Природа запахів.

Механізм дихання людини.

Мета.

Освітня. Ознайомити учнів з природою запахів та механізмом дихання людини.

Розвиваюча. Розвивати логічне та образне мислення.

Виховна. Виховувати поважливе ставлення до здоров’я.

Прилади та матеріали для роботи з учнями:

• Відео. Природа запахів.

Таємниця запаху. Цій таємниці стільки ж років, скільки й тим, хто намагається її розгадати, – вона народилася разом з людиною. Нюх – єдине з усіх п’яти наших відчуттів, природа якого досі не до кінця розкрита вченими. 

Звідки береться запах? Чим він викликаний? Чому речовини пахнуть по-різному? Як ми сприймаємо цю величезну гаму запахів? Іншими словами, що таке запах? Подібні питання давно хвилювали людей, але відповіді на них не було.

Вік ароматів. Ця проблема, як багато інших, має дві сторони: теоретичну і практичну. І вийшло так, що вчені-практики значно обігнали вчених-теоретиків. До сьогоднішнього дня ще не створена скільки-небудь закінчена, визнана теорія нюху, але є дуже багато серйозних практичних робіт зі створення різних запашних речовин.

Описів робіт перших парфумерів ви не знайдете в наукових журналах: вони дійшли до нас у незайманих тисячоліттями творіннях стародавніх майстрів. При розкопках гробниці єгипетського фараона Тутанхамона були знайдені бальзам і пахощі, які до наших днів зберегли свій дивовижний аромат.

Раніше мистецтвом запахів володіли деякі, зараз це ціла галузь промисловості – парфумерна.

Багато століть людина користувалася для створення різних запашних речовин тим, що дала їй природа: рожевим маслом, олією сандалового дерева, мускусом. Розвиток парфумерної промисловості поставив перед хіміками-синтетиками завдання створити штучно природні запахи.

Найпростіший, але не самий короткий шлях полягав у копіюванні природи. Простий – тому що в даному випадку робота зводилася до з’ясування структури молекул природної речовини і механічному відтворення цієї структури, не короткий – тому що молекули натуральних речовин мали часто дуже складну будову. Однак цей шлях все-таки необхідно було пройти: не можна стати зрілим, минаючи дитинство. Ці дослідження дали певну користь: були синтезовані перші штучні запашні речовини. Але наступним, якісно більш високим етапом повинно було стати не просте наслідування природі, а розумне, раціональне відтворення запахів.

Теорія починається з питань. Для цього потрібно було спочатку з’ясувати одну принципову річ: чи вся молекула «пахне» або тільки її якась частина? Спочатку вчені вирішили, що відповідальними за запах в молекулі є функціональні групи, так звані осмофори, такі, як, наприклад, алкогольна, фенольна або нітрогрупи. Проте лише ці групи, ще не можуть служити ознакою запаху, так як відомі речовини, що мають осмофорні групи, але ніяким запахом не володіють. Тоді було висловлено припущення, що запах залежить і від структури молекули, до якої входять седофори, – ці структури були названі осмогенами і від характеру зв’язку між ним (типовий осмоген ядро бензолу, який є родоначальником багатьох запашних речовин). Згодом різні вчені емпірично встановили ще багато таких «містків» – близько сотні, що пов’язують запах з хімічною будовою.

Але, незважаючи на це, хімічної теорії запаху встановити не вдавалося. Занадто багато було нагромаджено для хімічного пояснення запаху. А істина здебільшого проста. Крім того, значною перешкодою до визнання хімічної теорії служив і той факт, що хіміки, створюючи штучно природні запашні речовини, отримали сполуки, які мають схожі запахи, але мають різну будову; і навпаки – речовини з близькою будовою мали абсолютно різні запахи.

Очевидно, розгадку слід було шукати не в її хімічній будові, а в чомусь іншому.

Першим, хто висловив раціональну ідею про справжню природу запаху, ідею, до якої сьогодні прийшла більшість вчених був геніальний М. В. Ломоносов. Ще в 1765 році він писав про коливальні (колівратні) рухи частинок ефіру як про збудника органів почуттів, у тому числі зору і нюху. Наступні сто п’ятдесят років вчені займалися в основному тим, що йшли від цієї ідеї в протилежну – хімічну сторону. І тільки останнім часом вони стали все більше схилятися до переконання, що запах пов’язаний з електромагнітними коливаннями молекул.

Але чи тільки розчарування привели вчених до думки про фізичну природу запахів? Чи не схоже це на доказ способом від противного: раз не хімія – значить, фізика?

Ні, не тільки. До цих висновків учені прийшли, відштовхуючись і від деяких позитивних фактів. До них відносяться в першу чергу явище комбінаційного розсіювання світла молекулами пахучих речовин і їх особливе ставлення до ультрафіолетових і інфрачервоних променів. Зупинятися на цьому детально тут не має сенсу, зауважимо тільки, що подібні дані помогли направити пошуки в потрібну сторону.

Підводні рифи. Але і на цьому, здавалося б, вірному шляху вчених чекало чимало підводних рифів. І якщо деякі з них долалися науковою думкою відносно легко, то були й такі, які не вдавалося обійти відразу. Одним з таких рифів, на який на довгий час, як на мілину, сів корабель фізичної теорії нюху, було питання про механізм збудження нервового імпульсу. Справді, яким чином слабкі коливання молекул пахучих речовин уловлюються нервовими закінченнями нюхових рецепторів?

Хімічна теорія запаху давала цьому пояснення, нехай не зовсім очевидне, але все ж давала. Згідно їй, збудником нервових елементів є продукти хімічної взаємодії пахучих речовин з клітинними білками. А що могла запропонувати у відповідь фізична теорія? Спочатку нічого переконливого. Але пізніше, коли в результаті робіт різних вчених з’явилися нові біофізичні погляди і квантохімічні подання, хвилі цього потужного припливу сучасних ідей зняли корабель фізичної теорії з мілини.

Відсутня ланка. Отже, знадобилася допомога суміжних наук. Це закономірно. Процеси, що протікають в нашому організмі, взаємопов’язані, вони являють собою ланки одного і того ж ланцюга. І природно, тримаючи у своїх руках дві великих ланки, вченим легше підібрати до них середню, відсутню. Це схоже на кросворд окремі літери шуканого слова, отримані при відгадуванні суміжних слів, допомагають перевірити відповідь.

Так сталося і в теорії нюху. Умовно її можна розділити на три частини: перша – це питання про те, чим «виражається» запах, друга – як він передається нюховим рецепторам і, нарешті, третя – як це «повідомлення» доходить до нюхових центрів головного – мозку.

Відповіді на перше і третє питання були отримані раніше, ніж на друге; можливо, без них друга відповідь взагалі б не народилася.

Володіючи в своєму розпорядженні двома ланками, вчені могли перевірити правильність відсутньої, кінець одного служив початком іншому. І навпаки, якщо ланка добре вкладалася в загальний ланцюг, це підтверджувало і правильність вибору крайніх ланок молекули, а не окремих її груп.

Вплив запахів на поведінку людини. Природа щедро нагородила людини чуттєвим сприйняттям зовнішнього світу. Вважається, що найбільш важливими для життєдіяльності є зір і слух, а ось нюху надають набагато меншого значення. На думку людей, поведінка на основі запаху (нюху) більшою мірою характерна для тварин. Але й ми — діти природи, тому не варто недооцінювати нюх з точки зору управління поведінкою.

Дійсно, еволюційні зміни в людині говорять про те, що з кожною новою епохою людина втрачає необхідність нюхових подразників. Пов'язано це з її анатомічними особливостями прямоходіння, а також домінування зорового фактора. Але психологи стверджують, що нюхова сфера керує нами на несвідомому рівні і часом механізми нюхової регуляції нашою поведінкою діють не менш ефективно, просто не завжди усвідомлюються нами.

Вчені давно встановили, що нюховий імпульс доходить набагато швидше до мозку, ніж больовий. Помічено, що жінкам, яким у пологовому будинку приносять чужого немовляту, по запаху можуть визначити підміну. Також і новонароджені впізнають свою маму тільки по запаху, адже бачити і чути її вони ще не можуть.

Незважаючи на те, що ми всіляко намагаємося позбутися природних запахів, але запах від кожного з нас дуже індивідуальний і на кожного представника протилежної статі діє по-різному.

Що таке запах людини? Прийнято вважати, що запах людини — це запах її поту. Насправді піт не має ніякого запаху, а запах викликають різні мікроорганізми, які перетворять піт у жири. Істинний же наш запах — це феромони, які виробляють особливі залози. Вважається, що нюх здорового чоловіка за гостротою майже не поступається нюху собаки. Щоб відчути запах феромонів, цілком достатньо мати в одному кубічному метрі повітря кілька їхніх молекул!

Встановлено, що багато з ароматів по-різному діють на поведінку людей. Але існують самі "популярні" природні запахи і їх вплив на поведінку людей перевірено. Наприклад, згадайте, як на вас діє запах скошеної трави. Без сумніву, у більшості він підвищує настрій, створює позитивний настрій. Запах свіжого лимона може змусити людину бути щедрішими, а м'ята бадьорить і пробуджує. Експериментальним шляхом доведено, що м'ята впливає на ділянку мозку, що відповідає за ранкове пробудження.

Кориця і ваніль є вірними супутниками для тих, хто планує позбавитися від зайвої ваги. Чи знаєте ви, що їх аромат заміщає задоволення, яке людина здатна отримати від десерту? Правда, є одне «але»: їх не можна нюхати на голодний шлунок, інакше це призведе до ще більшого посилення апетиту.

Камфора — найсильніший стимулятор, який допоможе стабілізувати нервову систему, а за деякими даними, може розвинути здатність до ясновидіння. Під час хвороби камфора допоможе налаштуватися на швидке підвищення імунітету.

Цитрусові — здатні підняти настрій і створити позитивний настрій. До речі, запах апельсина здатний побороти страх перед стоматологічною бормашиною, а ще він допоможе позбутися ліні.

Лаванда — відомо, що її аромат ідеально підходить для спальних кімнат, так як допомагає розслабитися, заспокоїтися, під його впливом знижується пульс. У деяких японських офісах лаванда входить до складу концентратів, яким за допомогою кондиціонера наповнюють кімнату, щоб зняти стрес і втому у працівників.

Аромат жасмину — відмінний засіб для міцного і спокійного сну.

Наостанок можна сказати, що світ запахів надзвичайно багатий, з їх допомогою можна відкоригувати деякі сторони нашого життя. Але щоб правильно використовувати безцінний дар природи — нюх, — краще радитися з фахівцями в цій області.

Процеси дихання та їх регуляція.

Схематичне зображень легень людини.

1: Трахея 2: Легенева артерія 3: Легенева вена 4: Альвеолярний хід 5: Альвеоли 6: Серцева вирізка лівої легені 7: Бронхіоли 8: Третинні бронхи 9: Вторинні бронхи 10: Головні бронхи 11: Гортань

Легені не мають власних м'язів і тому не можуть активно скорочуватися чи розтягуватися. Свій об'єм вони змінюють пасивно, слідом за змінами об'єму грудної порожнини. Дихальні рухи — вдих і видих відбуваються внаслідок ритмічного скорочення та розслаблення дихальних м'язів — міжреберних, діафрагми і м'язів передньої черевної стінки. Дихальні рухи регулюються дихальним центром, що розміщений в довгастому мозку, з двома вузлами — центром вдиху та центром видиху.

Приблизно кожні 4 секунди в дихальному центрі виникають збудження, які у спинному мозку проводяться до міжреберних дихальних м'язів і діафрагми. Зовнішні міжреберні м'язи скорочуються і піднімають ребра. При скороченні діафрагми, її купол, випнутий у бік грудної порожнини, стає плоскішим і опускається донизу. Завдяки цьому об'єм грудної порожнини збільшується. В плевральній щілині тиск завжди трохи нижчий від атмосферного, тому при збільшенні об'єму грудної порожнини легені немов присмоктуються до стінок грудної клітки і розтягуються. Легені заповнюються повітрям — відбувається вдих. При цьому нервові імпульси від м'язів та легень ідуть до дихального центру і включають його видихову частину.

При збудженні центру видиху одночасно гальмується центр вдиху і дихальні м'язи (міжреберні і діафрагма) розслаблюються, ребра опускаються донизу, а органи черевної порожнини випинають діафрагму куполом догори. Внаслідок цього об'єм грудної порожнини зменшується і відбувається спокійний пасивний видих без участі м'язів.

При глибокому вдиху відбувається одночасне скорочення міжреберних м'язів, діафрагми, а також деяких м'язів грудної клітини і плечового поясу, що піднімають ребра вище, ніж при спокійному вдихові. Глибокий видих зумовлюється, крім розслаблення зовнішніх міжреберних м'язів і діафрагми, скороченням внутрішніх міжреберних м'язів, а також м'язів черевної стінки, що призводить до сильнішого випинання діафрагми вбік грудної порожнини. Об'єм зменшується у вертикальному напрямі.

Розрізняють черевний і грудний типи дихання, залежно від того які м'язи переважають в акті видиху (діафрагма чи міжреберні). Ефективнішим вважають черевний тип, бо він забезпечує глибшу вентиляцію легень. Тип дихання залежить від статі (у чоловіків переважає черевний), професії, віку.

Звичайно ритм дихальних рухів підтримується імпульсами, які надходять в нервову систему (довгастий мозок) із рецепторів легень і дихальних м'язів. Під час вдиху збуджуються нервові імпульси, які гальмують видих. При активному видиху виникають імпульси, які гальмують вдих. Видих є рефлексом на подразнення викликане вдихом і навпаки.

На частоту і глибину дихальних рухів впливають різні подразники зовнішнього середовища, що діють на рецептори шкіри, слуху, зору, нюху, смаку. Процес збудження потрапляє в різні ділянки головного мозку, а звідти збудження досягає дихального центру. Звідти через відцентрові нерви збудження йде до дихальних м'язів. Внаслідок цього відбуваються прискорення і посилення, або сповільнення й послаблення дихальних рухів. Психічні подразники (страх, радість) також впливають на дихальний центр.

Існують і захисні рефлекси (кашель, чхання). Це своєрідно змінені різкі видихи, за допомогою яких видаляються сторонні частинки, що потрапили в дихальні шляхи.