Биология: путь к пониманию жизни – от клеточных механизмов до эволюции видов. Цикл: учебники и учебные пособия по биологии, сельскому хозяйству, зоологии, анатомии и агрономии

– Versius Surgical Robotic System – еще одна современная система, разработанная компанией CMR Surgical. Она предназначена для выполнения лапароскопических операций и отличается компактностью и гибкостью.

– Medrobotics Flex® Robotic System – эта система разработана для проведения трансоральных и трансвагинальных операций, позволяя доступ к труднодоступным участкам тела через естественные отверстия.

Как работает умная операционная

Умная операционная – это высокотехнологичное пространство, оснащенное различными системами мониторинга, связи и управления, позволяющими врачам эффективно взаимодействовать друг с другом и с роботизированными устройствами. Вот основные этапы работы такой операционной в случае возникновения кровотечения:

1. Идентификация проблемы

Когда во время операции происходит кровотечение, датчики и камеры, встроенные в роботизированную систему, фиксируют изменения в изображении и параметрах операции. Эти данные анализируются алгоритмами искусственного интеллекта, которые определяют наличие кровотечения и его локализацию.

2. Оценка степени опасности

На основе анализа данных искусственный интеллект определяет степень опасности кровотечения и возможные последствия для пациента. Это помогает выбрать наиболее подходящий метод остановки кровотечения.

3. Автоматическая реакция

Роботизированная система может автоматически предпринять определенные шаги для остановки кровотечения. Например, робот может изменить положение инструмента, чтобы прижать источник кровотечения, или применить методы электрокоагуляции для закрытия поврежденного сосуда.

4. Уведомление хирурга

Даже если система предпринимает автоматические действия, хирург-человек обязательно уведомляется о возникновении кровотечения. Он может вмешаться в процесс, если считает нужным, или подтвердить выбранные системой действия.

5. Контроль и мониторинг

После начала остановки кровотечения система продолжает мониторить состояние пациента, контролируя уровень артериального давления, пульса, дыхания и другие важные показатели. Данные отображаются на экране, чтобы хирург мог видеть полную картину происходящего.

6. Завершение операции

Если кровотечение успешно остановлено, операция может быть продолжена. В противном случае хирург может принять решение о переводе пациента в реанимацию для дальнейшего лечения.

Преимущества умных операционных

Использование роботизированных систем и умных операционных имеет ряд преимуществ:

– Высокая точность манипуляций.

– Минимальная травматичность для пациента.

– Возможность проведения сложных операций в труднодоступных местах.

– Быстрая идентификация и реагирование на осложнения, такие как кровотечение.

Однако стоит помнить, что полностью автономные системы, способные самостоятельно принимать решения в критических ситуациях, пока находятся на стадии разработки и тестирования. В настоящее время участие человека в управлении процессом остается обязательным.

Вывод

Помните, что в случае сильного кровотечения всегда следует обращаться за профессиональной медицинской помощью, даже если вам удалось временно остановить кровь. Если во время операции у пациента начинается сильное кровотечение, то первая медицинская помощь оказывается непосредственно в операционной командой врачей, проводящих операцию. Операционная – это специально оборудованное. Таким образом, в случае сильного кровотечения во время операции все необходимые действия выполняются прямо в операционной опытной командой специалистов. Пациент остается под наблюдением врачей до тех пор, пока его состояние не стабилизируется. Только в крайних случаях, когда требуется длительное наблюдение и интенсивная терапия, пациента могут перевести в реанимацию. Знание типов кровотечений и способов их остановки крайне важно для своевременного и правильного оказания первой медицинской помощи. Современные технологии позволяют значительно улучшить качество хирургических вмешательств, делая их менее инвазивными и более точными. Роботизированные системы играют важную роль в этом процессе, помогая хирургам быстрее реагировать на возникающие осложнения, такие как кровотечение. Тем не менее, окончательное решение всегда остается за человеком, что гарантирует безопасность пациентов и эффективность лечения.

Упражнение №16 Задание по теме «Кровообращение»

Лёгкие вопросы:

1. Что такое кровообращение?

2. Какова основная функция сердца?

3. Назовите два типа кровеносных сосудов.

Средние вопросы:

4. Каковы два основных типа кровообращения?

5. Какова роль капилляров в кровообращении?

6. Как регулируется кровяное давление?

Сложные вопросы:

7. Объясните, как сердце перекачивает кровь.

8. Опишите путь, по которому кровь течет через тело.

9. Каковы последствия артериального давления, которое слишком высокое или слишком низкое?

Очень сложные вопросы:

10. Обсудите роль гормонов в регуляции кровообращения.

11. Опишите, как заболевания сердца могут повлиять на кровообращение.

12. Исследуйте новые достижения в области искусственного кровообращения и их потенциальные преимущества для лечения заболеваний сердца.

Эти вопросы помогут учащимся закрепить пройденный материал параграфа.

– 5.4. Пищеварительная система.

Пищеварительная система – это комплекс органов, обеспечивающих прием пищи, ее механическую и химическую переработку, всасывание питательных веществ и выведение непереваренных остатков. Она играет ключевую роль в поддержании жизнедеятельности организма, обеспечивая его необходимыми питательными веществами.

Основные органы пищеварительной системы

– Ротовая полость (рот)

– Первая часть пищеварительного тракта, где происходит начальная обработка пищи. Здесь пища измельчается зубами, смачивается слюной, которая содержит ферменты для начала расщепления углеводов.

– Глотка

– Соединяет ротовую полость с пищеводом. Глотание – сложный процесс, при котором пища перемещается через глотку в пищевод.

– Пищевод

– Мышечная трубка, по которой пища транспортируется от глотки до желудка. Сокращения мышц пищевода продвигают пищу вниз под действием силы тяжести и перистальтики.

– Желудок

– Расширенная часть пищеварительного тракта, расположенная между пищеводом и двенадцатиперстной кишкой. В желудке происходит дальнейшее размягчение пищи под воздействием желудочного сока, содержащего соляную кислоту и пепсин – фермент, который начинает переваривание белков.

– Тонкая кишка

– Самая длинная часть пищеварительного тракта, состоящая из трех отделов:

– Двенадцатиперстная кишка – первый отдел тонкой кишки, куда поступают желчь из печени и панкреатический сок из поджелудочной железы. Желчь эмульгирует жиры, а панкреатические ферменты продолжают переваривание белков, жиров и углеводов.

– Тощая кишка – второй отдел тонкой кишки, где продолжается переваривание пищи и начинается активное всасывание питательных веществ.

– Подвздошная кишка – последний отдел тонкой кишки, где завершается всасывание питательных веществ перед их поступлением в толстую кишку.

– Толстая кишка

– Последняя часть пищеварительного тракта, включающая слепую кишку, ободочную кишку и прямую кишку. Основная функция толстой кишки – всасывание воды и формирование каловых масс из непереваренной пищи.

– Прямая кишка

– Конечный участок толстой кишки, служащий для хранения фекалий перед дефекацией.

– Поджелудочная железа

– Орган, вырабатывающий панкреатический сок, содержащий ферменты для переваривания белков, жиров и углеводов. Также поджелудочная железа производит гормоны инсулин и глюкагон, регулирующие уровень глюкозы в крови.

– Печень

– Крупнейший внутренний орган, выполняющий множество функций, включая синтез желчи, детоксикацию, метаболизм лекарств и хранение гликогена. Желчь, производимая печенью, необходима для эмульгирования жиров в кишечнике.

– Желчный пузырь

– Хранит и концентрирует желчь, выделяемую печенью, до тех пор, пока она не потребуется для пищеварения.

Процессы пищеварения

Механическая обработка пищи

Механическое размельчение пищи начинается уже во рту благодаря жеванию. Зубы измельчают пищу, делая ее более доступной для действия ферментов. Слюна увлажняет пищу, облегчая ее проглатывание и начало химического переваривания.

Химическое переваривание

Химическое переваривание включает несколько этапов:

– Переваривание углеводов: Начинается в ротовой полости под действием фермента амилазы, содержащейся в слюне. Амилаза расщепляет крахмал до мальтозы. В тонком кишечнике мальтоза превращается в глюкозу под действием ферментов, таких как мальтаза.

– Переваривание белков: Начинается в желудке под действием пепсина, который превращает белки в полипептиды. В тонком кишечнике полипептиды расщепляются до аминокислот под действием трипсина и других протеаз.

– Переваривание жиров: Жиры эмульгируются желчью, что облегчает их переваривание липазой, ферментом, вырабатываемым поджелудочной железой. Липаза расщепляет жиры на глицерин и жирные кислоты.

Всасывание питательных веществ

После того как пища была разложена на простые молекулы, они могут быть абсорбированы клетками кишечника и транспортироваться в кровь или лимфу. Всасывание происходит преимущественно в тонком кишечнике:

– Углеводы всасываются в виде моносахаридов (например, глюкозы).

– Белки всасываются в виде аминокислот.

– Жиры всасываются в виде жирных кислот и глицерина, которые затем реформируются в хиломикроны и транспортируются через лимфатическую систему.

Выведение непереваренных остатков

Непереваренные остатки пищи, такие как клетчатка, вместе с бактериями и мертвыми клетками образуют каловые массы, которые накапливаются в толстой кишке. Вода и электролиты активно всасываются обратно в организм, а оставшиеся отходы выводятся через прямую кишку в процессе дефекации.

Регуляция пищеварения

Процесс пищеварения регулируется нервной системой и гормонами. Например, гормон гастрин стимулирует выделение желудочной кислоты, а холецистокинин вызывает сокращение желчного пузыря и выброс желчи в кишечник.

Таким образом, пищеварительная система представляет собой сложную сеть взаимодействующих органов и процессов, каждый из которых играет важную роль в обеспечении организма энергией и строительными материалами.

Системы пищеварения у различных групп животных имеют свои особенности, связанные с типом питания, экологическими условиями обитания и эволюционным развитием. Рассмотрим основные аспекты пищеварительных систем различных видов.

Голубь и другая птица (например, воробей)

– Голубь:

– Клюв: У голубей клюв мягкий и чувствительный, используется для захвата пищи.

– Зоб: Место временного хранения пищи, где она размягчается.

– Желудок: Включает два отдела – железистый желудок (для химической обработки пищи) и мышечный желудок (для механической переработки).

– Кишечник: Короткий, приспособлен для быстрого прохождения пищи.

– Воробей:

– Клюв: Твердый и острый, предназначен для расклёвывания семян и насекомых.

– Зоб: Как и у голубя, служит местом накопления и размягчения пищи.

– Желудок: Аналогичен желудку голубя, но может иметь меньшие размеры.

– Кишечник: Также короткий, адаптирован к быстрому прохождению пищи.

Сходства и различия:

– Оба вида птиц имеют схожие структуры пищеварительной системы, включая зоб и двухкамерный желудок.

– Клювы различаются по форме и функции в зависимости от типа пищи.

– Продолжительность пребывания пищи в системе также различается в зависимости от рациона.

Кошка и собака

– Кошка:

– Ротовая полость: Мелкие острые зубы для разрывания мяса.

– Пищевод: Транспортировка пищи в желудок.

– Желудок: Простой однокамерный желудок для химической и механической обработки пищи.

– Тонкая кишка: Основной орган всасывания питательных веществ.

– Толстая кишка: Формирование и удаление отходов.

– Собака:

– Ротовая полость: Более крупные зубы, способные к разрыванию и пережёвыванию пищи.

– Пищевод: Подобен кошачьему.

– Желудок: Однокамерный, но большего размера, чем у кошки.

– Тонкая кишка: Обеспечивает всасывание большинства питательных веществ.

– Толстая кишка: Удаление отходов.

Сходства и различия:

– Обе системы включают аналогичные органы: ротовую полость, пищевод, желудок, тонкий и толстый кишечник.

– Различаются размеры некоторых органов и структура зубов, что связано с разным рационом этих животных.

Маленькая макака и большая горилла

– Маленькая макака:

– Ротовая полость: Способность к пережёвыванию растительной и животной пищи.

– Желудочно-кишечный тракт: Сложнее, чем у кошек и собак, с большим количеством бактерий для переваривания растительности.

– Ободочная кишка: Играет большую роль в переваривании клетчатки.

– Большая горилла:

– Ротовая полость: Мощные челюсти и большие коренные зубы для перемалывания жёстких растительных материалов.

– Желудок: Многочисленные камеры для длительного брожения растительной пищи.

– Кирпично-красное вещество: Специальная область кишечника, участвующая в переваривании целлюлозы.

Сходства и различия:

– Обоим видам присуща сложная система пищеварения, способная справляться с разнообразным растительным питанием.

– Гориллы обладают более специализированными органами для переваривания грубой растительной пищи, такими как кирпично-красное вещество.

Шимпанзе и человек

– Шимпанзе:

– Ротовая полость: Челюсти и зубы, подходящие для смешанного рациона.

– Желудок: Приспособлен к перевариванию фруктов, листьев и мяса.

– Кишечник: Достаточно длинный для эффективного усвоения питательных веществ.

– Человек:

– Ротовая полость: Специализированные зубы для пережёвывания разнообразных продуктов.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Тонкая кишка: Основной орган всасывания питательных веществ.

– Толстая кишка: Участвует в формировании и удалении отходов.

Сходства и различия:

– И шимпанзе, и люди имеют схожие органы пищеварения, включая ротовую полость, желудок и кишечник.

– Человек обладает более сложной структурой зубов и способен потреблять широкий спектр продуктов.

Рыба (окунь)

– Ротовая полость: Часто оснащена острыми зубами для захвата добычи.

– Желудок: Отсутствует у многих рыб; пища сразу поступает в кишечник.

– Кишечник: Обычно прямой и короткий, с некоторыми видами клапанов для замедления прохождения пищи.

– Плавательный пузырь: Может выполнять функцию вспомогательного органа для пищеварения, помогая регулировать плавучесть.

Отличия от млекопитающих:

– Отсутствие желудка у многих рыб.

– Прямой и короткий кишечник.

– Наличие плавательного пузыря, играющего дополнительную роль в пищеварительном процессе.

Ящерица

– Ротовая полость: Змеинообразные зубы для захвата и удержания добычи.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Длинный и извилистый, приспособленный к медленному перевариванию пищи.

– Клоака: Общий выход для мочи, фекалий и яиц/спермы.

Отличия от млекопитающих:

– Присутствие клоаки вместо раздельных выходных отверстий.

– Медленное прохождение пищи через кишечник.

Плотоядные растения (например, росянка)

– Ловушки: Листья, модифицированные для захвата насекомых.

– Ферментация: После захвата насекомого листья выделяют ферменты, которые разлагают добычу.

– Всасывание: Питательные вещества поглощаются непосредственно листьями.

Отличия от животных:

– Полностью отсутствует традиционная пищеварительная система.

– Листы выполняют функции захвата, переваривания и всасывания.

Для анализа пищеварительных систем наших предков необходимо рассмотреть их анатомию, диету и образ жизни, опираясь на данные палеоантропологии и сравнительной анатомии. Давайте пройдемся по каждому этапу эволюции человека и сравним пищеварительные системы.

Стадные обезьяны (около 25 млн лет назад)

Стадные обезьяны, вероятно, вели древесный образ жизни и питались фруктами, листьями, цветами и мелкими животными. Их пищеварительная система могла включать:

– Ротовая полость: Большие коренные зубы для перемалывания растительной пищи.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Длинный и извилистый, способствующий эффективному перевариванию растительной пищи.

Сходство с современными людьми: Наличие коренных зубов для перемалывания пищи.

Различия: Более длинный и сложный кишечник, необходимый для переваривания большого количества растительной пищи.

Дриопитеки (примерно 12—9 млн лет назад)

Дриопитеки, как предполагается, были всеядными, питаясь фруктами, орехами, семенами, а также мясом мелких животных. Их пищеварительная система могла выглядеть так:

– Ротовая полость: Более разнообразные зубы, способные к пережёвыванию твёрдой пищи.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Менее длинный и менее извилистый, чем у стадных обезьян, но всё ещё достаточно длинный для переваривания растительной пищи.

Сходство с современными людьми: Разнообразие зубов, позволяющее употреблять различные виды пищи.

Различия: Кишечник был длиннее и сложнее, чем у современных людей, что свидетельствует о значительном количестве растительной пищи в рационе дриопитеков.

Австралопитеки (примерно 4—2 млн лет назад)

Австралопитеки, будучи двуногими существами, начали осваивать новые территории и расширять свой рацион за счёт мяса. Их пищеварительная система могла включать:

– Ротовая полость: Зубы, приспособленные к употреблению разнообразной пищи, включая мясо.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Укороченный и менее извилистый, что указывает на увеличение доли мяса в рационе.

Сходство с современными людьми: Двуногий образ жизни и способность к потреблению мяса.

Различия: Укороченный кишечник, связанный с увеличением потребления мяса.

Род Homo (начиная примерно 2,5 млн лет назад)

Род Homo начал использовать орудия труда и охоту, что привело к дальнейшему увеличению доли мяса в рационе. Их пищеварительная система могла быть следующей:

– Ротовая полость: Разнообразные зубы, позволяющие эффективно пережёвывать пищу.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Ещё короче и проще, чем у австралопитеков, что позволяет быстро усваивать питательные вещества из мяса.

Сходство с современными людьми: Употребление мяса и использование орудий труда.

Различия: Короче и проще кишечник, что отражает адаптацию к высокобелковой диете.

Современный человек (Homo sapiens)

Современный человек имеет следующую пищеварительную систему:

– Ротовая полость: Разнообразные зубы, предназначенные для пережёвывания различной пищи.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Короткий и простой, позволяющий быстро усваивать питательные вещества из разнообразного рациона.

Сходство с предками: Возможность употребления разнообразной пищи и наличие простых структур пищеварительной системы.

Различия: Более короткая и простая пищеварительная система, адаптированная к современному образу жизни и пище.

Советская наука внесла значительный вклад в изучение эволюции человека, особенно в период с 1917 по 1991 год. В этот период советские учёные исследовали различные виды ископаемых гоминидов, многие из которых были известны на Западе, однако советская школа имела свою специфику в интерпретации данных и подходах к классификации. Ниже перечислены ключевые виды предков человека, изучавшиеся в рамках советской науки, и проведен анализ их пищеварительных систем в сравнении с современной человеческой.

Виды предков человека согласно советской науке

– Австралопитеки (Australopithecus) Это группа гоминидов, существовавшая приблизительно 4—2 миллиона лет назад. Советские исследователи рассматривали австралопитеков как переходную форму между древними обезьянами и ранними представителями рода Homo. Среди них выделяли:

– Australopithecus afarensis (афарский австралопитек), наиболее известный представитель группы.

– Australopithecus robustus, отличавшийся массивными челюстями и крупными коренными зубами.

– Хабилисы (Homo habilis) Этот вид считался первым представителем рода Homo и жил около 2,4—1,5 миллионов лет назад. Хабилисы изготавливали примитивные каменные орудия и предположительно использовали мясо в своем рационе.

– Эректусы (Homo erectus) Вид, обитавший на Земле около 1,9 миллиона – 143 тысяч лет назад. Эректусы широко распространились по Евразии и Африке, изготавливали сложные орудия труда и контролировали огонь.

– Неандертальцы (Homo neanderthalensis) Неандертальцы населяли Европу и Западную Азию около 400—40 тысяч лет назад. Они обладали развитыми социальными навыками, изготавливали сложные орудия и хоронили своих мёртвых.

– Кроманьонцы (Homo sapiens) Ранние представители нашего собственного вида, появившиеся около 300—35 тысяч лет назад. Кроманьонцы создавали искусство, изготавливали сложные инструменты и вели оседлый образ жизни.

Анализ пищеварительных систем

Теперь давайте проанализируем пищеварительные системы каждого из перечисленных видов в сравнении с современной человеческой.

Австралопитеки

– Ротовая полость: Массивные челюсти и крупные коренные зубы, указывающие на потребление большого количества растительной пищи.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Длинный и извилистый, способствующий эффективному перевариванию растительной пищи.

Сходство с современными людьми: Наличие коренных зубов для перемалывания пищи.

Различия: Более длинный и сложный кишечник, необходимый для переваривания большого количества растительной пищи.

Хабилисы

– Ротовая полость: Более разнообразные зубы, способные к пережёвыванию твёрдой пищи.

– Желудок: Простой однокамерный желудок.

– Кишечник: Менее длинный и менее извилистый, чем у австралопитеков, но всё ещё достаточно длинный для переваривания растительной пищи.