79. Нелегко жити в місцях, де поверхня піску нагрівається вдень до 65—70 °с. Як тварини пустель рятуються від спеки?

Відповідь. Якщо у помірних областях температура в тварин регулюється виділенням поту, то в умовах пустель цього явно мало. Більшість тварин, які населяють пустелю, має довгі ноги, щітки з жорстких волосин, рогові луски, хітинові вирости — пристосування до швидкого пересування по сипкому розпеченому піску й риття нірок. Птахи пустель із блискавичною швидкістю підіймаються в повітря за комахами. При швидкому русі тварини миттєво торкаються до грунту і таким чином не обпікають кінцівок. Крім того, під час бігу створюється зустрічний потік повітря, що охолоджує тіло. Більшість тварин у спекотну годину дня ховається у нірки під кущами. Якщо температура грунту сягає 59 °С, то під кущем у напівтіні — 39 °С, у середині куща — 38 °С, а на висоті 5 см від піску — 31 °С.

80. Як пов’язані особливості кровоносної системи птахів і ссавців із появою гомойотермії?

Відповідь. Гомойотермний тип теплообміну грунтується на високому рівні метаболізму, притаманному птахам і ссавцям. Швидкість метаболічних процесів у цих тварин значно вища, ніж у всіх інших живих організмів. Тому всі особливості кровоносної системи гомойотермних тварин пов’язані з високою швидкістю метаболізму.

По-перше, у птахів і ссавців повністю розмежовані кола кровообігу, тому всі тканини й органи отримують із системного кров’яного плину лише артеріальну кров.

По-друге, у цих тварин дуги сильно збільшуються відносно маси серця (до 1—1,5 % від маси тіла). Потужний міокард дає серцю змогу скорочуватися частіше і з великою силою (тобто переганяти більше крові на одиницю часу), створюючи високий артеріальний тиск, необхідний для функціонування численних капілярних мереж, інакше швидкість кров’яного плину в капілярах впаде і не зможе забезпечити швидкого газообміну в тканинах. Великі капілярні мережі — ще одна особливість кровоносної системи гомойотермних тварин. Вони необхідні для підтримання постійної температури тіла в тканинах.

І по-третє, не останню роль тут відіграють характеристики самої крові. Кров гомойотермних тварин, на відміну від інших хребетних, має велику кисневу ємність, більше насичена глюкозою, характеризується великою буферністю (стійкістю до змін показника кислотності середовища рН). Отже, велика киснева ємність забезпечується збільшенням концентрації еритроцитів. Крім того, еритроцити гомойотермних спеціалізовані значно краще, ніж в інших тварин. Спеціалізація еритроцитів виявляється у втраті більшості клітинних орга-нел і здатності до поділу. Це значно знижує кисневі витрати еритроцитів на власний обмін і таким чином збільшує об’єм кисню, що переноситься. Підвищений вміст глюкози в крові дає змогу підтримувати високий рівень обміну в тканинах (глюкоза — основне «паливо» організму).

Буферність є корисною властивістю крові, тому що при інтенсивному газообміні часто виникають підкислення або залуження крові. Такі зміни рН шкідливі для організму, оскільки багато ферментів рН залежні й можуть функціонувати лише при певному значенні рН.

Крім загальних особливостей, можна вказати низку рис, притаманних лише ссавцям. Наприклад, еритроцити ссавців не мають ядер і більшості органел, тому в них дуже низький рівень власного обміну і їх втрати при транспортуванні кисню мінімальні. До того ж, за рахунок розвитку досконалої системи зворотного всмоктування ссавці остаточно розпрощалися з ворітною системою нирок, яка, як і кожна капілярна мережа, суттєво уповільнює кров’яний плин в інших хребетних. 81. Легені птахів майже не змінюють свого об’єму при вдиху і видиху. Як тоді здійснюється вентиляція дихальних шляхів? Порівняйте її з механізмом вентиляції у ссавців.

Відповідь. Повітря само по собі нерухоме. Для того, щоб воно переміщувалося, потрібна відмінність у фізичних показниках ділянок, що стикаються між собою. Для того, щоб повітря перемістилося всередину тіла, треба створити у дихальних шляхах нижчий тиск. Легені ссавців — це великий мішок, що розтягується, з тонкими стінками і вузькою горловиною. Вентилюється він двома протилежними потоками повітря при вдиху-видиху. Достатньо створити невеликий знижений тиск уздовж стінок легеневого мішка (в альвеолярному просторі) за рахунок об’єму легенів, як повітря спрямовується всередину.

Легені птахів пружні і порівняно не дуже розтягуються. Якщо їх відділити від грудної клітки, то на повітрі вони не спадають і зберігають свій об’єм. Легені птахів являють собою систему тонких трубочок, відкритих з обох кінців, через які проходить повітря. Велику роль у створенні «повітряного насоса» відіграють повітряні мішки.

Розглянемо детальніше роботу «повітряного насоса». Головну активну роль у вентиляції дихальних шляхів і у птахів, і у ссавців відіграють рухи ребер. їхні м’язи складаються з двох груп: зовнішніх і внутрішніх. При вдиху зовнішні міжреберні м’язи скорочуються, а внутрішні розслабляються. Внаслідок цього ребра відходять уперед, віддаляючись від хребта. У ссавців одночасно скорочується також діафрагма, стаючи при цьому більш плоскою. Рухи ребер і діафрагми збільшують об’єм грудної клітки. До чого це приводить?

Легені з’єднані з ребрами плеврою — еластичною оболонкою, що вистилає замкнену плевральну порожнину у грудній клітці між легенями і ребрами. Тиск у плевральній порожнині на 3—4 мм рт. ст. нижчий, аніж у легенях. Отже, при вдиху діафрагма відходить униз, а ребра — від хребта, об’єм грудної порожнини збільшується, і легені пасивно рухаються за ребрами, при цьому вони з’єднані з ними плеврою. Об’єм легенів також збільшується, тобто тиск у них падає, і повітря ззовні спрямовується у дихальні шляхи. При видиху все відбувається у зворотному порядку.

У птахів механізм вентиляції інший. Ребра, з’єднані з грудиною, при вдиху відходять від хребта і відсувають її вперед (діафрагма у птахів відсутня). Об’єм грудної клітки, особливо у задній її частині, дуже збільшується. Тут розміщуються задні повітряні мішки. Вони безпосередньо з’єднані з головним бронхом. Задні повітряні мішки прикріплені до ребер і грудини. Тому коли ребра й грудина відсовуються, мішки пасивно рухаються за ними і розпрямляються. їх об’єм збільшується, тиск усередині них падає, і повітря спрямовується всередину задніх мішків. У легені при вдиху потрапляє лише незначна частина повітря, що вдихається, основна — при видиху із задніх мішків, напряму з’єднаних із легенями додатковими бронхами. Легені і повітропровідні шляхи птахів не мають жодних клапанних систем (на відміну від земноводних). Напрямок потоку повітря повністю визначається відносною орієнтацією вхідних отворів окремих повітропровідних структур і змінами діаметру цих отворів, а також рівнем кривизни повітропровідних судин. Тому у мить вдиху при збільшенні об’єму задньої частини грудної клітки відкриваються і розширюються отвори саме у задні повітряні мішки. Отже, у механізмі повітряного насоса птахів велике значення мають повітряні мішки, в яких газообмін не відбувається.