Дыхательная система

Таксон

Характеристики системы

Основные изменения

п/т Оболочники

1. Глотка служит и органом дыхания. Стенки глотки пронизаны множеством мелких жаберных отверстий — стигм (более 300), открываю­щихся не наружу, а в атриальную полость.

1.Появление жаберных щелей в стенке глотки

п/т Бесчерепные

1. Ротовое отверстие ведет в огромную глотку, стенки которой пронизаны — более сотни пар — жаберными щелями. Они отделены друг от друга тонкими межжаберным перегородками, покрытыми реснитчатым эпителием. Жаберные щели ведут в атриальную полость, открывающуюся наружу атриопором. Вода через рот поступает в глотку, проходит через жаберные щели в окружающую глотку атриальную полость и через атриопор выводится наружу. Ток воды создается движением выростов мерцательного органа и колебаниями ресничек, покрывающих межжаберные перегородки.

1.Жаберные щели в стенке глотки отделены межжаберными перегородками.

Кл. Круглоротые

1. Из выстилаю­щей жаберные щели энто­дермы формируются чечевицеобразные жаберные мешки, внутренняя поверх­ность которых покрыта многочисленными складка­ми. Мешок внутренним узким каналом открывается в полость глотки, а наружным — на боковой поверхности тела животного. Просветы между межжаберными перегородками и жаберными мешками — околожаберные синусы — заполнены лимфой.

У миног 7 пар жаберных мешков, каждый из которых открывается наружу самостоятельным отверстием. У личинок (пескороек) каждый мешок внутренним отверстием откры­вается в глотку, у взрослых миног — в дыхательную трубку.

2. Дыхание осуществляется путем ритмичных сжатий и расслаблений мышечной стенки жаберной области. Вода может поступать через рото­вое отверстие в глотку (у взрослых миног — в дыхательную трубку) и жаберные мешки. У закопавшихся в ил миксин вода идет через ноздрю (расположена на конце головы) и назогипофизарный канал. У питаю­щегося круглоротого вода поступает и выводится через наружные отверстия жаберных мешков (у миксин — через общий жаберный канал).

Видимо, существует и кожное дыхание, в котором участвуют капилляры кожи.

1.Развитие жаберных мешков

2.Редукция атриальной полости. Отверстия мешков выходят в окружающую среду.

Кл. Хрящевые рыбы

1. Стенки глотки пронизаны открыва­ющимися наружу жаберными щелями. К подъязычной дуге и хряще­вым жаберным дугам прикрепляются межжаберные перегородки, края которых образуют кожистую крышечку над следующей жаберной щелью. На боковых сторонах межжаберных перегородок расположены продольные складки слизистой оболочки — жаберные лепестки, име­ющие эктодермальное происхождение. Совокупность жаберных лепест­ков на одной стороне перегородки образует полужабру. Две полу­жабры, расположенные по обеим сторонам одной перегородки, со­ставляют жабру. У подавляющего большинства пластиножаберных рыб (кроме немногих примитивных акул) пять жаберных щелей и 4,5 жабры: одна полужабра на задней стороне перегородки, отхо­дящей от подъязычной дуги, и четыре полных жабры на I—IV жа­берных дугах, V жаберная дуга жабр не несет. У пластиножабер­ных сохраняется остаток жаберной щели между челюстной и подъ­язычной дугами в виде округлого отверстия, лежащего позади глаза — брызгальца; оно ведет в начальную часть глотки. На его передней стенке есть кожистая складка — клапан, прикрывающий наружное отверстие. По нижнему краю этой складки прикреплена небольшая жабра. В основании каждой межжаберной перегородки проходит приносящая жаберная артерия, распадающаяся на капилляры в жабер­ных лепестках обеих полужабр; капилляры соединяются в парные выносящие жаберные артерии, над жаберной щелью сливающиеся в общую выносящую артерию, по ним течет уже артериальная кровь. У акул при вдохе глоточная область расширяется и в нее через ротовое отверстие и через брызгальце насасывается вода, омывающая жаберные лепестки и проходящая в наружные жаберные полости; при этом давление воды снаружи прижимает клапаны — подвижные края межжаберных перепонок — и они закрывают наружные жабер­ные щели. При выдохе жаберные дуги правой и левой сторон сближаются, уменьшая объем глотки; жаберные лепестки соседних полужабр почти смыкаются, затрудняя отток воды назад в глотку. Возросшее давление в наружных жаберных полостях отги­бает клапаны, и вода вытекает наружу.

1.Развитие жабр.

Кл. Костные рыбы

1. Основной орган газообмена костных рыб — жабры. В отличие от хрящевых у костных рыб образуются подвижные костные жаберные крышки, полностью прикрывающие сна­ружи жабры и всю глоточную область. Поэтому изменяется и строение жабр, расположенных только на I—IV окостеневших жаберных дугах.

У костных рыб, живущих в водоемах, где существует постоянный или периодический дефицит кислорода, имеются добавочные органы дыхания. Прежде всего таким органом служит кожа; обычно через нее поступает менее 10% потребляемого кислорода. В газообмене в большей или меньшей степени участвует и плава­тельный пузырь.

У кистеперых и двоякодышащих (кроме рогозуба) плавательный пузырь — легкое — парный.

1.Редукция 5 жаберной дуги.

2.Появление жаберной крышки.

3.Появление лёгких у двоякодышащих рыб

Кл. Амфибии

1. Органы дыхания у амфибий легкие - представляют собой парные мешки, полые внутри. Тонкие стенки на внутренней поверхности имеют более или менее развитое ячеистое строение. Однако поверхность легких у земноводных еще невелика.

2. Дыхательные пути у амфибий развиты также слабо. У хвостатых они представлены в виде довольно длинной трубки — трахеи; у бесхвостых это лишь короткая трахейно-гортанная камера, непосредственно переходящая в полость легких.

3. Соответственно преобразованию органов дыхания у наземных позвоночных животных изменяется и механизм дыхания. У земноводных он еще примитивного нагнетательного типа. Животное набирает воздух в ротовую полость, для чего открывает ноздри и опускает дно ротовой полости. Затем ноздри закрываются клапанами, дно ротовой полости поднимается и воздух нагнетается в легкие. Удаление воздуха из легких происходит благодаря действию брюшной мускулатуры и спадению стенок легких. Механизм дыхания отличает земноводных не только от рыб, но и oт других наземных позвоночных, дыхание которых осуществляется при помощи изменения объема грудной клетки.

4. Насыщение крови кислородом происходит не только через легкие, но и через кожу. Основная масса углекислого газа диффундирует в окружающую среду через кожу.

5. Кроме этого в процессе дыхания личинок участвуют наружные и внутренние жабры, которых сохраняются и у некоторых взрослых представителей хвостатых земноводных. Таким образом в процессе дыхания земноводных отчетливо прослеживается множественность органов дыхания. Это легкие, слизистая оболочка ротоглоточной полости и кожа.

1.Основной орган дыхания лёгкие.

2.Формирование дыхательных путей.

3.Наличие возможности кожного дыхания.

4.Дыхание с помощью нагнетательного механизма.

Кл. Пресмыкаю-щиеся

1. Покрытая роговыми образованиями кожа рептилий в дыхании не участвует и основными органами дыхания пресмыкающихся после вылупления из яйца служат парные легкие; у змей заметно больше правое легкое, у амфисбен — левое. Легкие пресмыкающихся сохраняют мешкообразное строение, но их внутренняя структура намного сложнее, чем у земно­водных. У ящериц и змей внутренние стенки легочных меш­ков имеют складчатое ячеистое строение, что значительно увеличивает дыхательную поверхность. У черепах и крокодилов сложная система перегородок вдается во внутреннюю полость легких настолько глубоко, что легкие приобретают губчатое строение, напоминающее структуру легких птиц и млекопитающих. У хамелеонов, некоторых ящериц и змей задняя часть легких имеет тонкостенные пальцевидные вы­росты — подобие воздушных мешков птиц; в их стенках окисления крови не происходит. Эти «резервуары» воздуха обеспечивают эффект шипения, облегчают газообмен при длительном прохождении пищи по пищеводу и при нырянии.

2.Вентиляция легких обеспечивается работой грудной клетки с по­мощью межреберной и брюшной мускулатуры. В акте дыхания, осо­бенно у черепах, принимают участие плечевые и тазовые мышцы: при подтягивании конечностей легкие сжимаются, при вытягивании — расширяются и наполняются воздухом. У черепах сохраняется и ротоглоточный механизм нагнетания воздуха, бывший основным у земно­водных. Сложное строение легких у черепах, способных усваивать кислород даже при слабой вентиляции легких, связано с образованием панциря. У водных черепах в воде дополнительными органами дыха­ния служат богатые капиллярами выросты глотки и клоаки (анальные пузыри).

3. Новый способ дыхания сопровождается перестройкой дыхательных (воздухоносных) путей: образуется неопадающаяся дыхательная трубка — трахея, стенки которой поддерживаются эластичными хря­щевыми кольцами. Вход в трахею (из гортанной камеры) обрамлен перстневидным и парными черпаловидными хрящами; в ротовую по­лость камера открывается гортанной щелью. На заднем конце трахея разделяется на два бронха, идущие в легкие и ветвящиеся там на более мелкие трубки; стенки бронхов тоже укреплены кольцами.

1.Дыхание только легкими.

2.Акт дыхания с помощью расширения грудной клетки.

3.Складчатое строение ячеистых лёгких.

4.Формирование новых дыхательных путей - трахеи.

Кл. Птицы

Дыхательная система птиц резко отличается от дыхательных систем других наземных позвоночных рядом особенностей, интенсифицирующих дыхание и тем самым обеспечивающих высокий уровень потребления кислорода.

1. Через парные ноздри воздух насасывается в носовую полость и через хоаны переходит в ротовую полость. Сюда узкой щелью откры­вается гортань, поддерживаемая гремя гортанными хрящами. В отличие от млекопитающих верхняя гортань птиц не имеет голосовых складок и не служит источником звуков. За гортанью идет трахея — гибкая трубка, просвет которой поддерживают расположенные в ее танках хрящевые трахейные кольца. В полости тела трахея распа­дется на два бронха, каждый из которых входит в соответствующее легкое и там ветвится. Нижняя часть трахеи и начальные участки бронхов формируют характерную только для птиц нижнюю гортань — голосовой аппарат, детали строения которого сильно варьируют.

2. Парные легкие относительно невелики по размерам, довольно плотные и мало растяжимы; они прирастают к ребрам по бокам позвоночного столба. Войдя в легкое, бронх распадается на 15-20 вторичных брон­хов, большинство которых кончается слепо, а часть сообщается с воздушными мешками. Вторичные бронхи сообщаются друг с другом многочисленными более мелкими парабронхами, от которых отходит множество бронхиолей — радиально расположенных ячеистых выростов, густо оплетенных легочными кровеносными капилля­ра. Здесь идет насыщение крови кислородом. Общая дыхательная поверхность легких птиц значительно превышает дыхательную поверхность легких пресмыкающихся и вполне сопоставима с дыхательной поверхностью легких млекопитающих.

3. С легкими птиц связаны воздушные мешки — прозрачные эластичные тонкостенные выросты слизистой оболочки вторичных бронхов. Объем воздушных мешков примерно в 10 раз превышает объем легких. Один из воздушных меш­ков — межключичный — непарный, четыре парных — шейные, передне- и заднегрудные, брюшные. Воздушные мешки расположены между внутренними органами, а их отростки проникают под и в полости крупных в (плечо, бедро и др.) Акт дыхания осуществляется благодаря расширению и сужению грудной клетки.

1.Усложнение ячеистых лёгких.

2.Формирование воздушных мешков.

3.Механизм двойного дыхания.

Кл. Млекопита-ющие

В газообмене млекопитающих основ­ная роль принадлежит легким, но в нем участвует слизистая поверх­ность дыхательных путей и частично кожа; через последнюю посту­пает всего 1% потребляемого кислорода.

1. Носовая полость разделяется на преддверие, дыхательный и обонятельный отделы. Функция пред­дверия — улавливание относительно крупных частиц (пыли), про­никающих с воздухом.

Обо­нятельный отдел представляет расширение с вдающимися в не­го выростами боковых стенок — образуется лабиринт полостей, выстланных обонятельным эпи­телием.

Пройдя через хоаны в глот­ку, воздух попадает в гортань. В основании гортани лежит кольцеобразный перстневидный хрящ, характерный для всех наземных позвоночных. Перед­нюю и боковые стенки гортани образует имеющийся только у млекопитающих щитовидный хрящ. Черпаловидные хрящи расположены по бокам спинной стороны гортани. К переднему краю щитовидного хряща примыкает тонкий надгортанник, прикрывающий вход в гортань при прохожде­нии пищи через глотку. Голосовые связки — парные складки сли­зистой оболочки, расположенные между щитовидным и черпаловидными хрящами. Голоса большинства млекопитающих ограничены преи­мущественно низкочастотным диапазоном, что, однако, не уменьшает возможность передачи емкой и сложной информации.

К гортани прилегает трахея, которую поддерживают хрящевые кольца. Трахея разделяется на два бронха, отличающихся от нее лишь меньшим диаметром; достигнув легких, они делятся на все более мелкие трубочки, образуя бронхиальное древо. Самые мел­кие трубочки — бронхиоли — открываются в расширения, выстлан­ные дыхательным эпителием, — пузырьки-альвеолы размером 25-400 мкм, в. стенках которых ветвятся многочисленные капилляры. Такая структура легких увеличивает их дыхательную поверхность, которая в 50-100 раз превышает поверхность тела. Относительная величина поверхности, через, которую в легких происходит газообмен, больше у животных с высокой активностью и подвижностью: Относительное увеличение легких наблюдается у высокогорных и водных млекопитающих. У китов существует кольцеобразная муску­латура, запирающая входы в альвеолы и позволяющая задерживать в них воздух даже на больших глубинах.

Механизм дыхания мле­копитающих двойной. При так называемом реберном дыхании с помощью меж­реберной мускулатуры из­меняется объем грудной клетки; при диафрагмальном — тот же объем меняет­ся при опускании и подъе­ме мускульной грудобрюш­ной преграды — диафрагмы.

1.Формирование носовой полости с обонятельным отделом.

2.Альвеолярнре строение лёгких.