими пластинами кожи превратились в панцирь, слившийся с позвоночником. Некоторые виды черепах живут в море, однако и они размножаются только на суше.
4. Отряд Крокодилы. Крокодилы считаются самыми сложноорганизованными пресмыкающимися. Живут они в воде, на сушу выходят редко. Хищники. Размножаются, как и все рептилии, на суше.