Эксперименты с мышцами для детей: Утопия для мышей: 53 года эксперименту «Вселенная-25»
Утопия для мышей: 53 года эксперименту «Вселенная-25»
К чему приводит жизнь в райских условиях? Ответить на этот вопрос попытался этолог Джон Кэлхун.
Более полувека назад, 9 июля 1968 года, на мышах был проведен самый знаменитый эксперимент американского ученого-этолога Джона Кэлхуна. Он назывался «Вселенная-25». Суть опыта заключалась в создании идеальных условий, где мыши могли бы жить и размножаться, не ведая никаких забот, вдали от хищников и в отсутствие эпидемий и заболеваний.
Джон Кэлхун в загоне для мышей. Эксперимент «Вселенная-25». 1970 г.
Фото: Yoichi R Okamoto, White House photographer, Public domain, via Wikimedia Commons.
Для этих целей ученый построил специальный загон в лаборатории на базе Национального института психического здоровья. Туда были помещены четыре пары белых мышей (самцов и самок). В распоряжении мышей всегда была чистая вода и еда в изобилии, специальные гнезда, где можно обустроить себе жилище ― гнезд в загоне хватало для проживания нескольких тысяч мышей.
На первом этапе эксперимента мыши хорошо размножались, вели активный образ жизни, охотно играли. На следующей фазе эксперимента мыши стали есть меньше, перестали наедаться до отвала. На третьей фазе эксперимента, когда в загоне были уже сотни мышей, произошло распределение социальных ролей, стала ярко выраженной иерархия, клановость. Появились так называемые отверженные ― молодые особи, которых другие, взрослые мыши сгоняли в центр загона, не давали им вести нормальный образ жизни, причиняли физический вред. В природе такое, наверное, было бы невозможно, ведь эти мыши-агрессоры просто не дожили бы до старости: их бы съели хищники. Но в загоне Кэлхуна хищников не было, и взрослые мыши начали попросту издеваться над молодняком. Образовались две большие группировки: самцы-одиночки и самки-одиночки.
При этом самки-одиночки отказывались спариваться и отвергали ухаживания самцов. У мышей стал проявляться тотальный индивидуализм, мыши не стремились создать семью. На последней, четвертой стадии мышиная популяция стала сокращаться. Появились самцы, которых сам Кэлхун назвал «красивыми»: целыми днями напролет они лишь ухаживали за собой, чистили свою шерстку, ели и спали, не обращая никакого внимания на окружающих. Эти самцы игнорировали самок, но интересовались друг другом, однако такой интерес не мог привести к созданию потомства. У мышей стали проявляться различные формы девиантного поведения, вспышки агрессии. Самки стали умерщвлять своих детенышей, а затем окончательно отказались размножаться.
Некоторые утверждают, что с помощью своего эксперимента Кэлхун показал, что прогресс и развитие популяции возможны только в условиях необходимости выживать, в борьбе, в то время как в райских условиях вид начинает деградировать и вымирать.
Джон Кэлхун ввел в оборот понятие двойная смерть: сначала смерть духа, а затем ― физическая смерть.
По итогам эксперимента Кэлхун пришел к выводу, что достижение определенной плотности населения и заполнение социальных ролей в популяции приводит к распаду общества из-за появления прослойки изгоев, пишут «РИА Новости». Мыши вынуждены конкурировать со старшими самцами, общество переживает смерть духа.
Эксперимент неоднократно подвергался критике, в частности приводился аргумент, что основателями популяции были родственные мыши, и это стало одной из причин вырождения. Критиковались также условия содержания мышей: температура в загоне (летом она могла достигать 30 ℃), график уборки помещения, структура тоннелей и гнезд, организация пространства в целом. Споры об эксперименте «Вселенная-25» не стихают и по сей день.
Почитать подробнее о ходе эксперимента можно в статье Джона Кэлхуна.
Фото на главной странице сайта: https://ru.123rf.com
научные опыты для детей. Опыты для детей
Для этих экспериментов не потребуется химическая лаборатория, и даже на кухне сохранится порядок. Все, что нужно для сегодняшних домашних опытов — сам ребенок и иногда — простые предметы и помощники. Но от этого детские опыты не станут менее веселыми!
Есть ли в этом мире что-то более удивительное, чем ты? Конечно, нет. Так почему бы не начать научные исследования с изучения самого себя?
Знаешь ли ты, где в данную минуту находятся твои руки и ноги? А откуда ты это знаешь? Оказывается, тебе помогает проприоцепция! Так называют ощущение положения частей тела относительно друг друга. Рецепторы (проприоцепторы) в твоих мышцах, суставах и во внутреннем ухе посылают сигналы в твой мозг: «Вытянулся на диване, пульт в левой руке» или «Пальцы в песочном тесте». Проведи описанные ниже эксперименты — и ты увидишь проприоцепцию в действии!
Слово «проприоцепция» происходит от двух латинских слов: proprius — «собственный», и perception, что значит «способность осознавать и понимать».
Затяни ремень!
Проприоцепция подсказывает тебе, сколько места твое тело занимает в пространстве. Давай проверим, насколько точно ты представляешь свои размеры!
Тебе понадобится:
- скакалка
- два друга
- Положи скакалку на пол, свернув в кольцо.
- Попроси друзей медленно тянуть концы скакалки в разные стороны, чтобы кольцо становилось все меньше. Внимательно наблюдай за ними. Когда тебе покажется, что кольцо на полу соответствует обхвату твоей талии, крикни: «Стоп!». Друзья перестанут тянуть за концы скакалки.
- Аккуратно шагни в круг. Не меняя его размера, подними скакалку до уровня своих бедер. Угадал? Большинство людей ошибаются! Обычно мы думаем, что гораздо больше, чем есть на самом деле.
Что происходит? Ученые точно не знают, почему большинство людей неверно представляют собственные размеры. Внутренняя картинка того, как выглядит наше тело, называется схемой тела. По мере взросления она меняется, ведь меняемся мы сами. Мозг не всегда успевает соединить идеальную картинку с реальной фигурой, особенно если тело быстро меняется (например, в детстве, когда ребенок постоянно растет).
Взлетающая рука
Этот эксперимент покажет тебе, как реагируют твой мозг и мышцы, когда «включаются» датчики положения тела.
Тебе понадобится:
- Стена
- Прислонись к стене так, чтобы поверхность одной руки была плотно к ней прижата.
- В течение 30–60 секунд с силой вдавливай руку в стену, будто хочешь отвести руку в сторону.
- Закрой глаза.
- Отойди от стены.
- Рука волшебным образом поднимется сама!
Что происходит? Когда ты давишь рукой на стену, твои мышцы сжимаются (сокращаются) — точно так же они сжимаются, если ты просто поднимаешь руку вверх.
Когда ты отходишь от стены, твои мышцы расслабляются, а потом автоматически сокращаются снова. И уже не встречая препятствия в виде стены, мышцы поднимают руку вверх.Внимание! Глаза посылают мозгу зрительные ориентиры, которые могут помешать автоматической реакции, поэтому эксперимент проходит лучше, когда ты не видишь руку. Так что во время следующего задания тебе тоже придется закрыть глаза!
Розовых фламинго просим не беспокоиться
Насколько важно зрение для проприоцепции? Проведи этот эксперимент, и твоим глазам откроется вся правда.
Тебе понадобится
- друг
- часы с секундной стрелкой
- Встань на одну ногу, как фламинго.
- Оставайся в этом положении 30 секунд, не опуская вторую ногу на пол.
- Повтори эксперимент. На этот раз с закрытыми глазами!
- Удалось ли тебе удержать равновесие? Пусть твой друг попробует проделать то же самое.
Теперь, когда ты увидел свою проприоцепцию в действии, скажи: что, по-твоему, случится, если органам чувств, отвечающим за положение в пространстве, отправить путаное сообщение? Что будет, если мозгу дать искаженную, неполную или вовсе абсурдную информацию? Узнай это с помощью следующих опытов.
Время кружения
Найди свободное пространство, закрой глаза и кружись в течение 10–15 секунд. Затем попытайся пройти по прямой.
Чувствуешь головокружение? Оно происходит вот почему. В твоем внутреннем ухе есть каналы, заполненные жидкостью. Внутри каналов также находятся волоски. Когда ты двигаешься, жидкость в каналах смещается. Волоски воспринимают эти колебания и отправляют в мозг сигнал о положении твоего тела.
В этом эксперименте ты кружишься — и жидкость делает то же самое. Когда ты останавливаешься, жидкость все еще продолжает закручиваться в воронку в течение нескольких секунд, а рецепторы сообщают мозгу: «Я до сих пор кружусь», — хотя на самом деле это уже не так.
Чтобы представить движение жидкости в каналах внутреннего уха, возьми стакан и наполни его наполовину водой. Аккуратно взболтай воду в стакане, чтобы получилась воронка. Затем держи стакан неподвижно. Как долго продолжала крутиться вода?
Путаница с зеркальным волшебством
Когда мозг сосредоточен на чем-то, он верит тому, что видит человек. А что произойдет, если то, что ты видишь и слышишь, не будет совпадать? Попробуй запутать свой мозг, чтобы узнать ответ на этот вопрос.
Тебе понадобится
- Зеркало размером примерно 30×30 см
- Установи на столе зеркало (тебе понадобятся небольшие фиксаторы или пара книг, чтобы удерживать его вертикально). Сядь за стол и положи руки так, чтобы они находились по обе стороны зеркала.
- Теперь наклони голову так, чтобы видеть отражение в зеркале. Ты видишь две руки! Но та, что в зеркале, на самом деле отражение правой руки.
- Одновременно щелкай пальцами обеих рук. Затем перестань щелкать правой рукой. Когда видишь две неподвижные (не щелкающие пальцами) руки, но продолжаешь слышать щелчки, появляется странное ощущение, правда?
Что происходит? Все дело в противоречивой информации. Твои глаза посылают мозгу сообщение: «Руки не двигаются». Но уши и мышцы левой руки отправляют другое сообщение: «Я щелкаю пальцами». Странное ощущение появляется из-за того, что мозг пытается соединить эти противоречивые сигналы.
Научные проекты по мышцам и движению для начальной школы
#1: Сделайте модель руки
Сделайте рабочую модель своей руки, используя бумагу и веревку. Вы увидите, как мышцы ваших рук натягивают кости, помогая вам двигать пальцами!
Что вам нужно:
- Карточки или тонкий картон
- Ручка
- Ножницы (и взрослый, который поможет вам ими пользоваться)
- Тонкая веревка
- Лента 9 4.0 Пальцами разложите, обведите руку, чтобы сделать контур руки на картоне. Вырежьте форму руки ножницами (помощь взрослому).
2. Отрежьте пять кусков бечевки длиной примерно с вашу картонную руку.
3. Оторвите очень маленький кусочек ленты и прикрепите одну веревку к верхней части большого пальца вашей картонной руки.
4. Наклейте еще один небольшой кусочек ленты на сустав основного пальца, посередине большого пальца. Убедитесь, что струна закреплена на картоне. Поместите третий кусок ленты в нижней части большого пальца, где палец соединяется с ладонью.
5. Проделайте то же самое с остальными четырьмя пальцами, используя три маленьких кусочка ленты, чтобы прикрепить струну к картону. Убедитесь, что между лентой достаточно места, чтобы впоследствии можно было ухватиться за струну.
6. Заклейте концы пяти струн большим куском скотча, чтобы они приклеились к картонной ладони.
7. Потяните за струны, чтобы увидеть, как они двигаются в проклеенных соединениях. Что произойдет, если вы потянете за веревку близко к кончику пальца? Как насчет того, чтобы потянуть за струны рядом с ладонью (над большим куском ленты)?
Что произошло:
На вашей руке по три сустава в каждом пальце. Суставы образованы костями и сухожилиями (жесткими, толстыми связками) и покрыты мышцами. На руке модели каждое соединение выполняется с помощью кусочка ленты, соединяющей струну с картоном. Веревка подобна мышцам и сухожилиям в вашей руке, потому что она может натягивать картон (который похож на ваши кости) и заставлять его сгибаться. Однако, в отличие от вашей руки, эта модель не очень гибкая. Суставы в ваших руках могут сгибаться намного легче, потому что между каждым суставом есть отдельные кости. Потяните за разные части разных струн и посмотрите, как движется картонная рука. Попробуйте пошевелить пальцами таким же образом. Можете ли вы двигать пальцами больше, чем картонная рука?
#2: Мышцы в движении
Используйте свое осязание, чтобы узнать, какие мышцы вы используете при выполнении различных действий. В этом проекте вы можете попросить друга или члена семьи стать вашим помощником.
Что вы делаете:
1. Вытяните одну руку перед собой ладонью вверх. Сожмите кулак и медленно поднимите руку в локте, затем согните ее обратно. Как вы думаете, какие мышцы рук вы используете?
2. Повторите первый шаг, медленно двигая рукой вперед и назад, но на этот раз положите другую руку на руку чуть выше локтя. Вы чувствуете, как двигаются ваши мышцы?
3. Какие мышцы вы использовали бы, чтобы поймать бейсбольный мяч? Как насчет того, чтобы бросить бейсбольный мяч? Со своим помощником придумывайте разные виды спорта (Баскетбол, Теннис, Футбол и т. д.). Как вы думаете, какие мышцы больше всего используют спортсмены в этих видах спорта? Попросите вашего помощника разыграть то, что спортсмен делает для определенного вида спорта. Например, в футболе вы можете прыгать, пинать и бегать. Какие мышцы ног при этом используются? Как насчет мышц рук?
4. Попробуйте сделать медленное движение ногой (сидя на стуле, чтобы не упасть), в то время как ваш партнер ощупывает мышцы ног, чтобы увидеть, какие из них задействованы. Вы можете делать то же самое с различными видами деятельности: ловить бейсбольный мяч, ловить футбольный мяч, бросать фрисби, размахивать клюшкой для гольфа, кататься на лыжах и т. д. Разыграйте как можно больше различных действий, чтобы увидеть, какие мышцы они будут использовать. . По очереди со своим помощником разыгрывайте различные виды спорта в замедленной съемке.
Что произошло:
В течение дня вы используете различные мышцы тела. Мышцы — это то, что позволяет вам двигаться. Даже самые простые вещи, которые вы делаете, часто требуют от вас использования ваших мышц — вставание с постели, еда, ходьба и игра — все это использует мышцы! Когда вы экспериментировали, вы, вероятно, обнаружили, что определенные части ваших рук и ног помогают вам выполнять определенные действия, например бросать или ловить мяч, пинать мяч, бегать и т. д. Можете ли вы придумать какие-либо другие действия, которые вы делаете, используя те же самые мышцы? ? Как насчет того, чтобы прыгать, прыгать вприпрыжку, кувыркаться или кувыркаться, играть в пятнашки или чехарду, помогать накрывать на стол или мыть посуду, чистить зубы и убирать игрушки?
Чтобы узнать больше о некоторых мышцах вашего тела, ознакомьтесь с этим рабочим листом. Посмотрите, сможете ли вы назвать мышцы, которые вы использовали для различных упражнений, которые вы пробовали выше.
Мышцы Научный урок
Все о мышцах
Мышцы состоят из особого вида ткани тела, которая очень гибкая. Они расположены между костями и кожей. Некоторые мышцы находятся внутри ваших органов, таких как сердце и желудок. Мышцы способны сокращаться или тянуться, чтобы помочь вашему телу двигаться. Мышцы растут вместе с вами по мере вашего роста. Когда вы полностью вырастете, они также могут стать сильнее благодаря упражнениям, таким как поднятие тяжестей. Посетите этот веб-сайт, чтобы увидеть увеличенные изображения мышечной ткани.
Мышцы превращают энергию в движение — они подобны двигателям или двигателям вашего тела. Именно они позволяют вам двигаться. Несмотря на то, что у вас есть удивительная система скелета (ваши кости), без мышц вы не смогли бы сдвинуть кости ни на дюйм! Всего в вашем теле около 630 мышц, и каждая служит определенной цели. Многие мышцы работают вместе, чтобы помочь вам двигаться или даже просто сохранять равновесие. Когда вы стоите на месте, ваше тело нуждается в 300 различных мышцах, чтобы не упасть! Это почти половина мышц всего тела. Еда, бег, прыжки, удары ногами, ловля, игра в разговоры и многие другие действия, которые мы делаем каждый день, требуют мышц.
Виды мышц
В организме человека есть три типа мышц: скелетные, сердечные и гладкие. Все мышцы вашего тела вместе называются мышечной системой .
Скелетные мышцы прикрепляются к костям и являются произвольными — вы можете управлять ими с помощью своего мозга, который посылает сигналы через нервы, приказывая мышцам двигаться. Большинство мышц вашего тела — это скелетные мышцы — именно они позволяют вам двигать руками и ногами, корчить смешные рожицы и шевелить пальцами ног. Многие скелетные мышцы связаны с вашими костями через сухожилия . Связь с костями — это то, что позволяет вашему телу легко двигаться, когда ваши мышцы работают. Скелетные мышцы обычно располагаются парами. Когда одна мышца работает или сокращается, она перемещает часть вашего тела в одном направлении. Чтобы сдвинуть его назад, противоположная мышца должна сократиться! Например, если вы вытягиваете руку перед собой и сгибаете ее в локте, ваша двуглавая мышца сокращается. Чтобы выпрямить руку обратно, мышца трицепса сокращается, а бицепс расслабляется до нормального состояния!
Знаете ли вы, что ваше сердце состоит в основном из мышц? Тип мышцы в вашем сердце называется сердечная (скажем: кар -ди-ак) мышца , и сердце — единственное место в вашем теле, где она находится. Эта мышца очень прочная и сильная, но она также немного гибкая. Это позволяет сердцу перекачивать кровь по всему телу. Сердечные мышцы двигаются внутрь и наружу, перекачивая кровь по венам и позволяя крови возвращаться в сердце, чтобы она могла продолжать циркулировать. Ваше сердце бьется около 100 000 раз каждый день! За один день кровь в вашем теле проходит в общей сложности 12 000 миль — это все равно, что четыре раза пересечь США от побережья до побережья! Мышцы вашего сердца двигаются вперед и назад, так что ваше сердце качается, даже не задумываясь об этом. Мышцы, которые двигаются таким образом, называются 9.0071 непроизвольный .
Гладкие мышцы вызывают движение внутри вашего тела в местах, которые вы часто не замечаете. Они помогают переваривать пищу, проталкивая ее по пищеводу в желудок, а затем в кишечник. У ваших глаз также есть гладкие мышцы, которые помогают вам фокусироваться на предметах. Даже ваши кровеносные сосуды имеют гладкие мышцы, которые помогают перемещать кровь по телу. Эти мышцы могут сильно растягиваться. Они также могут сохранять растяжение в течение длительного времени, не разрываясь. Обычно они располагаются слоями. Гладкие мышцы тоже действуют непроизвольно — они работают автоматически, независимо от того, думаете вы о них когда-либо или нет!
Рабочий лист и PDF-файл для печати
Расскажите детям об основных мышцах, таких как бицепсы и четырехглавые мышцы, о том, где они расположены, и о действиях, для которых они используются, с помощью маркированной схемы на этом рабочем листе. В нижней части есть место для рисования упражнений, в которых задействованы показанные мышцы. Он также хорошо работает в сочетании с научным проектом Muscles in Motion , описанным выше.
4 научных эксперимента, которые дети могут провести на себе
Семья
Эти практические занятия STEM покажут детям, как работает человеческое тело.
Автор Jamie Kiffel-Alcheh
Опубликовано 20 января 2022 г., 13:14 по Гринвичу
Портрет школьницы, которая прыгает на природе, учится и исследует природу. Словакия
Фотография Halfpoint Images / Getty Images
Детям не понадобятся мензурки и микроскопы для этих биологических экспериментов — им нужны только они сами!
Каждый из этих пяти экспериментов позволяет детям узнать, как работает система человеческого тела. И, проводя эти «тесты» на собственном теле, они увидят и почувствуют, как именно функционируют их собственные системы. (Мы обещаем, что это безопасно.)
«Прохождение через процесс физического выполнения чего-либо вызывает у людей больше энтузиазма, чем просто чтение об этом или наблюдение за тем, как это делает кто-то другой», — говорит Эван Барнс, преподаватель биологии и координатор лаборатории в Вестмонт-колледже в Санта-Барбаре, Калифорния. Предложите своим детям поэкспериментировать с этими занятиями на себе и посмотрите, как они будут поражены.
Большой прыжок (мышечная система)
Что делать: Пусть ваш ребенок встанет с прямыми ногами и попытается прыгнуть. Затем попросите его согнуть колени и снова прыгнуть. На этот раз он, вероятно, будет более успешным!
Что ’ s происходит: Мышечная система состоит из особых клеток, называемых мышечными волокнами, которые сокращаются, помогая вашему телу двигаться. «Когда вы приседаете, мышечные волокна бедер, бедер и ягодиц сокращаются, — говорит Маккензи. — Когда вы начинаете прыгать, мышечные волокна расширяются, и эффект похож на раскручивание пружины». Это высвобождает энергию, необходимую вашему телу для прыжка. Когда ваши ноги прямые, мышцы не сокращаются и, следовательно, не высвобождают столько энергии.
Вращение и сидение (нервная система)Что делать: Посадите ребенка на стул с завязанными глазами, затем встаньте и покрутитесь по кругу семь раз. Теперь, не снимая повязку, пусть она попробует найти место, чтобы сесть. (Убедитесь, что вы делаете это в безопасном месте, где нет препятствий!)
Друг-мальчик с завязанными глазами. Нью-Джерси, США
Фотография JGI / Jamie Grill / Getty Images
Что происходит: Нервная система использует химические и электрические сигналы для связи с мозгом и различными частями тела. Эти сигналы передаются с помощью рецепторов, расположенных по всему телу, включая волосовидные структуры во внутреннем ухе. Когда к этим рецепторам прикасается эндолимфа, жидкость внутри полукружных каналов уха, они посылают в мозг сообщение о том, что ваше тело движется. В том числе, когда вы вращаетесь, но после того, как вы перестанете вращаться, жидкость продолжит движение.
«Это посылает сигналы в мозг, ствол мозга и мозжечок, и мозг интерпретирует это движение», — говорит преподаватель биологии Джейми Паркер из Фордхэмского университета в Нью-Йорке. «Поэтому, если жидкость движется, а вы неподвижны, ваш мозг все еще думает, что вы все еще вращаетесь».
Прыгающий зефир (кровеносная система)
Что делать: Попросите ребенка наклеить зефир на зубочистку. (Мини-лучше всего, но подойдет любой!) Положив ее руку ладонью вверх на ровную поверхность, сбалансируйте зефир так, чтобы зубочистка торчала прямо над ее запястьем, где он чувствует пульс. Вы увидите, как палочка зефира покачивается вперед и назад или даже прыгает вверх и вниз. Затем пусть ваш ребенок побегает на месте или попрыгает в течение 30 секунд, а затем повторите. Зефирная палочка будет двигаться быстрее!
Мальчик держит на запястье зефир и зубочистку, чтобы проверить свой пульс. Мэриленд
Фото Shannon Hibberd, Ng Staff
Что происходит: Система кровообращения заставляет сердце перекачивать кровь и лимфу по артериям и венам вашего тела. Накачивание крови в артерию создает пульс. Это то, что вы чувствуете, когда прижимаете кончики пальцев к запястью, и почему зефирная палочка движется, когда она находится в равновесии. А после тренировки? «Сердце качает more сильно, чтобы отправить больше крови в области тела, которые двигаются, чтобы доставить им больше питательных веществ и кислорода», — говорит Паркер.
Мешок с костями (скелетная система)Что делать: Возьмите друга или брата или сестру для этого эксперимента! Длинной веревкой Малыш 1 измеряет рост Малыша 2, а затем перерезает там веревку. Затем ребенок 2 вытягивает руки в стороны, а ребенок 1 использует ту же веревку, чтобы измерить кончики пальцев. Это будет почти точно такая же длина!
Теперь сложите веревку пополам и измерьте расстояние от нижней части пятки до верхней части бедренной кости (прямо под задним концом). Это будет почти ровно половина расстояния от кончика пальца до кончика пальца. Если ту же нить развернуть, а затем дважды сложить пополам, она будет равна расстоянию от локтя до кончика пальца. Наконец, разверните нить и сложите ее втрое, и она будет равна окружности головы!
Что происходит: Скелетная система состоит из костей тела и того, как мышцы поддерживают их, помогая нам стоять и ходить. Поэтому конечности вашего скелета должны быть пропорциональны друг другу.