Вопрос 9. Роль динамический координаций между органами дыхания , и кровообращения в прогрессивном развитии системы транспорта газов

Динамические координации означают изменения в морфологических и функциональных соотношениях между органами, связанных эргонтическими (функциональными) корреляциями. Эти координации определяются наследственным изменением эргонтических корреляций, регулирующих соотношения этих органов в индивидуальном развитии. И эти изменения имеют в общем характер взаимного приспособления органов (коадаптации). Динамические или функциональные координации выражаются в зависимых изменениях формы, величины, строения и соотношений двух или более функционально связанных частей или органов (в их эволюции).

В процессе эволюции устанавливается морфофунациональная взаимосвязь дыхательной и кровеносной систем (динамические координации), что выражается в расположении сосудов в органах дыхания, строении стенок альвеол и капилляров (аэро-гематический барьер), наличии транспортных систем для переноса газов, присутствии дыхательных пигментов в крови.

Роль этой динамической координации такова: Развитие органов дыхания влечет за собой развитие кровеносной системы и наоборот, так как ДЫХАНИЕ И КРОВООБРАЩЕНИЕ неразрывно связаны. Легкие – захват атмосферного воздуха и доставка его к крови. Кровь – дальнейший транспорт газов по организму. Чем больше респираторная площадь легких, тем развитей должна быть транспортирующая кислород система.

Динамические координации между этими системами позволили многократно повысить обмен веществ животных, что сначала позволило им выйти на сушу, а затем – освоить любые климатические зоны благодаря апогею эволюционного развития – теплокровности.

Например, с появлением жабр рыб появляется сердце, ветвление кровеносной системы. С появлением легочного дыхания появляется малый круг кровообращения. С Увеличением площади газообмена появляется неполная, а затем полная перегородка межжелудочковая.

Эти и другие преобразования обеих систем направлены на усиление транспорта газов в организме, а вместе с ним и метаболизма.

Эволюция дыхательной системы

Дыхательная система выполняет функцию газообмена между организмом и окружающей средой.

У животных с низким обменом веществ газовый обмен происходит путем диффузии через всю поверхность тела. Увеличение размеров тела, повышение интенсивности обменных процессов в организме привело к развитию специального дыхательного аппарата.

Эволюционные преобразования в дыхательной системе хордовых:

1. Усиление главной дыхательной функции:

2. увеличение поверхности газообмена;

3. дифференцировка воздухоносных и респираторных отделов;

4. совершенствование механизмов дыхания: появление грудной клетки, дыхательной мускулатуры.

5. Расширение числа выполняемых функций: очищение, согревание, увлажнение воздуха; терморегуляция, звукообразование.

6. Субституция функций: дыхание с помощью жабр у наземных позвоночных замещается газообменом в легких.

7. Смена функций: плавательный пузырь древних кистеперых рыб преобразуется в орган дыхания.

Основные эволюционные преобразования в кровеносной системе хордовых.

1. Усиление главной транспортной функции за счет формирования сердца, крупных артерий с выраженным мышечным слоем, разветвленной сосудистой системы, полного разделения артериальной и венозной крови, и как следствие - повышение уровня оксигенизации тканей, возникновение гомеотермности.

2. Расширение числа выполняемых функций: участие в гуморальной регуляции, защитных реакциях, терморегуляции.

3. Изменения, связанные со сменой среды обитания, наземным образом жизни, легочным дыханием, редукцией хвоста и формированием парных конечностей наземного типа:

• редукция артериальных жаберных дуг

• появление малого круга кровообращения

• разделение общего предсердия и общего желудочка на правый и левый отделы

• смещение сердца из шейной области в грудную для установления оптимальных соотношений с легкими (гетеротопия)

• редукция кардинальных вен и кювьеровых протоков, преобразование их в полые, яремные вены и коронарный синус.

Эволюция кровеносной системы у хордовых животных.

У низших хордовых, в частности у ланцетника, кровеносная система замкнутая, но сердца нет. Роль сердца выполняет брюшная аорта, от которой отходят приносящие жаберные артерии, в количестве 100-150 пар, несущие венозную кровь.

У высших хордовых, в частности у низших позвоночных, т.е. у круглоротых и у рыб, усложнение кровеносной системы выражено в появлении сердца, которое имеет одно предсердие и один желудочек. В сердце бывает только венозная кровь. Круг кровообращения один, в котором артериальная и венозная кровь не смешиваются. Круговорот крови по телу сходен с кровеносной системой ланцетника. От сердца венозная кровь идет к жабрам, где окисляется, и от них окисленная (уже артериальная) кровь разносится по всему телу и по венам возвращается к сердцу.

С выходом животных на сушу и с появлением легочного дыхания, появляется второй круг кровообращения. Сердце получает не только венозную, но и артериальную кровь, и поэтому дальнейшая эволюция кровеносной системы идет по пути обособления двух кругов кровообращения. Это достигается делением сердца на камеры.

У земноводных и рептилий трехкамерное сердце, которое не обеспечивает полного разделения двух кругов кровообращения, поэтому еще происходит смешение артериальной и венозной крови. Правда, у рептилий желудочек уже разделен неполной перегородкой, а у крокодила четырех камерное сердце, поэтому смешение артериальной и венозной крови наблюдается в меньшей степени, чем у земноводных.

У птиц и млекопитающих сердце полностью разделено на четыре камеры – два предсердия и два желудочка. Два круга кровообращения, артериальная и венозная кровь не смешиваются.