5. Газообмен животных в водной среде.

Газообмен – процесс перехода газов в тканях между средой и клетками или между клетками.

Дыхание - процесс переноса воздуха или воды в организм для того, чтобы донести кислород до органов дыхания.

Поверхностное дыхание эффективно только для организмов не более 1 мм.

Особенностью обмена в водной среде, это то, что концентрация О2 в воде очень изменчива и как правило, при высокой температуре концентрация О2 ниже и соленость тоже.

В жабрах рыб H2O всегда движется против тока крови, для поддержания концентрацию О2 в организме.

Существуют типы дыхания: нагнетательная и всасыванием.

Отсутствует вдох и выдох, строение жабр зависит от условий среды.

Физиологическая адаптация с помощью замедления дыхания или уровня метаболизма.

Эффект Бора - при повышении pH воды, сродство O2 к гемоглобину уменьшается. (гемоглобин легче принимает кислород и углекислый газ)

Основные органы дыхания: (воздушное дыхание)

1. Жабры

2. Выпячивание в ротовой полости

3. Выпячивание в желудке

4. Участки в кишечнике

5. Отделы плавательного пузыря

Некоторые рыбы могут дышать кожей (илистый прыгун).

Наджаберные органы и околожаберные полости воздушного дыхания есть у рыб в пересыхающих водоёмах (лабиринтовые рыбы)

Переходная форма: двоякодышащие рыбы имеют легкие. (чешуйчатник, рогозуб)

6. Газообмен животных в воздушной среде. Адаптации к гипоксии.

Газообмен в наземной среде

В воздухе концентрация кислорода выше, но существует проблема сухости воздуха, препятствующая газообмену.

Дыхательная система у наземных животных скрыта внутри тела, в них создается сильновлажная среда для эффективного газообмена.

Воздух дополнительно увлажняется на подходе, у насекомых – трахеи, у пауков – легкие смещены внутрь тела, у высших раков жабры в замкнутом пространстве, у моллюсков есть мантийная полость.

Переход от водного дыхания к наземному происходил путем впячивания органов дыхания внутрь тела (Пальмовый краб – кожистые складки внутри тела)

У насекомых – разветвленная сеть трахей

У наземных позвоночных есть лёгкие (появились у амфибий)

У амфибий лёгкие представляют мешки из соединительной ткани, иногда с выростами, но всё равно имеют малую площадь поверхности. Дыхание слабоэффективное.

У рептилий появилась грудная клетка и увеличилась площадь поверхности лёгких – лучшая вентиляция

У млекопитающих есть грудная клетка + альвеолярное строение лёгких – огромная площадь поверхности и эффективное дыхание за счет диафрагмы.

У птиц лёгкие рептильного типа, но потребность кислорода выше из-за полёта. Лёгкие небольшие, имеют лёгочные мешки. В мешках нет газообмена, но они позволяют производить газообмен в легких и на вдохе, и на выдохе. У птиц работает принцип противотока – воздух с кислородом движется напротив движения крови для эффективного газообмена. (Позволяет дышать на большой высоте)

Адаптации к гипоксии

Гипоксия происходит – на больших высотах, норах, под снегом, дуплах.

У норных:

• Увеличение сродства крови к кислороду

• Пониженных уровень метаболизма

• Увеличение толерантности дыхательного центра к недостатку кислорода

Условия высокогорья:

• Борьба за кислород – учащение дыхания, сердцебиения, увеличение числа эритроцитов

• Адаптация к гипоксии – у горных популяций больше эритроцитов и больше гемоглобина в крови, увеличивается размер сердца и кол-во крови, увеличивается сродство крови к гемоглобину. Увеличение кол-ва миоглобина

Глубоководная среда:

У вторичноводных рептилий медленный метаболизм, они долго могут находиться под водой. Индийская бородавчатая змея – 2 часа, Зелёная морская черепаха – 5 часов. Часть газообмена может происходить под водой через кожу.

Млекопитающие – Финвал – 30 мин., бутылконос – 2 часа., дельфины – 5мин., тюлень Уэддела – 45 мин.

Птицы – до 1 мин., чистиковые – до 12 мин.

Адаптации:

• Запасание кислорода в крови (гемоглобин) и мышцах (миоглобин). Высокое сродство к кислороду для миоглобина.

• Экономное расходование – брадикардия – уменьшение ритма сердца, ограничение кровоснабжения мышц при нырянии. Пониженная чувствительность дыхательного центра при погружении.