Регистрация дыхательных движений лягушки

Цель работы. Исследовать характер внешнего дыхания у лягушки.

Для работы необходимы: кимограф, серфин, рычажок Энгельмана, писчик, набор инструментов, 10% раствор этилового спирта.

Своеобразие легочного дыхания у взрослых амфибий определяется особенностями строения их аппарата внешнего дыхания. У этих животных отсутствует герметически замкнутая грудная полость (в т.ч. из-за отсутствия ребер, а, следовательно, и грудной клетки), роль диафрагмы в легочном акте выполняют мышцы дна ротовой полости. В отличие от млекопитающих, дыхательный акт у лягушки не двухфазный (вдох/выдох), а многоступенчатый, т.е. фазы вдоха и выдоха в свою очередь включают несколько дыхательных движений:

1. вентиляционная форма дыхания. Она включает три фазы:

· аспирацию – насасывание воздуха в ротовую полость;

· экспирацию – выход части воздуха из легких в ротовую полость;

· инспирацию – проталкивание смешанного воздуха из ротовой полости в легкие. При этой форме дыхания происходят одинаковы по силе колебания объема легких и периоды вдоха и выдоха, так что объем легких во время такого дыхания остается постоянным, но воздух в легких частично обновляется;

2. насасывающая форма легочного дыхания – чисто инспираторная, состоит из двух фаз:

· аспирации;

· инспирации.

Эти фазы повторяются несколько раз, что приводит к значительному увеличению объема легких;

3. опорожняющая (отсасывающая) форма легочного дыхания – чисто экспираторная, состоит из двух фаз:

· изгнания воздуха из легких в ротовую полость;

· изгнания воздуха из ротовой полости наружу.

Эти фазы также повторяются несколько раз, что приводит к резкому уменьшению объема легких.

У лягушки есть еще одна форма дыхательных движений – ротоглоточная, или осцилляционная; это ритмические колебания дна ротовой полости, при помощи которых происходит обмен газов через слизистую рта. Большое значение имеет у лягушки кожное дыхание. В норме (в покое и при достаточной влажности среды) у лягушки наблюдается ротоглоточная форма дыхания с редкими легочными дыхательными движениями. В этих условиях для удовлетворения потребности организма в кислородном снабжении достаточно кожного и ротоглоточного дыхания. Число легочных дыхательных движений возрастает при повышенных требованиях организма к газообмену, например, при двигательных реакциях или при возбуждении животных.

У лягушки, у которой четко выражено легочное дыхание, различные формы дыхательных движений следуют в определенном порядке: после нескольких насасывающих (вдоховых) движений, в результате которых легкие наполняются воздухом, следует небольшая пауза. Затем ряд опорожняющих (выдыхательных) движений, объем легких при этом уменьшается. Экспираторные движения переходят в вентилирующую форму дыхания, которые длятся какой-то период времени и переходят в насасывающее дыхание, начинающее новый дыхательный цикл.

В механизме перехода «вдоховой» формы дыхания в «выдоховую» большую роль играют обратные афферентные влияния, возникающие при вдохе в рецепторах легких. По мере увеличения объема легких при насасывающих дыхательных движениях повышается интенсивность афферентных импульсов, идущих от легких по афферентным волокнам блуждающего нерва. По достижении определенного уровня интенсивности обратной афферентации происходит смена инспирации на экспирацию – насасывающие движения сменяются отсасывающими.

Ход работы. Опыт проводится на необездвиженной лягушке. Животное укрепляется на пластине брюшком вверх. Основными дыхательными мышцами у лягушки будут мышцы нижней челюсти (мышцы дна рта). При ротоглоточном и легочном дыхании работают одни и те же мышцы нижней челюсти, при осцилляциях сокращения этих мышц значительно слабее.

На нижней челюсти кожу разрезают по средней линии, лоскуты кожи отводят в сторону и закрепляют булавками. После снятии кожи на нижней челюсти обнажаются мышцы дна ротовой полости, в частности, поверхностно лежащая широкая подчелюстная мышца. В центральной части мышцу захватывает серфином, соединяют с писчиком рычага Энгельмана. Обнаженные мышцы периодически смачивают раствором Рингера. Всю лягушку время от времени необходимо смачивать водой. Регистрация дыхательных движений ведется на средней скорости вращения барабана кимографа. Кимограмма, отражающая дыхательные движения лягушки, состоит из двух типов зубцов, отличающихся по амплитуде: меньшей амплитудой обладают ротоглоточные, осцилляторные дыхательные движения.

При хорошем состоянии лягушки и в условиях достаточной влажности преобладают ротоглоточные дыхательные движения. При спонтанном возбуждении животного или при его искусственном раздражении (например, пощипывание кожи пинцетом) увеличивается число легочных движений. При этом наблюдаются различные типы легочных дыхательных движений, идущие в определенной последовательности: насасывающие (инспираторные) – отсасывающие (экспираторные) – вентилирующие. При насасывающем типе дыхания амплитуда дыхательных движений постепенно повышается. При отсасывающих дыхательных движениях их амплитуда несколько понижается.

В случае вентилирующего дыхания регистрируется ряды высокоамплитудных дыхательных движений, причем весь период регистрации этого типа дыхания амплитуда дыхательных движений сохраняется на одном уровне.

Зарегистрировать дыхательные движения лягушки. Проанализировать различные типы дыхания и различные формы легочного дыхания.