Дыхание хордовых

Хордовые животные

 

 

Хордовые – одна из самых многочисленных групп живых организмов на нашей планете. Сегодня известно более 50000 видов  этой группы. Представители хордовых встречаются во всех сферах обитания: на суше, в воде, в воздухе и в почве. К типу хордовых относятся все животные, имеющие осевой скелет или хорду. Хорда выполняет опорно-двигательную функцию.

 

Тип хордовые подразделяется на низших и высших хордовых. К низшим хордовым относятся следующие подтипы:

• головохордовые или бесчерепные – класс ланцетники;
• личинохордовые или оболочники – классы асцидии, сальпы, аппендикулярии;

 

Высшие хордовые включают в себя подтип позвоночных (черепных). Это:

• бесчелюстные,
• рыбы хрящевые(скаты, акулы),
• рыбы костные(осетр, белуга, горбуша, кета, стерлядь, лещ, карась),
• земноводные (амфибии),
• пресмыкающиеся (рептилии), птицы и звери.

 

Несмотря на огромное разнообразие хордовых им присущи общие черты строения.

1. Они вторичноротые, то есть их рот формируется на конце тела, являющимся противоположным закладке бластопора (первичного рта). Первичный рост превращается в анальное отверстие.
2. Вторичная полость тела.
3. Двухсторонняя симметрия тела.
4. Наличие хорды – внутреннего осевого скелета. Это упругий и плотный эластичный тяж, или стержень, мезодермального происхождения, расположенный вдоль всего тела. У низших классов хорда сохраняется до конца жизни. У высших классов хордовых она имеется только в период эмбрионального развития. Далее ее замещает костный или хрящевой позвоночник.
5. Наличие глотки – общего отдела пищеварительной и дыхательной систем.
6. Хорда и нервная трубка заходят в мышечный хвост за анальным отверстием.
7. Поперечно — полосатая мускулатура.
8. Центральная нервная системанаходится  на спине,  над хордой. Она напоминает трубку с узким каналом внутри. У позвоночных животных головной мозг формируется из переднего отдела нервной трубки. Спинной мозг образуется из остальной части  нервной трубки.
9. Пищеварительная трубкарасположена под хордой. Ее передний                            отдел сообщен с окружающей средой посредством двух рядов жаберных щелей.
10. Под пищеварительной трубкой находится замкнутая кровеносная система. Ее главный мышечный орган — сердце.
11. В качестве выделительных органов выступают почки, а также нефридии.
12. Большинство хордовых раздельнополые. У водных форм  присутствует наружное оплодотворение, а у наземных форм — внутреннее.

 

 

Что такое дыхание хордовых

 

 

Особого внимания заслуживает дыхание хордовых.  Всем живым организмам для жизнедеятельности необходим кислород. Основная функция, выполняемая дыхательной системы хордовых  — это газообмен с внешней средой, то есть поступление кислорода из внешней среды и выделение в нее углекислого газа.

 

Дыхательная система у животных, обитающих в воде,  представлена жабрами, у животных, ведущий наземный образ жизни — легкими. Некоторые хордовые имеют кожное дыхание.

 

Их дыхательная система формируется в виде жаберных щелей, которые проходят через глоточную стенку. У хордовых наземных жаберные щели присутствуют  у зародышей. Далее они зарастают в процессе эмбриогенеза. Легкие взрослых особей развиваются  благодаря тому, что выпячивается задняя часть глотки.

 

Особенности дыхания хордовых

 

 

Эволюция жаберного аппарата у хордовых  происходила по пути уменьшения количества жаберных щелей и параллельного увеличения дыхательной поверхности благодаря развитию жаберных лепестков.

 

Дыхательная система у хордовых развивалась по пути увеличения площади дыхательной поверхности и совершенствования транспортных систем доставки кислорода. Постепенно развивалась система, обеспечивающая механизм вдоха-выдоха.

 

Дыхание у животных определяется способом жизни и осуществляются с помощью покровов тела, трахей, жабр и легких.

 

Особенностью организации дыхательной системы хордовых животных стала её онтогенетическая связь с пищеварительным трактом. Из структур глотки и других участков пищеварительной системы формируется большая часть основных и дополнительных органов дыхания. Изначально глотка и жаберные щели возникли в роли аппарата питания.

 

С переходом к наземному образу жизни возрастает роль атмосферного дыхания.

 

 

Типы дыхания хордовых

 

 

1. Покровное, или кожное дыхание, при котором газообмен происходит через поверхность всего тела.
2. Жаберное дыхание осуществляется с помощью жаберной крышки из покровных костей, жаберных тычинок, жаберной дуги и жаберных лепестков. Среди хордовых распространены слабо наружные жабры.
3. Трахейное дыхание осуществляется с помощью трахеи и дыхательных поверхностей – воздушных трубок.
4. Легочное дыхание возможно благодаря системе органов: трахея, аорта, передняя и легочная доли, пара легких (левое и правое), пара бронх, задняя и сердечная доли. У низших наземных хордовых легкие закладываются на эмбриональном уровне как парные выросты брюшной стенки глотки. Парные выросты растут назад, путем сливания их оснований формируются дыхательные пути – трахеи и гортань.
5. Кожно-легочное.

 

 

Кожно-легочное дыхание хордовых

 

 

Такой вид дыхания свойственен земноводным. Они дышат легкими и кожей. При этом легочное дыхание развито у них довольно слабо. Соответственно, дополнительный газообмен происходит через влажную кожу. Множество желез в коже земноводных вырабатывают слизь, увлажняющую кожу. На поверхности кожи образуются особая жидкостная пленка, в которой растворен кислород из атмосферы, что способствует осуществлению кожного дыхания.

 

 

 

Легочное и кожное дыхание развиваются по-разному в зависимости от среды постоянного обитания хордовых. Так, у животных, большую часть времени проводящих в воде,  намного лучше развито кожное дыхание, чем легочное. И, наоборот, у земноводных, обитающих вдали от водоемов,  лучше развито легочное дыхание.

 

 

Органы дыхания хордовых

 

 

Основными органами дыхания хордовых являются жабры, кожа и легкие. Развитие их основных органов дыхания связано с передней частью пищеварительной системы.

 

Жаберные щели представляют собой отверстия, объединяющие глотку с внешней средой. Жаберные щели пронизывают глотку, представляющую собой передний отдел кишечной трубки, и способны сохраниться во взрослом состоянии только у некоторых видов, обитающих в водной среде. Они объединяют в себе как фильтрационный аппарат для питания, так и функции дыхания.

 

У водных видов хордовых на жаберных щелях размещены органы дыхания – жабры. Жабры представляют собой дыхательные придатки с хорошо развитой сетью сосудов. У наземных видов жаберные щели существуют только на ранних стадиях эмбрионального развития, а затем исчезают и заменяются другими органами —  легкими. Легкие образуются в результате выпячивания стенки кишечника.

 

Жабры образованы жаберными долями за счет зародышевых листьев из развиваются в переднем участке пищеварительной трубки. Жаберные щели выходят из глотки к наружной поверхности тела.

 

Парный ряд жаберных мешков или жаберных щелей развивается у всех позвоночных. У наземных хордовых жаберные мешки со временем зарастают, а у водных животных в стенках этих мешков развиваются жабры. На стенках жаберных мешков расположены жаберные складки или лепестки. Общая поверхность жабр зависит от уровня активности хордового.

 

У двоякодышащих  рыб образуются хоаны – внутренние отверстия ноздрей, которые соединяют ротовую полость с полостями ноздрей. С возникновением хоан ноздри начинают участвовать в легочном дыхании и входят в состав дыхательных путей.

 

Гортань – это отдел дыхательных путей, представляющий собой комплекс мышц, хрящей или костей. Гортань примыкает к глотке. Скелетные элементы гортани возникли в результате преобразования жаберных дуг.

 

Трахея – специальный воздуховодный канал. Она впервые появляется у хвостатых амфибий. У бесхвостых амфибий ее функцию выполняет гортанно- трахеальная камера.

 

 

Дыхание хордовых: ланцетники

 

 

Класс ланцетников – это типичные морские обитатели небольших размеров, всего 5-8 см. Форма тела ланцетника плоская и напоминает одноименный хирургический инструмент. Ланцетники являются кормом для многих видов рыб.

 

Главный орган дыхания у ланцетника – это жабры. Процесс дыхания у ланцетников происходит в одно время с процессом питания. Около 100 -150 жаберных щелей располагаются по бокам обширной глотки. Их разделяют узкие межжаберные перегородки. Вода при попадании в глотку омывает жаберные перегородки, в которых сосредоточены кровеносные сосуды и капилляры.  Кислород из воды попадает в кровь.

 

 

Жаберные щели открываются в околожаберную полость, образовавшуюся в результате срастания боковых складок кожи. В сосудах межжаберных перегородок происходит газообмен.

 

Немалое значение для жизнедеятельности ланцетника играет покровное дыхание.

 

 

Дыхание хордовых: рыбы

 

 

Рыбы обитают в водной среде. Это древние первичноводные позвоночные. На сегодня известно более 25000 видов рыб.

 

Их основным органом дыхания являются жабры. Дополнительными органами служат двоякодышащие легкие и плавательный пузырь. Дыхательная система рыб представляет собой жаберный аппарат. В первую очередь, это — жабры, состоящие из жаберных дуг. Жабры рыб – это  пластинчатые выросты слизистой оболочки, разделенные на отдельные складчатые лепестки, снабженных кровеносными сосудами.

 

На жаберной дуге с одной из сторон расположены жаберные лепестки. Их пронизывают капилляры, благодаря которым может  осуществляться  газообмен. С другой стороны жаберных дуг располагаются жаберные тычинки.

 

Жабры  у костных рыб прикрываются с наружной стороны жаберными крышками.

 

Некоторым представителям рыб свойственно также вспомогательное кожное дыхание. Другие виды рыб вдыхают растворенный в воде кислород ртом. Отдельные  представители рыб дышат с помощью плавательного пузыря.

 

 

Добавочными органами атмосферного дыхания рыб, которые связаны с глоткой,  являются наружные жабры и наджаберные углубления спинной стороны глотки. Наружные жабры увеличивают дыхательную поверхность и позволяют поглощать кислород в достаточном количестве в условиях его дефицита.

 

Дыхание хордовых: земноводные

 

 

Самые известные представители земноводных – это – лягушки, жабы, тритоны, саламандры. Всего их насчитывается более 4000 видов. Большинство из них встречаются в теплых странах. Они приспособлены к жизни сразу в нескольких средах обитания – водной, воздушной и наземной.

 

Органы дыхания взрослых особей земноводных – это легкие и кожа. Личинки земноводных дышат жабрами. Земноводные дышат кислородом при помощи легких, поглощая его из воздуха или в растворенном виде из воды. В процессе дыхания также участвует кожа. Воздух попадает в легкие в результате сокращения мышц дна полости рта и глотки.

 

 

Личинки земноводных дышат жабрами, а взрослые животные – с помощью легких, образовавшихся в результате преобразования плавательного пузыря. Легкие большинства земноводных являются добавочным органом дыхания. Легкие взрослой особи – тонкостенные, крупноячеистые, без перегородок. Бывают исключения. Так, у некоторых видов саламандр отсутствуют легкие. Большую роль в газообмене земноводных играет кожа, с ее помощью осуществляется около 65 % газообмена. В коже земноводных сосредоточено большое количество капилляров.

 

Дыхательные пути представляют собой гортанно-трахейную камеру с голосовым аппаратом. Голосовые связки имеются только у самцов земноводных.

 

 

Дыхание хордовых: пресмыкающиеся

 

 

Пресмыкающиеся или рептилии обитают в наземно-воздушной или водной среде. Сегодня известно более 8000 видов рептилий. К ним относятся змеи, крокодилы, морские и среднеазиатские черепахи, вараны, ящерицы.

 

У пресмыкающихся, полностью вышедших на сушу, представлена более совершенная дыхательная система, по сравнению с земноводными. У них возрастает роль легочного дыхания.

 

 

В дыхательную систему пресмыкающихся входят легкие, а также дыхательные пути.  К последним относятся:  гортань, трахеи, носовая полость, бронхи. Важным органом дыхания являются легкие ячеистого строения.

• Носовая полость состоит из ноздрей — дыхательных отверстий снаружи.
• Внутренние дыхательные отверстия носовой полости переходят в ротовую.
• Задний конец трахеи разветвлен на пару бронхов. Они входят в легкие, имеющие мелкоячеистую губчатую структуру. Благодаря образованию внутренних перегородок в легких увеличена площадь газообмена.

 

Пресмыкающиеся – первые животные, которым присуще реберное дыхание вследствие  наличия у них грудной клетки. Сокращение межреберных мышц вызывает дыхательные движения, сопровождается изменением объема грудной клетки. У черепах в дыхании участвуют тазовые и плечевые мышцы в виду неподвижности грудной клетки.

 

 

Дыхание хордовых: птицы

 

 

Птицы  принадлежат к высокоорганизованным теплокровным позвоночным животным. Класс птиц включает в себя более 9000 видов. Им присуща способность летать. Обитают птицы в воздушно-наземной и водной средах.

 

Дыхательная система у птиц более сложная, чем у земноводных и пресмыкающихся. К органам дыхания птиц относятся:

• бронхи,
• полость носа,
• гортань,
• трахеи,
• ноздри,
• легкие;
• воздушные мешки,
• глотка.

 

Началом дыхательных путей являются ноздри, переходящие в полость носа.

 

Хоаны, или внутренние отверстия для дыхания, переходят в полость рта, затем в трахею и верхнюю гортань, а оттуда  идут в  нижнюю гортань. Низ трахеи разделена на пару бронхов. Они в свою очередь входят в легкие.

 

В отличие от легких пресмыкающихся, у птиц они маленькие и имеют губчатую структуру, у них, кроме того, нет единой внутренней полости.

 

Газообмен у птиц осуществляется в бронхиолах.

 

Часть бронхов у птиц может выступать за границы легких и образовывать воздушные мешки, представляющие собой пары выростов с тонкими стенками. Мешки располагаются в трубчатых костях  под кожей. Они могут выполнять функции сосудов для воздуха, а также способствуют вентиляции легких. Трахея птиц довольно длинная, что обусловлено длинной и подвижной шеей.

 

В состоянии покоя птицы производят дыхательные движения благодаря  сформированной грудной клетке. А в полете дыхательные пути двигаются  в результате движения крыльев. Когда они поднимаются,  производится вдох. При нем воздух попадает в легкие, часть кислорода поступает в воздушные мешки. Когда птицы опускают крылья, осуществляется обратный процесс – выдох, при котором воздух из воздушных мешков опять уходит в легкие.

 

 

Дыхание хордовых: млекопитающие (звери)

 

 

Самыми высокоорганизованными позвоночными животными являются млекопитающие. Они обитают во всех средах – в воде, в почве, в воздухе и на суше и насчитывают более 4000 видов.

 

Сложная дыхательная система млекопитающих образована множеством органов:

• трахеи
• носовая полость,
• бронхи,
• носоглотка,
• гортань,
• бронхиолы,
• бронхиальное дерево, которое образуют бронхи вследствие своей сильной разветвленности,
• легкие.

 

Главная особенность дыхательной системы зверей  заключается в том, что она полностью отделена от пищеварительной системы. Легкие млекопитающих крупные и имеют альвеолярное дольчатое строение. Соответственно, им присуща большая площадь дыхательной поверхности. Так же как и у птиц, дыхательные пути у млекопитающих начинаются с ноздрей, через которые воздух проникает в носовую полость.  Далее через хоаны он попадает не в ротовую полость, а в носоглотку.

 

Затем воздух попадает через гортань непосредственно в трахеи, а оттуда в бронхи. Концы мелких альвеол оснащены маленькими пузырьками, представляющими собой  альвеолы со стенками из тонкого однослойного эпителия, оплетенными капиллярами. Именно в них совершается процесс газообмена.

 

Дыхательные движения производятся благодаря сокращению диафрагмы и межреберных мышц.

 

Легкие млекопитающих отличаются большим объемом и растяжимостью по сравнению с легкими птиц.

 

Бронхи млекопитающих покрыты мерцательным эпителием и имеют собственный хрящевой скелет.

 

Особенностью строения органов дыхания млекопитающих мускульная грудо — брюшинная диафрагма, которая позволяет совершенствовать механизм  вентиляции легких.