Исследование органов дыхания у разных животных
Дыхание - один из важнейших процессов, обеспечивающих жизнедеятельность животных. Благодаря дыханию организмы получают кислород и выделяют углекислый газ. Но как именно происходит этот обмен газов? У разных животных для дыхания выработались различные приспособления. Давайте рассмотрим удивительное многообразие органов дыхания в животном мире!
1. Общие сведения об органах дыхания животных
Под органами дыхания понимают специализированные структуры, осуществляющие газообмен организма с окружающей средой. Они выполняют несколько важных функций:
- Снабжение организма кислородом
- Удаление углекислого газа
- Обеспечение организма энергией
У простейших и низших многоклеточных специальных органов дыхания нет. Газообмен осуществляется через поверхность тела. Но по мере усложнения строения животных развиваются и разнообразные органы дыхания: жабры, трахеи, легкие. Рассмотрим, какие приспособления для дыхания есть у представителей разных систематических групп.
2. Дыхание у простейших
У простейших нет специальных органов дыхания. Их тело настолько мало, что достаточно поглощения кислорода и отдачи углекислого газа через поверхность клеточной мембраны - так называемое диффузное дыхание. Например, у амебы весь газообмен происходит через гибкую плазматическую мембрану. У инфузорий тело покрыто ресничками, усиливающими дыхание.
Простейшие не имеют специальных органов дыхания, газообмен у них осуществляется через поверхность тела.
3. Дыхание у кишечнополостных
У кишечнополостных тоже отсутствуют специальные дыхательные органы. Газообмен может происходить через стенку тела - кожное дыхание. Например, у пресноводной гидры дыхание осуществляется всей поверхностью тела.
Еще один распространенный способ дыхания кишечнополостных - кишечное дыхание. Оно происходит через стенку кишечника, выстланную реснитчатым эпителием. Так дышат медузы и полипы.
| Гидра | Кожное дыхание |
| Медуза | Кишечное дыхание |
Итак, кишечнополостные используют преимущественно два способа дыхания - кожное и кишечное. Специальных дыхательных органов у них нет.
4. Дыхание у плоских червей
У плоских червей также отсутствуют органы дыхания. Например, у ресничного червя планарии весь газообмен осуществляется через поверхность тела, покрытую ресничным эпителием.
У сосальщиков тоже наблюдается кожное дыхание. Благодаря присоскам они плотно прилегают к телу хозяина, и через тонкую кутикулу происходит поглощение кислорода.
Таким образом, все плоские черви дышат кожей, другие органы дыхания у них не выработались.
5. Дыхание у круглых червей
Как и у плоских червей, у круглых червей нет специальных дыхательных органов. Газообмен осуществляется через покровы тела - кожное дыхание.
Например, у нематод весь газообмен происходит диффузно через тонкую кутикулу. У паразитических форм кутикула утолщается, что затрудняет дыхание. Поэтому такие черви используют дополнительные способы дыхания, например через ротовую и анальную полости.
Итак, круглые черви также не имеют специальных органов дыхания, используя главным образом кожное дыхание.
6. Дыхание у кольчатых червей
В отличие от плоских и круглых червей, у кольчатых червей появляются специальные органы дыхания - жабры. Жабры представляют собой выросты тела, богато снабженные кровеносными сосудами.
У многощетинковых червей имеются пучки жабр, расположенные попарно на каждом сегменте. Жабры полихет состоят из нитей, которые выполняют роль жаберных нитей.
У пиявок жабры располагаются по бокам тела в виде кожных складок. Они имеют веерообразную или кистевидную форму.
У кольчатых червей впервые появляются специализированные органы дыхания - жабры.
7. Дыхание у моллюсков
У моллюсков органами дыхания служат ктенидии - первичные жабры. Обычно имеется одна пара ктенидиев, напоминающих перистые листья.
У двустворчатых моллюсков ктенидии преобразовались в более сложные пластинчатые жабры. А у брюхоногих моллюсков один ктенидий полностью редуцирован.
Наземные моллюски дышат с помощью легкого - полости, выстланной сосудистой оболочкой. Также у них сохраняется кожное дыхание.
8. Дыхание у членистоногих
У насекомых и других членистоногих появляется трахейная система дыхания. Трахеи представляют собой систему воздухоносных трубок, разветвляющихся по всему телу.
У ракообразных сохраняются жабры, которые могут располагаться на разных участках тела и конечностях. Некоторые рачки используют также кожное дыхание.
У паукообразных для дыхания служат легочные мешки или трахеи. У низших форм пауков имеются дыхальца на брюшке.
9. Дыхание у иглокожих
У иглокожих газообмен осуществляется через специальную амбулакральную систему, представляющую собой сеть каналов с жидкостью.
Кроме того, у морских ежей и голотурий сохраняется кожное дыхание с помощью тонких выростов тела. А некоторые голотурии имеют дополнительные водные легкие.
10. Дыхание у хордовых
У хордовых животных появляются более совершенные органы дыхания по сравнению с беспозвоночными. Это связано с активным образом жизни и потребностью в больших объемах кислорода.
Рассмотрим эволюцию органов дыхания хордовых от рыб до млекопитающих.
11. Дыхание у круглоротых и рыб
У круглоротых и рыб основными органами дыхания являются жабры. Жабры круглоротых представляют собой жаберные дуги, покрытые слизистой оболочкой.
У рыб жабры располагаются в жаберной полости и прикрыты жаберными крышками. Жаберные дуги подвижны и играют роль насоса, прокачивающего через жабры воду.
У некоторых рыб дополнительно появляются органы воздушного дыхания - плавательный пузырь, наджаберные органы, легкие.
12. Дыхание у земноводных
Земноводные - первые наземные позвоночные, у которых появляются настоящие легкие. Легкие земноводных еще довольно примитивны.
Вентиляция легких происходит за счет движений ротоглоточной полости. Многие земноводные дополнительно используют кожное дыхание.
13. Дыхание у пресмыкающихся и птиц
У пресмыкающихся и птиц легкие становятся более совершенными. У птиц легкие компактные, дополняются системой воздушных мешков.
Вентиляция легких осуществляется движениями грудной клетки и диафрагмы. Кожное дыхание уже не используется.
14. Дыхание у млекопитающих
У млекопитающих легкие достигают наибольшей сложности. Они состоят из множества разветвленных бронхов и альвеол.
Благодаря диафрагме и движениям грудной клетки легкие млекопитающих хорошо вентилируются и обеспечивают интенсивный газообмен.
15. Особенности дыхания у разных групп млекопитающих
Хотя все млекопитающие дышат легкими, есть различия в строении дыхательной системы у представителей разных отрядов. Рассмотрим некоторые примеры.
Дыхание у грызунов
У грызунов (мыши, крысы, белки) легкие разделены на дольки. Бронхи ветвятся и разветвляются на бронхиолы и альвеолярные ходы. Дыхание частое, за счет высокого обмена веществ.
Дыхание у копытных
У копытных (лошади, коровы, овцы) легкие не делятся на доли. Бронхи ветвятся дихотомически. Лошади отличаются особо развитой дыхательной системой, т.к. требуют больших объемов кислорода при беге.
Дыхание у хищников
Хищники (волки, лисы, медведи) отличаются мощным развитием дыхательных мышц и грудной клетки. Это позволяет им развивать высокую скорость бега при охоте. Легкие с хорошо развитым бронхиальным деревом.
16. Адаптации органов дыхания у некоторых млекопитающих
У обитателей водной и подземной среды наблюдаются интересные адаптации органов дыхания.
Дыхание у китообразных
У китов и дельфинов ноздри переместились на верхушку головы, чтобы дышать, не выныривая. Грудная клетка гибкая, легкие объемные, мышцы-дыхатель очень развиты.
Дыхание у землероек
У землероек длинный подвижный нос, позволяющий дышать, не высовываясь из норы. Легкие небольшие, но густо пронизаны капиллярами для эффективного газообмена.
17. Особенности дыхательной системы человека
Дыхательная система человека обладает всеми чертами, присущими млекопитающим. Но есть и некоторые анатомические и физиологические особенности.
Строение дыхательных путей
Воздух проходит через носовую и ротовую полости, глотку, гортань, трахею и бронхи. Бронхи дихотомически делятся на бронхиолы и альвеолярные ходы.
Строение легких
Легкие человека дольчатые, правое состоит из 3, а левое из 2 долей. В них заканчивается бронхиальное дерево, образуя альвеолы.
Механизм вдоха и выдоха
Вдох обеспечивается сокращением диафрагмы и межреберных мышц. Выдох - расслаблением этих мышц и эластичностью легких.
Регуляция дыхания
Частота и глубина дыхания регулируется дыхательным центром в продолговатом мозге. При повышении содержания CO2 в крови дыхание учащается.
18. Нарушения дыхательной системы человека
Рассмотрим некоторые распространенные заболевания органов дыхания у человека.
Бронхит
Воспаление бронхов, часто вызываемое вирусами или бактериями. Проявляется кашлем, одышкой, выделениями из дыхательных путей.
Пневмония
Воспаление легочной ткани, вызванное инфекцией. Сопровождается высокой температурой, кашлем, болью в груди. Это вирусное или микробное инфекционно-воспалительное заболевание легких, дающее очаговые, сегментарные или тотальные поражения легочной ткани.
Астма
Это хроническое воспалительное заболевание бронхов, при котором случаются периодические эпизоды затруднения дыхания или кашля из-за отека поверхности или спазмов бронхов и, как следствие, сужения их просвета: человек не может свободно сделать вдох или выдох.
Выводы
В статье рассматриваются органы дыхания животных разных систематических групп - от простейших до млекопитающих. Анализируется эволюция дыхательной системы: появление жабр, легких, других приспособлений для газообмена. Подробно описаны особенности дыхания у кишечнополостных, членистоногих, хордовых. Отдельное внимание уделено дыхательной системе человека и ее нарушениям.