СобакиКошкиПтицыРыбыЛошадиГрызуныАмфибииРептилииРастенияФОТОВопросы-ответы (FAQ)ОткрыткиЭнциклопедии


 

Транспортные системы животных

Метаболические процессы, протекающие во всех клетках тела, требуют непрерывного притока питательных веществ и кислорода и непрерывного удаления продуктов обмена. Все организмы тем или иным путем разрешили задачу переноса веществ из одной части тела в другую. У некоторых высших животных транспортная система, кроме того, служит для переноса гормонов из эндокринных желез в те органы, на которые они воздействуют, а также участвует в регуляции температуры тела.

У простейших перенос веществ происходит путем диффузии молекул, перемещению которых обычно способствуют также движения цитоплазмы. При передвижении амебы цитоплазма перетекает из задней части клетки в переднюю, а у парамеции и других простейших, неспособных изменять форму своего тела, она совершает круговые движения и это обеспечивает перенос веществ внутри клетки. У сравнительно простых многоклеточных животных (губки, кишечнополостные, планарии) перенос веществ из одной клетки в другую также происходи путем диффузии; у некоторых из них циркуляции веществ содействует передвижение жидкостей в полости тела, вызываемое сокращением мышечных элементов стенки тела или биением ресничек. Скорость диффузии прямо пропорциональна разности концентраций данного вещества в двух участках и обратно пропорциональна квадрату расстояния между ними. Из этого следует, что достаточное снабжение клеток кислородом и питательными веществами путем одной лишь диффузии возможно только при малых размерах тела. У крупных животных вещества должны переноситься на гораздо более значительные расстояния и перенос их путем диффузии происходил бы слишком медленно; у таких животных для снабжения клеток должна была выработаться какая-то специальная система внутреннего транспорта, или циркуляционная система. Необходимость в такой системе определяется не только абсолютными размерами тела, но также формой и активностью животного.

Самые простые из современных животных, обладающие специальной транспортной системой, - это немертины. У них имеется один спинной и два боковых кровеносных сосуда, которые идут вдоль всего тела и соединены между собой поперечными сосудами. У дождевого червя и других кольчатых червей кровеносная система устроена сложнее,: она состоит из спинного сосуда, по которому кровь течет от заднего конца тела к переднему, брюшного и субневрального сосудов, по которым она течет назад, и пяти пар пульсирующих трубок ("сердец"), расположенных в переднем конце тела и перегоняющих кровь из спинного сосуда в брюшной. В других сегментах тела имеется сеть тонких капилляров, соединяющих эти два сосуда и разветвляющихся в стенке тела и пищеварительном тракте. Крупный шаг вперед по сравнению с немертинами состоит именно в появлении этих капиллярных сетей в стенке тела, кишке и секреторных отделах метанефридиев.

У более крупных и сложно организованных животных система кровообращения слагается обычно из кровеносных сосудов, наполняющей их крови и сердца, приводящего кровь в движение. Кровь состоит из жидкой плазмы и взвешенных в ней кровяных клеток одного или нескольких типов. В большинстве случаев переносимый кровью кислород не просто растворен в плазме, а соединен с тем или иным гемопротеидом. У человека, дождевого червя и многих промежуточных форм таким гемопротеидом является гемоглобин - красный пигмент, состоящий из белка и присоединенного к нему железопорфирина. У позвоночных гемоглобин находится в красных кровяных клетках (эритроцитах), тогда как у многих беспозвоночных гемоглобин или иной пигмент растворен в плазме, а клеточные элементы крови, если они имеются, бесцветны. У краба дыхательным пигментом крови служит другой гемопротеид - сине-зеленый гемоцианин, который содержит не железо, а медь.

Схема кровеносной системы птиц, рисунок картинка строение животных

Кровеносную систему такого типа, как у кольчатых червей и позвоночных, называют замкнутой, так как циркулирующая кровь все время находится в сосудах. Напротив, у членистоногих и моллюсков кровеносная - система незамкнутая: сосуды открываются в полость тела - гемоцель, и кровь, совершая полный оборот, проходит часть своего пути в этой полости. У членистоногих, например у омара, сердце и другие органы лежат непосредственно в гемоцеле и омываются кровью.

У кольчатых червей и позвоночных внутренние органы расположены в целоме и снабжаются кровью, протекающей через них по замкнутым сосудам. У членистоногих сердце в типичном случае представляет собой одну удлиненную плечную трубку, лежащую вдоль средней лиши ближе к спинной поверхности.

У большинства беспозвоночных сердце представляет собой простую мышечную трубку, нагнетающую кровь под очень малым давлением - всего лишь несколько миллиметров ртутного столба. В замкнутой кровеносной системе позвоночных требуется гораздо большее давление, порядка 100-200 мм рт. ст., чтобы проталкивать кровь через бесчисленное множество узких капилляров. В процессе эволюции это привело к созданию мощного мышечного органа с толстыми стенками. Особенно толстые мышечные стенки имеет у позвоночных главная камера сердца, называемая желудочком. Известное давление необходимо даже для того, чтобы растянуть эту камеру и наполнить ее кровью в период расслабления ее мышечных стенок (фаза диастолы). Давление крови в венах слишком мало для этого, и сердце позвоночного имеет вторую камеру - предсердие, стенки которого достаточно тонки, чтобы оно могло наполниться кровью под низким венозным давлением, и в то же время достаточно мощны, чтобы перегонять кровь в желудочек, полностью растягивая его. Среди беспозвоночных самое высокое давление крови (35-45 мм рт. ст.) создает сердце осьминога, которое также состоит из двух камер.

У позвоночных сердце лежит в особом отделе целома - в полости перикарда; перикард представляет собой тонкую и прочную соединительнотканную сумку, размеры которой позволяют сердцу изменять свой объем в различные фазы сердечного цикла.

У всех позвоночных - от рыб, лягушек и ящериц до птиц и человека - система кровообращения построена в основном одинаково; у всех этих животных имеется сердце, аорта, артерии, капилляры и вены, организованные по единому общему плану. Благодаря этому сходству можно, изучая акулу или лягушку, многое узнать о кровеносной системе человека. По артериям кровь течет от сердца к тканям тела, по венам - обратно к сердцу, а капилляры представляют собой мельчайшие тонкостенные сосуды, соединяющие артерии с венами и замыкающие таким образом круг кровообращения. Только у капилляров стенки достаточно тонки для того, чтобы через них мог происходить обмен газами, питательными веществами и продуктами метаболизма между кровью и тканями.

Главные эволюционные изменения в системе кровообращения у позвоночных связаны с переходом от жаберного дыхания к легочному. Благодаря этим изменениям головной мозг и мышцы снабжаются кровью, богатой кислородом. У рыб сердце состоит из четырех камер, расположенных одна за другой: венозного синуса, предсердия, желудочка и артериального конуса. Кровь из вен поступает в венозный синус, а из артериального конуса, выталкиваемая сердцем, идет через брюшную аорту к жабрам, где насыщается кислородом. Затем она попадает в спинную аорту и распределяется по всему телу. У рыб при каждом "обходе" тела кровь проходит через сердце только один раз.

У той группы рыб, от которой произошли наземные позвоночные, сердце и система кровеносных сосудов претерпели ряд изменений, сохранившихся у современных амфибий. В предсердии возникла продольная перегородка, разделившая этот отдел на правую и левую половины. Место впадения венозного синуса передвинулось, и он стал открываться только в правое предсердие. Вена, идущая от легких, впадала теперь в левое предсердие, тогда как легочные артерии отходили от сосудов, первоначально обслуживавших заднюю пару жабр.

Схема кровообращения у амфибий допускает некоторое смешивание аэрированной и неаэрированной крови в сердце. Кровь переходит из вен в венозный синус, затем в правое предсердие, в желудочек, в легочную артерию, легкие, легочные вены, левое предсердие, снова в желудочек и, наконец, к клеткам тела. В желудочке происходит некоторое перемешивание крови, и часть крови из венозного синуса может попасть вместо легочных артерий в аорту. Однако кровь из правого предсердия входит в желудочек раньше, чем из левого, и поэтому оказывается ближе к выходу. Когда желудочек сокращается, неаэрированная кровь из правого предсердия выходит из желудочка в первую очередь и поступает в артерии, отходящие от аорты, т. е. в легочные артерии. Аэрированная кровь из левого предсердия выходит из желудочка к концу его сокращения и не может войти в легочные артерии, уже наполненные другой кровью; поэтому она направляется через аорту к клеткам тела. Таким образом, каждый данный эритроцит за один цикл его прохождения по кровеносной системе может пройти через сердце один, два и даже большее число раз.

Эволюционный переход от амфибий к рептилиям сопровождался образованием в сердце еще двух перегородок: одна из них дошла до середины желудочка, другая разделила артериальный конус. У всех рептилий, за исключением крокодилов, перегородка между желудочками неполная, поэтому у них все еще происходит некоторое смешивание аэрированной и неаэрированной крови, хотя и не в такой степени, как у лягушки.

Литература: К. Вилли, В. Детье. Биология. Москва, 1973

 
 

 

Сейчас на форуме