Методические указания до практического занятия
для студентов 1-го курса медицинского факультета
ЗАНЯТИЕ № 12
Тема: БИОСФЕРА КАК СИСТЕМА, КОТОРАЯ ОБЕСПЕЧИВАЕТ СУЩЕСТВОВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. ЭКОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА.
Количество часов: 6
Цель: Углубить и расширить знания о биосфере как глобальной экосистеме. Изучить основные закономерности процессов на биосферном уровне организации живого, определить роль человека в биосфере; найти меры по охране окружающей среды. Ознакомиться с традиционной биологической наукой – экологией; углубить и расширить знания об экологических факторах, биоценозах, экосистемах; изучить медико – биологические аспекты экологии человека, основные адаптивные экологические типы людей, классификацию и характеристику антропогенных экосистем.
Профессиональная ориентация студентов. Загрязнение биосферы различными антропогенными агентами привело к росту заболеваемости на планете, поэтому будущему врачу необходимы знания о биосфере, ее состав и структуру, о негативном влиянии на биосферу человеческой деятельности, чтобы уменьшить антропогенную нагрузку и сохранить здоровье сегодняшнего и грядущего поколения. Кроме того сложная экологическая ситуация на планете негативно влияет на состояние здоровья населения, поэтому в будущем врачу необходимы знания об экологических факторах, их влияние на организм человека, о механизмах адаптационных процессов, екотипы людей и условия их формирования. Изучение темы связано с различными разделами биологии: “Эволюционное учение”, “Медицинская паразитология”. Изучаемый в этой теме, связанный с гигиеническими дисциплинами, эпидемиологией, клиническими науками, философией.
Методика выполнения практической работы: (900 – 1200).
Работа 1. Биогенная миграция углерода.
Составить цепь последовательной биогенной миграции атомов углерода от СО2 воздуха до углерода органических веществ тела человека .
Работа 2. Определение содержания нитратов в различных органах растения.
Для определения содержания нитратов в органах растений используют методику В.В.Церлинга (1965 г.) «Определение содержания нитратов по семибалльной шкале ».
На свежий срез растения капают несколько капель раствора дифениламина в концентрированной серной кислоте и наблюдают изменение окраски.
Содержание нитратов определяют по таблице:
Баллы |
Интенсивность окраски |
Содержание нитратов, мг/кг |
6 |
Сок окрашивается быстро и интенсивно в сине -черный цвет. Окраска устойчивое и не исчезает. |
>3000 |
5 |
Сок окрашивается в темно – синий цвет. Окраска сохраняется некоторое время. |
3000 |
4 |
Сок окрашивается в синий цвет. Окраска появляется через некоторое время. |
1000 |
3 |
Окраска светло- синее . Исчезает через несколько минут. |
500 |
2 |
Окраска исчезает быстро. Окрашиваются в основном проводящие пучки. |
250 |
1 |
Следы голубого , быстро исчезающего окраску. |
100 |
0 |
Нет ни голубого , ни синей окраски. |
0 |
Работу оформляют в виде таблицы:
Растение, что исследуется |
Часть растения |
Баллы |
Содержание нитратов , мг / кг |
|
|
|
|
Работа 3 . Решить ситуационные задачи
Задача 1. Составить цепь питания и определить, сколько гектаров луга нужно , чтобы прокормить человека массой 54 кг ( из них 64 % воды).
Решение:
а ) сухая масса человека составляет: 19,44 кг;
б) цепь питания : трава – корова – человек;
в ) по правилу экологической пирамиды определяем , сколько нужно травы:
трава – корова – человек;
1944 кг -194 , 4 кг -19, 44 кг
г ) из таблицы видно, что сухая сумма биомасса травы с 1м2 луга составляет 200 г ( 0,2 кг).
Составим пропорцию:
1 м2 – 0,2 кг
х – 1944 кг ;
х = 9720 м2 ( 0,972 га )
Ответ : 0,972 га .
Задача 2. В течение года 1 га кукурузного поля поглощает 76650000 кДж , из которых только 2,3 % аккумулируется в виде прироста сухого вещества. Составить цепь питания и определить, сколько га такого поля нужно человеку для питания в течение года , если человеку необходимо примерно 10000 кДж .
Задача 3. Сколько людей в течение года может прокормить 1 га планктона Мирового океана, если человеку необходимо 4,19 х 106 кДж энергии в год.
Задача 4. 1 м2 площади агроценозу ( картофельное поле ) дает 800 г сухой биомассы в год. Составить цепь питания и определить, сколько га необходимо, чтобы прокормить человека масою70 кг ( из них 63 % воды).
Первичная биологическая продуктивность некоторых биоценозов
(масса сухого вещества на 1 м2 площади в год)
Организм или популяция |
Биоценоз |
Сухая масса, г / год |
Наземная растительность |
Луга , степь |
200 |
Культуры зерновых , картофеля |
Поле |
500-800 |
Планктон |
Море |
600 |
Энергетические показатели биогеоценоза: 1 г сухого растительного вещества аккумулирует в среднем 20 кДж, 1 г сухого животного вещества – 21 кДж.
Работа 4. Антропогенные экосистемы.
Используя литературу, начертите и заполните таблицу влияния факторов среды в антропогенных экосистемах на здоровье населения.
Антропогенные биоценозы |
Факторы, негативно влияющие на здоровье населения |
|
Абиотические |
Биотические |
|
1. Агроценозы |
|
|
2. Урбаноценозы |
|
|
Работа 5. Адаптация человека к среде. Адаптивные человеческие екотипы.
В процессе исторического развития человек осваивал новые места обитания, которые отличались доминирующими условиями географической среды, что стало причиной экологической адаптации и дифференциации человечества. Используя литературу, начертите и заполните таблицу где охарактеризуйте адаптивные человеческие екотипы.
№ |
Экотип |
Условия формирования |
Характеристика |
||
|
|
|
Особенности строения скелета |
Состав крови |
Основной обмен |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Работа 6. Решить ситуационные задачи, которые моделируют закономерности адаптации человека к среде.
Задача 1. Известно, что в процессе адаптации к жизни в условиях Крайнего Севера у человека обнаружат фетальный (эмбриональный) гемоглобин, отсутствует в норме у взрослых. Наиболее высокие цифры характерны для начальных периодов адаптации, через 3-5 лет они уменьшаются и через 15 лет содержатся на низком уровне. В условиях средней полосы фетальный гемоглобин обнаруживают у взрослых только при злокачественных опухолях некоторых организмов.
Врач, который работал на Крайнем Севере, обнаружил у пациента высокое содержание фетального гемоглобина. Должен врач в первую очередь думать о новообразованиях, если пациент приехал на место работы полгода назад? Ответ объяснить.
Задача 2. В условиях Заполярья основным источником энергии у человека становятся не углеводы, а жиры. Углеводный обмен тормозится: уровень сахара в крови повышается по сравнению с жителями средних широт, а уровень инсулина снижается.
Врач, исследуя функцию поджелудочной железы после сахарной нагрузки, обнаружил резкое повышение уровня сахара в крови и поставил диагноз сахарного диабета. Однако последующие наблюдения показали, что пациент здоров. Чего не учел врач ?
Задача 3. Анализ крови показал высокие цифры эозинофилов (15 % вместо 0,5 %), что обычно имеет место при заражении человека гельминтами. Нужно направлять пациента на овогельминтоскопию, если известно, что он приехал в Забайкалье год назад и в процессе адаптации в первые 3 года количество эозинофилов (разновидность лейкоцитов) резко повышается?
Задача 4. Выпуск мединститута получил назначение на работу в высокогорный поселок . Анализ крови одного из первых пациентов показал резко увеличенное количество эритроцитов, в связи с чем больному был поставлен диагноз – нарушение процессов кровотворения. Правильный диагноз поставил врач? Ответ объяснить.
Задача 5. Врач – травматолог с целью диагностики часто использовал рентгеновский аппарат, не соблюдая при этом меры профилактики. У него родился сын – гемофилик. Можно утверждать, что эту патологию сын унаследовал от отца? Ответ объяснить.
Семинарское обсуждение теоретических вопросов: (1230 – 1400).
Программа самоподготовки студентов:
1. Биосфера как естественно – историческая система. Структура и функции биосферы.
2. Учение В.И. Вернадского о биосфере и ноосфере.
3. Современные концепции биосферы.
4. Основные направления эволюции биосферы.
5. Антропогенное воздействие на биогеоценозы и биосферу в целом.
6. Международные и национальные научные программы по охране природы.
7. Определение, предмет, задачи экологии человека, ее значение для медицины.
8. Среда, факторы среды. (абиотические, биотические, антропогенные).
9. Понятие о биогеоценозе (экосистему):
а ) живые компоненты: продуценты, консументы, редуценты;
б) первичная продуктивность;
в ) цепи питания;
г ) правило экологической пирамиды;
д ) экологический гомеостаз;
е) экологическая сукцессия.
10. Среда жизнедеятельности человека.
11. Адаптация человека как один из главных проявлений связей человека с природой.
12. Экологические типы людей и условия их формирования.
13. Антропогенные системы.
14. Ядовитые организмы: животные, растения, грибы.
15. Направления и результаты антропогенных изменений в окружающей среде.
Темы рефератов.
1. Качественные параметры окружающей среды, их влияние на здоровье человека (здоровую или комфортную, нездоровую или дискомфортную, экстремальную среду; адекватные, неадекватные условия среды.).
2. Антропогенные факторы среды и их влияние на здоровье человека.
3. Экологическое состояние в Украине.
4. Адаптация людей к экстремальным условиям. Понятие о стрессе.
5. Понятие биополя, биологические ритмы и их медицинское значение.
6. Наследственные различия в реакциях людей на факторы среды.
7. Функциональные типы конституционного реагирования людей.
Ситуационные задачи
1. Биосфера на 70,8 процентов состоит из морей и океанов. Когда загрязняются водоемы, это негативно влияет на живые организмы, их населяющих. Как вы понимаете это утверждение?
2. Установлено, что чистота северных озер в значительной мере зависит от комаров. Как вы можете объяснить этот факт?
3. В международной конвенции по охране озонового слоя говорится о постепенном уменьшении объема использования фреона. Чем это обусловлено?
4. Этот термин появился перед проведением стокгольмской конференции ООН по окружающей среде в июле 1972 г, в дополнение к понятию “контроль”. Он означает комплексную систему наблюдений, оценки и прогноза изменений состояния окружающей среды под влиянием антропогенных факторов.
5. Как называется территория, полностью исключена из всех видов хозяйственного использования?
6. Вопросы изучает экология человека: а) влияние среды на человека, б) воздействие человека на среду, в) взаимодействия человека со средой, в) условия равновесия организма со средой, д ) наследственность и изменчивость организма, е) индивидуальное развитие органи змов, э) происхождения человека.
7. Как называется закономерность, согласно которой количество растительного вещества, является основой цепи питания, в 10 раз больше, чем масса травоядных животных, и каждый последующий уровень питания также имеет массу в 10 раз меньше ?
8. Какой будет пирамида чисел, если построить ее относительно звена “хозяин – паразит” ?
9. Разработано несколько основных способов борьбы с малярией: мелиорация, уничтожение личинок и куколок, окрыленных комаров путем обработки инсектидицамы мест выплода и жизни, выявление и лечение больных. В каких условиях те или иные мероприятия наиболее эффективны и экологически оправданы?
Самостоятельная работа студентов: (1415 – 1500).
Письменное тестирование студентов по системе «MOODLE», сдача матрикулов практических навыков, просмотр тематических учебных видеофильмов, тренинг тестов лицензионному экзамену “Крок – 1», углубленное изучение материала тем, вынесенных на самостоятельную работу.
Студент должен знать:
1. Основные понятия учения о биосфере.
2. Современные концепции биосферы.
3. Основные направления эволюции биосферы.
4. Антропогенное влияние на биоценозы и биосферу в целом.
5. Предмет и задачи экологии человека, ее связь с другими биологическими науками, практикой медицины.
6. Характеристику среды обитания и экологических факторов.
7. Адаптивные реакции организмов в биогеоценозах.
Студент должен уметь:
1. Привести конкретные примеры нарушения равновесия в биосфере.
2. Уметь использовать знания о биосфере для разработки рекомендаций по улучшению ее состояния сейчас и в будущем.
3. Оценить роль врача в охороне биосферы.
4. Дать характеристику биоценозов медико – биологических позиций.
5. Определять и характеризовать основные адаптивные экологические типы людей.
6. Решать ситуационные задачи, которые моделируют закономерности адаптации человека к среде.
Исходный уровень знаний и умений проверяется путем решения ситуационных задач.
Правильные ответы на ситуационные задачи:
1. По данным гидробиологов, за последние 20 лет появилось по крайней мере 15 новых факторов, губительных для океана. Угроза нависла над такими обитателями океана, как моллюски, морские черепахи и другие. 2. Личинки комаров развиваются в воде. Фильтруя воду, они выполняют санитарные функции. 3. Это связано с разрушающим воздействием фреонов на озоновый слой Земли. Они уменьшают толщину озонового слоя, а вместе с тем увеличивается риск проникновения УФ – излучения Солнца, что отрицательно влияет на живые организмы. 4. Мониторинг. 5. Заповедник. 6 а, б, в, г, 7. Правило экологической пирамиды. 8. Пирамида будет обратной. 9. Наиболее эффективными методами борьбы с малярией являются: диагностика заболевания, защита от укусов комаров, лечения больных, в этом случае не нарушаются условия среды и пищевые связи в природных биогеоценозах. Однако, в районах с высокой заболеваемостью малярией целесообразно проводить мелиоративные мероприятия. В небольших населенных пунктах, окруженных большими площадями анофелогенних водоемов, следует обрабатывать помещения инсектицидами. В населенных пунктах, которые имеют анофелогенни водоема в трехкилометровой зоне, проводят борьбу с преимагинальных стадиями комаров путем обработки водоемов инсектицидами, хотя это может привести к нарушению пищевых связей, негативно повлияет на условия среды.
Источники информации:
1. Медична биология / [ В.П.Пишак , Ю.И.Бажорa , Ш.М.Брагин и др. . ] Под ред . В.П.Пишака , Ю.И.Бажоры [ 2-е изд перераб . и доп . ] . – М.: Новая книга , 2009 . – 608 с .
2. Слюсарев А.А. Биология / А.А. Слюсарев , С.В Жукова. – М.: Высшая школа , 1992 . – 422 с .
3. Пишак В.П. Медицинская биология , паразитология и генетика . Практикум / В.П. Пешка , А. И. Захарчук. – [ 2-е изд перераб . и доп . ] . – Черновцы , 2011 . – 632c .
4. Матеріали для підготовки студентів до практичних занять.
Автор: асист. Гоч І.В.
Утверждено на заседании кафедры 13.01.2014р.,протокол № 6