Раздел 6: Дыхательныая и кровеносная стистемы

.Дыхание ,газообмен и кровообращение 6ч.

Дыхательная и кровеносная система появились в процессе эволюции одновременно для необходимости транспортировки газов и питательных веществ к тканям, и при необходимости выведения из организма ненужных для него веществ и шлаков. Впервые дыхательная и кровеносная системы появились у кольчатых червей и представляли собой выросты параподий. У хордовых системы весьма совершенны.

Дыхательная система у разных классов этого типа не одинакова, но личиночные стадии сходны. У бесчерепных животных дыхательная система имеет вид жаберных щелей, пронизывающих глотку. У более организованных рыбообразных формируются настоящие жабры, имеющие энтодермальное (круглоротые) и эктодермальное (рыбы) происхождение.

У круглоротых своеобразные жаберные мешки, в каждом приносящие жаберные артерии. Они окружены своеобразными мышцами, изменяющих объем жаберных мешков. Вода, попадая в ротовое отверстие, направляется в дыхательную трубку, затем омывает жаберные мешки.

У хрящевых рыб строение дыхательной системы иное. Висцеральный скелет жаберных дуг, на которых располагаются жаберные лепестки. В последних кровеносные сосуды разветвляются на капилляры. Как и у круглоротых общей полости нет. Вода с растворенным в ней кислородом движется по следующей схеме: вода – внутренняя жаберная щель – жабры – наружная жаберная щель. У некоторых хорошо развиты брызгальца, представляющие собой рудимент жаберной щели (скаты). Цельноголовые имеют жаберную крышку, прикрывающую полость.

У костистых рыб жаберная крышка прикрывает общую жаберную полость. На жаберных дугах располагаются жаберные лепестки и тычинки. По наружному краю жаберной крышки проходит очень тонкая жаберная перепонка, плотно прилегающая к краю жаберной полости. Таким образом, рыбы могут плавать с закрытой пастью.

С выходом на сушу меняются условия дыхания. В воде оно ничем не затруднено, так как кислород уже растворен в воде. Когда кислорода в водоемах стало мало, что наблюдается в результате зарастания водоема растениями, то появилось дополнительный орган дыхания – легкое (воздушный пузырь).

У первых наземных позвоночных имелись небольшие легкие, но в процессе дыхания участвовала и влажная кожа. Легкие представляли собой мешок, образованный эластичной соединительной тканью, пронизанной капиллярами. Но чтобы попасть в кровь кислород должен был раствориться, и чтобы диффундировать, полость легких должна быть велика. У земноводных легкие играют подчиненную роль. У личинок земноводных развиваются наружные жабры.

У пресмыкающихся сложные легкие. Внутренняя полость покрыта складками, что увеличивает площадь. Возникают трахеи – это общий воз духоносный путь, и бронхи. Изменяется сам процесс дыхания. Дыхание у земноводных обеспечивается движением дна ротоглоточной полости. У пресмыкающихся появляется грудная клетка, мышцы которой обеспечивают вдох-выдох.

Млекопитающие дышат также, как и пресмыкающиеся. Но у них больше полость легких. Бронхи ветвятся на альвеолы. Общая площадь увеличивается в 40 раз. У млекопитающих в акте дыхания принимают участие и диафрагма, которая увеличивает и уменьшает объем грудной полости. Это обеспечивает автоматичность дыхания.

Наиболее совершена дыхательная система у птиц. Легкие птиц представляют собой малоэластичное образование, состоящее из переплетающихся трубочек (бронхов), оплетенных кровеносными капиллярами. Помимо легких у птиц есть воздушные мешки, лишенные кровеносных сосудов. Их функции:

1. Участие в дыхание;

2. Облегчение удельной массы птиц;

3. Мешки имеют выросты, проникающие между полостями, органами, мышцами. Тонкая воздушная прослойка из кислорода выполняет функцию «смазки», которая снижает процесс трения между сокращающимися мышцами;

4. Через мешки удаляется избыток тепла организма;

5. Мешки обеспечивают восприятие изменяющегося относительного давления

6. Многочисленные мешки обеспечивают процесс «двойного дыхания». Активный газообмен идет и на вдохе, и на выдохе. Воздух идет от заднего к переднему отделу тела, а кровь наоборот.

Схема кровообращения. Основной функцией кровеносной системы является транспортная, т.е. перенос кровью различных компонентов внутренней среды организма.

Транспортная функция кровеносной системы:

1. транспорт газов для осуществления всех процессов метаболизма (О₂ и СО₂);

2. транспорт метаболитов (вещества, образованные в процессе метаболизма и которые использует организм для осуществления главных, основных функций) (углеводы, моносахара, аминокислоты, молочная кислота, глицерин);

3. транспорт экскретов (продукты веществ), выделяемые организмом;

4. транспорт гормонов – веществ, регулирующих деятельность организмов;

5. транспорт тепла, особенно у теплокровных животных;

6. передача силы. Кровь используется как гидравлическая жидкость. Без этой функции невозможна работа выделительной системы;

7. транспорт клеток крови, не связанных с кровообращением (лейкоцитов).

Кровеносная система состоит из сердца и сосудов. У хордовых сердце 2-х типов: перистальтическое и камерное.

Перистальтическое сердце – это трубка с утолщенными стенками, по которым пробегает перистальтическая волна. Встречается у п/типа личиночнохордовых. У них волна пробегает в разных направлениях. Научного объяснения этому нет. Нет разницы в интенсивности сокращения.

Камерное сердце состоит из камер, сообщающихся между собой. Они снабжены клапанами, препятствующие току крови обратно.

У первичноводных сердце состоит из предсердия и желудочка. В предсердии собирается кровь. Полость желудочка меньше, а мускулатуры больше. Есть дополнительные отделы: венозный синус, препятствующий переполнению предсердия, и собственной мускулатуры не имеет. У хрящевых рыб сердце заключено в околосердечный хрящ. При сокращении предсердия в этой камере возникает отрицательное давление, которое компенсируется работой желудочка, имеющего артериальный конус. У костных рыб вместо предсердия есть луковица аорты, неспособная к самостоятельному сокращению.

С выходом на сушу усложняется строение сердца, так как возникает легочный круг кровообращения. У земноводных 3 камерное сердце, состоит из 2 предсердий и 1 желудочка. У пресмыкающихся появляется неполная перегородка в желудочке. Только у крокодилов есть полная перегородка с отверстием. У птиц и млекопитающих сердце разделено на 2 половины: правая венозная и левая артериальная.

Сосуды: артерии, вены и капилляры.

Артерии – кровеносные сосуды, несущие кровь от сердца. Их стенки снабжены мышечными волокнами (упругие, толстостенные). Артерии всегда лежат в более глубоких слоях тканей и органов.

Вены – сосуды, несущие кровь к сердцу. Для обеспечения однонаправленного кровотока внутренняя поверхность вен снабжена полулунными клапанами.

Капиллярами называются тонкие сосуды. Их стенки образованы одним слоем клеток, в них идет процесс газообмена и диффузии питательных веществ и экскретов. Общая поверхность капилляров огромна. В зависимости от состояния животного, от количества выполняемой работы капилляры по-разному заполнены кровью.

Взаимоотношения массы сердца от массы тела стабильно. На сердце приходится 0,7% от общей массы. Но у птиц на сердце (колибри) приходится 0,85%, а у рыб – 0,5%.

Кровь состоит из плазмы и кровяных телец равномерно распределенных. Эритроциты – красные кровяные тельца, их функция – перенос газов. Лейкоциты – белые. Тромбоциты – это кровяные пластинки. Перенос газов осуществляется присоединением СО₂, О₂ к гемоглобину. Молекулярная масса гемоглобина невелика, в среднем 30 тыс./см³ . Это связано с тем, что гемоглобин находится в цитоплазме эритроцитов. У некоторых видов гемоглобин растворен непосредственно в крови, у них нет эритроцитов, например личинка угря. У других масса гемоглобина достигает 350-400 тыс.

У рыб 1 круг кровообращения. Кровь – предсердие – желудочек – брюшная аорта – жабры – артерии – вены – сердце.

С выходом на сушу появляется легочный круг кровообращения. Кровь идет по легочным артериям и венам и возвращается в предсердие. Второй круг кровообращения необходим, так как при выходе на сушу возникают условия, при которых затруднена прямая диффузия О₂ в кровь. Кислород воздуха должен сначала растворится в тонкой водной пленке, покрывающей внутреннюю поверхность легких или кожу земноводных. А затем осуществляется диффузия. Так как толщина пленки невелика, для насыщения крови кислородом необходимо большая поверхность легочных капилляров, что резко увеличивает процесс трения крови о стенки капилляров и делает невозможным движение крови из легких по всему организму, как это происходит при жаберном дыхании рыб. Поэтому кровь после окисления по легочным венам поступает в левое предсердие, а из него при дополнительном отдельным сокращением желудочка продвигается по сосудам большого круга кровообращения. Отдельные сокращения желудочка имеет место у птиц и млекопитающих, а у земноводных и рептилий происходит разделение кровотока в желудочке. Одна порция крови движется по легочному кругу кровообращения, а другая – по большому. Разделение кровотока у земноводных происходит, так как артериальный конус, от которого отходят обе дуги аорты, отходят от правой части желудочка, в которой находятся венозная кровь. В результате сокращения желудочка сразу наполняются кровью кожно-легочные артерии, затем заполняются дуги аорты, сонные артерии. Находящийся в артериальном конусе спиральный клапан способствует разделению кровотока на венозную, смешанную и артериальную.

У рептилий артериального конуса нет, и разделение происходит вследствие того, что различные артериальные стволы отходят от различных отделов сердца. Легочные артерии отходят от правой части желудочка, в них течет так называемая «венозная» кровь. От центральной части желудочка отходит левая дуга аорты, здесь смешанная кровь. От левой части отходит правая дуга аорты, в ней артериальная кровь.

У птиц от левого желудочка отходят правая дуга аорты, а от правого – артерии.

У млекопитающих от левого желудочка отходит левая дуга аорты.

Венозная система устроена однотипно. Воротная система печени развита у всех позвоночных. Ее функции: фильтрация крови, т.е. из нее изымаются шлаки пищеварительного тракта. У всех животных, кроме млекопитающих, есть воротная система почек. У птиц она частично редуцирована.