Цель опыта: доказать учащимся, что при курении часть табачного дыма задерживается в легких. Опыт можно провести при изучении темы «Дыхательные движения» в VIII классе, на факультативных занятиях или тематическом вечере.
Оборудование: модель, объясняющая механизм движений диафрагмы при дыхании, сигарета, спички, вытяжной шкаф или вентиляционное отверстие, таблицы фаз вдоха и выдоха, строения легочных альвеол, состава табачного дыма.
Ход опыта: учащимся объясняют устройство прибора для демонстрирования дыхательных движений, состоящего из стеклянного колпака с трубкой, имитирующей грудную клетку с дыхательными путями и легкими кролика (или вместо них резиновой перчаткой), резиновым дном, имитирующим диафрагму (рис. 2). При демонстрации фазы глубокого выдоха дно вдавливают внутрь сосуда, фазу вдоха моделируют выравниванием дна. Обращают внимание на положение легких. На такой модели удобно, показать механизм курения — хорошо видно, как дым поступает в легкие и выделяется. Места просачивания дыма наружу закрывают изолентой. Папиросу или сигарету прикрепляют к трубке и зажигают. Внутрь стеклянного колпака вводят до отказа дно, моделируя глубокий выдох, и опускают его. «Легкие» наполняются дымом. Показывают главную струю дыма, которая поступает в модель, и дополнительный поток, который выделяется из сигареты прямо в воздух. Прослеживают с учащимися, сколько нужно сделать спокойных дыхательных движений, чтобы удалить дым после одной глубокой затяжки.
Выпускают его в вытяжном шкафу; при боковом освещении клубы дыма хорошо заметны. Даже после воспроизведения 10 —15 спокойных дыхательных движений из модели продолжает выделяться струя дыма. Объясняют это таким числовым примером: затяжка происходит после глубокого выдоха и по объему соответствует жизненной емкости легких.
У учащихся VIII класса она составляет 2,3—2,5 л, спокойное дыхание составляет всего лишь 1/10 этого объема, то есть 230—250 мм3. Даже когда выделение дыма станет уже совершенно незаметным, сохранится резкий, неприятный запах никотина. Учащимся дают понюхать струю воздуха из модели.
Оседание бурых капель наблюдают на стенках стеклянной трубки (мундштука) (это табачный деготь и сажа). При этом следует напомнить о цвете фильтра прокуренной сигареты и о том, что внутренняя поверхность легких составляет свыше 90—100 м2. Можно представить себе сколько продуктов табака останется на ней. Легкие курильщиков теряют свой естественный желто-розовый цист, покрываются черными пятнами.
Вывод. При курении часть дыма задерживается в легких.
3. Влияние однократного и длительного курения на состав крови.
Цель опыта: доказать учащимся, что табачный дым превращает артериальную кровь в венозную, а при длительном курении разрушает эритроциты. Опыт демонстрируется на кружковых и факультативных занятиях.
Оборудование: то же, что и в опыте 1 для пропускания через раствор табачного дыма; 20—30 мл дефибринированной или цитратной крови животных (можно использовать консервированную кровь человека со станции переливания крови); бюретка на 10 мл.
Ход опыта. Взбалтывают кровь до ярко-алого цвета. Объясняют, что при этом гемоглобин легко соединяется с кислородом, и кровь становится артериальной. Разделяют кровь в две пробирки (по 10 мл); через первую пропускают воздух, через вторую — табачный дым (под тягой). Сравнивают цвет крови. Используя прибор из опыта 1, следят, чтобы дым не выходил в воздух, а собирался в баллончик. Спрашивают учащихся: чем объяснить лиловый цвет крови после пропускания через нее табачного дыма?
Вывод. При курении табачный дым вытесняет кислород из крови, создавая кислородную недостаточность в организме.
Чтобы доказать, что кровь под влиянием продолжительного курения разрушается, нужно взять оборудование из предыдущего опыта и развести кровь раствором 0,85-процентного NaCl в 10—20 раз. На 10—20 мл раствора достаточно 2—3 капли крови (можно из уха кролика, хвоста белой крысы, сережки петуха, пальца лягушки или из мякоти собственного пальца). Раствор взбалтывают и разделяют поровну на 2 пробирки. Первую оставляют для контроля, через вторую пропускают дым от 2—3 сигарет. Лучше брать самые дешевые сигареты без фильтра. Через 20—30 мин эритроциты начнут оседать на дно пробирок. Над ними образуется в первой пробирке прозрачный и бесцветный раствор, во второй — розовый. Объясняют, что под влиянием ядов табачного дыма разрушаются оболочки эритроцитов, гемоглобин из них поступает в раствор. Чем интенсивнее окраска, тем большее количество эритроцитов разрушилось. После разрушения эритроцитов гемоглобин теряет способность переносить кислород. Еще нагляднее демонстрировать результаты опыта на следующий день или даже через два-три дня, оставляя пробирки в холодильнике при температуре 5—10°С. Тогда все эритроциты полностью оседают, различие между пробирками становится еще заметнее.
Следует объяснить, что влияние курения на лейкоциты по сравнению с эритроцитами еще более выражено, так как лейкоциты не имеют плотной оболочки. Мембрана лейкоцитов нарушается, она теряет способность к фагоцитозу либо полностью, либо фагоцитоз становится незавершенным вследствие угнетения клеточных процессов. Поэтому у курящих резко снижены иммунные свойства крови и организма в целом.
Вывод. В табачном дыме содержатся яды, разрушающие оболочку эритроцитов. При длительном курении количество кровяных телец уменьшается.
Контрольные вопросы к опытам 1 —5: Что такое дым? Из каких фракций он состоит? Каков состав табачного дыма, какие вредные вещества он содержит? Как влияют на организм никотин, деготь и кислоты табачного дыма? Что происходит с кровью при курении? Как влияет курение на легкие? Как и почему изменяется газообмен в организме при курении? Какое влияние на организм оказывает избыток углекислого газа? Как влияет табачный дым на гемоглобин и эритроциты? Как воздействует угарный газ на гемоглобин? Почему у курящих подростков часто болит голова? Чем объяснить, что курящие взрослые страдают малокровием? Почему особенно вредно курить или находиться в накуренном помещении при мышечной деятельности?
6. Нарушение деятельности сердца табачным дымом.
Цель опыта: показать вредное влияние табачного дыма на сердце лягушки. Опыт рекомендуется проводить соответственно учебной программе при изучении темы «Кровообращение» в VIII классе в форме демонстрации влияния никотина на сердце лягушки. Но достать для опыта никотин практически невозможно, поэтому в методических пособиях предложено использовать настой табака. Так как табачный дым по своему составу отличается от табака, то, наверное, доступнее, нагляднее и правильнее демонстрировать влияние табачного дыма на сердце. Опыт можно проводить в трех вариантах: наблюдение двумя-тремя учениками за вскрытым сердцем лягушки; демонстрация с помощью миаскопа для группы учеников пли всего класса; проецирование изолированного сердца на экран.
Оборудование: препаровальные инструменты (ножницы, пинцет, зонд, препаровальная игла), булавки и дощечка, нитки, раствор 0,65-процеитного хлористого натрия с пипеткой, вата; оборудование для окуривания сердца: резиновая груша, сигарета без фильтра, спички, две трубки для всасывания дыма и окуривания сердца. Для второго варианта нужно добавить демонстрационный миаскоп, пластилин в качестве грузика, серфин или маленький крючок из тонкой проволоки. Для третьего варианта используется фильмоскоп или любой проектор, стеклянная кювета.
Ход опыта. Учитель заранее готовит три-четыре лягушки — разрушает головной и спинной мозг, прикрепляет лягушек к дощечке, захватив пинцетом кожу с грудной костью, осторожно удаляет ее с мышцами и мечевидным отростком. Обнажая сердце, освобождает его от сердечной сумки и прикрывает ваткой, смоченной в 0,65-процентном растворе хлористого натрия. Препарат готов и может сохраняться в течение нескольких часов.
После объяснения цели и хода опыта учащиеся раскрывают сердце лягушки и наблюдают за последовательностью сокращений его предсердий и желудочков, ритмичностью, подсчитывают количество сокращений в 1 мин (можно 10 с) и определяют продолжительность одного сердечного цикла, разделив время на количество сокращений. Затем с помощью резиновой груши окуривают сердце, наблюдая за изменениями его деятельности: нарушается ритм, уменьшается сила, учащаются сокращения (36—50 в мин), а затем останавливается сердце. После этого сердце промывают раствором до восстановления его деятельности. Можно поставить опыты по выявлению влияния спирта, адреналина; следует напомнить учащимся, что в табачном дыме содержатся пары спирта, а никотин увеличивает выделение адреналина.
При демонстрации опыта с миаскопом учащиеся должны зацепить за верхушку сердца серфином или крючком с ниткой, провести ее вокруг блока и на свободный конец навесить небольшой противовес из пластилина. После этого они обрезают уздечку сердца, слегка натягивают нитку и приводят в движение стрелку миаскопа. Перед началом опыта нитку оттягивают в сторону сердца и покрывают ваткой, смоченной физиологическим раствором.
Третий вариант опыта демонстрируется не только в живом уголке, классе, но и в больших аудиториях, кинозалах с экраном и частичным затемнением. Его с интересом может смотреть молодежь на вечерах, кинолекциях.
Уздечку сердца перевязывают ниткой и вырезают его вместе с синусом и сосудами, массируют на ладони в 0,65-процентном растворе хлористого натрия для удаления крови, которая легко свертывается и может закупорить сосуды. Затем опускают в кювету с тем же раствором, а влажные нитки прижимают к ее краям в нужном положении. Кювету помещают в раму проекционного фонаря или диапроектора. На экране проецируется большая тень сердца и его отделов. Учащиеся должны проследить за последовательностью сокращений синуса, предсердия, желудочка, их ритмом и силой. Подсчитывают частоту сердечных сокращений за 15—30 с. Затем пропускают через раствор табачный дым, снова подсчитывают сердечные сокращения и обращают внимание на характер сердечной деятельности. Делают выводы.
После остановки сердца прекращают пропускать дым и пипеткой сменяют раствор.
Вывод. Табачный дым вызывает перебои сердечной деятельности — сокращения становятся слабыми, аритмичными и частыми, после чего сердце останавливается.
Контрольные вопросы: Как влияет табачный дым на сердце? Почему начинающие курить чувствуют сильное сердцебиение и головокружение? Чем объяснить перебои в работе сердца у курящих подростков при выполнении физических упражнений и спортивной деятельности? Что происходит при сжатии сосудов сердца? Почему курильщики часто страдают сердечно-сосудистыми заболеваниями?
4. Отравление табачным дымом различных организмов.
Цель опыта: на биологических объектах доказать отравляющее действие табачного дыма.
Оборудование: аналогичное опыту 1, мелкие организмы (пиявки, пресноводные рачки или дождевые черви, мальки рыб в воде).
Ход опыта. Живые объекты помещают в пробирку с водой, закрывают пробкой и через длинную трубку пропускают табачный дым. Вначале наблюдается усиленная активность организмов вследствие возбуждения и повышения возбудимости нервной системы. Затем наступает торможение движений — и животные могут погибнуть.
Вариант опыта.
Оборудование: проектор, кювета, мелкие рачки, мальки рыб, личинки в воде, резиновая груша, сигарета, спички.
Ход опыта. Живые объекты помещают в пробирку с водой, проецируют на экран и наблюдают за их поведением, подвижностью. Для представления о размерах организмов кладут спичку на край кюветы. Затем с помощью резиновой груши с капилляром пропускают табачный дым через раствор. Наблюдают за результатом. Делают выводы.
Вывод. Яды табачного дыма легко растворяются в воде, проникают в организм и отравляют его.
8. Отравление организма при пассивном курении. Цель опыта: на примере мелких животных доказать вредность нахождения организмов в табачном дыме. Опыт демонстрируется на уроках при изучении темы «Гигиена умственного труда» в VIII классе, на кружковых занятиях, тематических вечерах.
Оборудование: школьный прибор для демонстрирования дыхания мелких животных, резиновый баллончик, демонстрационный столик со стеклянным колпаком, система раздражающих электродов, оборудование для пропускания табачного дыма (см. рис. 1), мелкие животные (лягушки, белая мышь или крыса, воробей).
Ход опыта. Вначале демонстрируют обычные реакции и подвижность животных. Помещают их под стеклянный колпак на демонстрационном столе, демонстрируют рефлекс компаса (при вращении), позы, перевертывания, у лягушки — рефлекс прыжка, квакания, мигания.
К выходной трубке с краном привязывают сверху баллончик, место соединения закрывают изоляционной лентой, на трубку для манометра надевают резиновый наконечник для соединения с грушей. Показывают тонические рефлексы, опуская мышь или крысу вниз головой (готовность к прыжку — рефлекторное разгибание головы и передних лап), вызывают иглой болевые рефлексы, с помощью раздражающих электродов определяют болевой порог. Затем животное помещают в сосуд, открывают кран с баллончиком и с помощью резиновой груши пропускают табачный дым. Наблюдают за поведением животных. Объясняют, что называется пассивным курением и в чем заключается его вред для организма.
Опыт с лягушкой лучше провести в водной среде. Для этого сосуд наполняют до половины водой, в пробку нижнего резервуара (для поглотителя) проводят трубку. Табачный дым пропускают через эту трубку, чтобы он проходил через воду, наполняя сосуд и резиновый баллончик. Напоминают учащимся, что лягушки дышат легкими и кожей, а никотин и другие яды табачного дыма легко проникают в организм. Доводить лягушку до гибели не следует, при резко выраженном торможении опыт прекращают. Лягушке делают искусственное дыхание и помещают ее впроточную воду. Кран к баллончику закрывают. Подчеркивают, что при курении отравляется не только сам курящий, но и его окружающие, так как они вынуждены дышать табачным дымом. В их крови и моче уже через час нахождения в накуренном помещении обнаруживаются табачные яды.
Вывод. Пребывание организмов в табачном дыме вызывает их отравление.
Контрольные вопросы: Что называется пассивным курением? Как и почему влияет курение на мелкие организмы? Какое влияние оказывает табачный дым на нервную систему при пассивном курении? Почему запрещается курить в общественных местах? Почему пиявки, насосавшись крови курильщиков, очень быстро погибают?
10. Отравляющее действие пассивного курения на нервную систему.
Цель опыта: продемонстрировать отравление нервной системы животных во время пребывания их в табачном дыме. Опыт можно демонстрировать на уроках в VIII классе при изучении темы «Гигиена умственного труда» или в X классе при изучении темы «Биосфера и человек», на занятиях кружка юных гигиенистов.
Оборудование: школьный прибор для демонстрирования дыхания мелких животных, препаровальная игла, система раздражающих электродов, демонстрационный столик, резиновая груша с двумя трубками, сигарета без фильтра, спички, вата, животные.
Ход опыта. Основное значение опыта состоит в том, чтобы доказать вредное влияние пассивного курения па состояние и рефлекторную деятельность нервной системы. Сначала учащимся демонстрируют нормальную подвижность и рефлекторные реакции животного. Потом помещают сосуд с ним на демонстрационный столик, вращают круглую площадку в разные стороны, демонстрируют рефлекс компаса; наклоняя сосуд, объясняют рефлексы позы и перевертывания. Иглой вызывают защитные реакции у животного. С помощью раздражающих электродов определяют пороги кожной чувствительности, подсчитывают количество дыхательных движений за 1 мин. Затем сосуд закрывают пробкой с трубками, и из резиновой груши пропускают табачный дым (опыт с лягушкой лучше проводить в водной среде). Следят за поведением животного: вначале проявляется беспокойство, учащенное дыхание, животное прыгает, бьется о стенки, старается убежать.
После этого наступает длительный период охранительного торможения. Снижаются кожная чувствительность, рефлексы компаса и позы, защитные и болевые реакции, мышечный тонус. Движения становятся вялыми, а дыхание редким, поверхностным. При этих явных признаках отравления нервной системы опыт следует прекратить, а лягушку поместить в свежую воду (мыши или крысе делают искусственное дыхание). Необходимо подчеркнуть, что нервная система детей и подростков очень чувствительна к ядам. Напоминают, что никотин отравляет различные биологические объекты (насекомых, пиявок, птиц). Дают представление учащимся о вреде нахождения в накуренном помещении — пассивном курении.
Вывод. У животного, находящегося в накуренном помещении, отравляется нервная система.
Контрольные вопросы: Как влияет пассивное курение на нервную систему? Чем пояснить снижение памяти и активности мышления при курении? Привести примеры отравляющего действия никотина на организм насекомых и птиц, млекопитающих. Для чего окуривают яблони при развитии яблоневой медяницы? Почему запрещается курить в столовых, буфетах, спортивных залах и других общественных местах? Из чего получают и для чего применяют никотинсульфид?
