Задание №23 — Биология – наука о живой природе. Методы научного познания
Британские учёные совместно с исследователями из Сингапура провели исследование физиологических показателей у туристов, совершающих восхождение на Эверест. Тесты и анализы проводились три раза: перед началом экспедиции в Лондоне (уровень моря), в городке Намче (3500 м над уровнем моря) и в базовом лагере на высоте 5300 м. Выяснилось, что чем больше высота, тем ниже насыщение артериального гемоглобина кислородом, но тем выше содержание гемоглобина в крови.
Как можно объяснить полученную закономерность? Объясните снижение насыщения гемоглобина кислородом с точки зрения физиологии.
Проверка решения с помощью ИИ доступна авторизованным пользователям
Решение.
Для решения этой задачи необходимо вспомнить, как изменяются условия окружающей среды при подъёме в горы и как наш организм адаптируется к этим изменениям.
1. Почему снижается насыщение гемоглобина кислородом?
С увеличением высоты над уровнем моря атмосферное давление падает, а вместе с ним снижается и парциальное давление кислорода в воздухе. Это означает, что в каждом вдохе молекул кислорода становится меньше. В лёгких процесс перехода кислорода в кровь происходит путём диффузии: газ движется из области высокого давления в область низкого. Поскольку давление кислорода во вдыхаемом воздухе на высоте низкое, он хуже проникает через стенки альвеол в капилляры и слабее связывается с гемоглобином эритроцитов. В результате насыщение (сатурация) артериальной крови кислородом падает.
2. Почему растёт содержание гемоглобина в крови?
Организм человека стремится компенсировать нехватку кислорода (гипоксию), чтобы обеспечить ткани энергией. В ответ на снижение концентрации кислорода почки начинают вырабатывать гормон эритропоэтин, который стимулирует красный костный мозг производить больше эритроцитов. Так как гемоглобин находится внутри эритроцитов, его общая концентрация в крови увеличивается. Большее количество «переносчиков» позволяет крови захватывать и доставлять к органам даже тот скудный объём кислорода, который удаётся получить в условиях разреженного воздуха.
3. Физиологический смысл закономерности:
Данная реакция является примером адаптации (акклиматизации). Снижение насыщения — это прямое следствие физических условий среды, а повышение уровня гемоглобина — это защитный ответ организма, направленный на поддержание гомеостаза и выживание в условиях высокогорья.
Ответ: 1) Снижение насыщения гемоглобина кислородом связано с падением парциального давления кислорода в разреженном горном воздухе, из-за чего диффузия газа в кровь затрудняется. 2) Повышение содержания гемоглобина — это компенсаторная реакция организма: увеличение числа эритроцитов и гемоглобина позволяет эффективнее связывать и транспортировать имеющийся кислород к тканям в условиях его дефицита.
Источник: ФИПИ