13/12/21 БІОЛОГІЯ Дихання та газообмін у тварин. Органи дихання, їх різноманітність та функції. Транспорт речовин у тварин.

 Дихання — сукупність процесів, що забезпечують надходження до організму кисню, використання його організмом, а також виведення з організму вуглекислого газу та деяких інших сполук, які є кінцевими продуктами обміну речовин. Це одна з основних життєвих функцій організму. У процесі дихання хімічна енергія, що міститься в поживних речовинах, вивільняється та перетворюється на енергію, необхідну для життєдіяльності організму. Процес дихання у більшості організмів забезпечується спеціалізованими органами дихання.

Газообмін — обмін газів між організмом і навколишнім середовищем.

Дихання безхребетних тварин

У кишковопорожнинних, плоских та круглих червів спеціалізовані органи дихання відсутні. Вони дихають всією поверхнею тіла (через покриви).

У процесі еволюції у безхребетних тварин поступово розвинулися структури, що полегшували газообмін: зябра, трахеї, легені.

Зябра мають безхребетні — мешканці водного середовища та деякі представники суходолу (мокриці, пальмові злодії).

Примітивні зябра є у деяких морських багатощетинкових червів.

Наприклад, у піскожила в середній частині тіла на спинному боці є 13 розгалужених пучків зябер.

Піскожил

Зябра багатощетинкових червів — це тонкостінні листоподібні, перисті або кущисті зовнішні вирости тіла. Вони рясно пронизані капілярами, в яких і відбувається газообмін.

Рак річковий

Зябра рака річкового — це тонкостінні перисті вирости шкірних покривів грудних кінцівок і бокових стінок головогрудей. Зябра розміщені в зябровій порожнині. Вони пронизані густою сіткою капілярів та надійно прикриті хітиновим панциром. Циркуляція води у зябровій порожнині забезпечується рухом особливого відростка другої пари нижніх щелеп (200 разів за хвилину). Свіжа вода, що омиває зябра, забирає з крові вуглекислий газ і насичує її киснем.

Трахейне і легеневе дихання характерне для наземних безхребетних. Трахеями дихають комахи, деякі павуки та багатоніжки.

Трахеї — це галузисті трубочки, що заходять всередину тіла. По них повітря проходить безпосередньо до всіх тканин і органів. Стінки трахей спіралеподібно потовщені, тому не сплющуються. Зовнішні отвори трахей називають дихальцями. Дихальця можуть відкриватися і закриватися.

Легені — орган дихання деяких молюсків і павуків. Легеня — це порожнистий мішок, що з’єднується із зовнішнім середовищем та пронизаний густою сіткою капілярів.

Так регулюється надходження в них повітря. Окрім того, дихальця регулюють і втрати води через дихальну систему.

Будова легені виноградного равлика: 1 — верхня стінка легеневого мішка; 2 — нижня стінка легеневого мішка; 3 — положення нижньої стінки при наповненні легені повітрям

Легені безхребетних схожі з легенями хребетних, хоча їх ще не можна назвати справжніми легенями. У безхребетних немає спеціальних механізмів, що регулюють дихальні рухи — вдих і видих. Тобто вони не можуть значно і регулярно поповнювати запаси повітря в легені.

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ!

• У процесі дихання складні речовини за наявності кисню розщеплюються на прості. При цьому вивільняється енергія, яка необхідна для процесів життєдіяльності: руху, росту тощо.

• Кишковопорожнинні, плоскі і круглі черви дихають всією поверхнею тіла.

• Орган дихання черв’яка дощового — шкіра.

• Зябра — орган дихання багатьох водних безхребетних.

• Орган дихання комах — трахеї.

• Орган дихання деяких молюсків і павуків — легені.

ЗАПИТАННЯ ДО ТЕМИ

1. І плоскі черви, і черв’яки дощові дихають через шкіру. Однак шкіру черв’яка дощового можна назвати органом дихання, а шкіру плоских червів — ні. Чому?

2. У чому полягають відмінності органів дихання водних і наземних безхребетних?

3. Якою є основна особливість дихальної системи комах?

Органами дихання більшості хребетних тварин є зябра і легені.

Зябра — орган дихання риб.

Будова та робота зябер кісткових риб: 1 — біляві зяброві тичинки — цідильний апарат (фільтр), що не пропускає корму та сторонніх часток, які є у воді, до зябер); 2 — яскраво-червоні зяброві пелюстки, розміщені на зовнішньому опуклому боці зябрової дуги (в них розгалужуються кровоносні судини (капіляри) й відбувається газообмін); 3 — зяброва дуга (ззовні кожного краю зябрової дуги розташовані два ряди зябрових пелюсток, а з внутрішнього боку — зяброві тичинки); 4 — зяброві кришки. Захищають зябра. За допомогою рухливих зябрових кришок і рота, які рухаються, вода нагнітається в зяброву порожнину і виштовхується назовні. Така будова зябрового апарату у кісткових риб. У хрящових риб зяброві отвори самостійно відкриваються на поверхні тіла, а зяброві кришки відсутні

Легені — орган повітряного дихання деяких риб та всіх наземних хребетних. У наземних хребетних легені відсутні тільки у деяких хвостатих амфібій (безлегеневих саламандр). Найпримітивніша будова легень у хвостатих амфібій — мішкоподібне утворення з гладенькими стінками, пронизаними капілярною сіткою.

Схеми будови легень амфібій: 1 — тритона; 2 — жаби; 3 — ропухи

Чим більше часу амфібія перебуває на суходолі, тим складнішою стає будова її легеньКрізь зовнішні і внутрішні ніздрі (хоани, які мають клапани) повітря потрапляє в ротову порожнину. Дно ротової порожнини піднімається — і повітря через гортанну щілину заковтується в легені. Тут відбувається газообмін. Під час видиху скорочуються м’язи тулуба — і повітря виштовхується з легень. Через рот, який у цей час амфібія відкриває, повітря виходить назовні. Через легені різні види амфібій отримують від 33 % до 51 % кисню, а решта кисню надходить крізь шкіру. Дихальні поверхні (і легень, і шкіри) повинні бути завжди зволоженими.

Личинки амфібій дихають за допомогою галузистих зовнішніх зябер, які в переважної більшості у подальшому зникають.

Будова мішкоподібних легень у плазунів ускладнюється за рахунок збільшення кількості та подовження перетинок, які поділяють порожнини легень на багато дрібних комірок. Особливо велику кількість комірок мають легені черепах і крокодилів. Для плазунів характерна диференціація дихальних шляхів.

Повітропровідні шляхи плазунів: ніздрі —> гортань —>трахея —> бронхи —> легені.

Механізм дихання інший, ніж у амфібій. Повітря не заковтується, а втягується в легені та виштовхується назад шляхом розширення і звуження грудної клітки, що обумовлено рухом ребер. Такий тип дихання та складніша структура легень забезпечують і досконаліший газообмін.Легені птахів — не порожнисті мішки, як у амфібій і більшості рептилій, а щільні губчасті утворення, прикріплені до спинної стінки грудної клітки. Бронхи в легенях галузяться, деякі гілки пронизують легені наскрізь і заходять у повітряні мішки. Основна роль повітряних мішків у тому, що вони визначають механізм дихання птахів, особливо під час польоту.

Посилення процесів дихання у птахів досягається за рахунок практично безперервного газообміну. Він відбувається як під час вдиху, так і під час видиху (подвійне дихання).

Під час вдиху атмосферне повітря потрапляє по тоненьких бронхіолах у комірчасті легені, де й відбувається газообмін. Більша частина повітря під час вдиху надходить у повітряні мішки, об’єм яких у 10 разів більший за об’єм легень.

Органи дихання птаха: 1 — трахея; 2 — передні повітряні мішки; 3 — легені; 4 — задні повітряні мішки

Під час видиху повітря, що містить багато кисню, з повітряних мішків надходить до легень, де знову відбувається газообмін. Акт дихання у птаха, що летить, здійснюється завдяки зміні об’єму грудної клітки під час піднімання й опускання крил. Тому чим частіше відбувається змах крил, тим інтенсивніший газообмін.

Єдиним по суті органом дихання ссавців є легені. Роль шкіри в газообміні у них незначна: тільки близько 1 % кисню надходить через шкірні кровоносні судини.Органи дихання ссавців: носова порожнина —> носоглотка —> гортань —>трахея —> бронхи —> легені (альвеолярні).Бронхи в легенях галузяться на бронхіоли, які закінчуються міхурцями-альвеолами. Ці міхурці густо оплетені капілярною сіткою. Тут відбувається газообмін. Механізм дихання обумовлений зміною об’єму грудної клітки за рахунок руху ребер та особливої куполоподібної грудочеревної перетинки — діафрагми. Число дихальних рухів залежить від розмірів тварини, що пов’язано з відмінностями в інтенсивності обміну речовин. Так, у коня відбувається 8-16 дихальних рухів за хвилину, у людини — 15-20, у щура — 100-150, у миші — 200.ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ!• Органи дихання риб — зябра. Зяброві пелюстки пронизані густою капілярною сіткою. Тут відбувається газообмін.• Еволюція органів дихання хребетних тварин: легеневі мішки —> легеневі мішки з перетинками —> губчасті або альвеолярні легені.У ході еволюції збільшувалася площа стикання повітря з кров’ю (дихальна поверхня), тобто підвищувалася інтенсивність газообміну.

• Підвищення інтенсивності газообміну призводить до підвищення інтенсивності обміну речовин, що в кінцевому результаті обумовило теплокровність.

ТРАНСПОРТ РЕЧОВИН У ТВАРИН. НЕЗАМКНЕНА ТА ЗАМКНЕНА КРОВОНОСНІ СИСТЕМИ. КРОВ, ЇЇ ОСНОВНІ ФУНКЦІЇ

Транспорт речовин — це переміщення необхідних організму речовин до всіх тканин і органів, а кінцевих продуктів обміну — до органів виділення. Транспорт речовин здійснюється за допомогою системи кровоносних судин, кровоносної системи. По судинах рухається кров або гемолімфа.

Кров, її основні функції

Кров — рідина, що циркулює в кровоносній системі всіх хребетних і деяких безхребетних тварин. Це рідка тканина внутрішнього середовища, різновид сполучної тканини. Утворена рідкою плазмою (60 %) і клітинами (40 %).

Основні функції крові:

• дихальна. Кров транспортує кисень від органів дихання до всіх клітин, а вуглекислий газ від усіх клітин і тканин до органів дихання. Цю функцію кров виконує завдяки еритроцитам. Еритроцити — клітини крові, що містять гемоглобін. Вони мають червоний колір завдяки гемоглобіну, хімічній сполуці, що містить атоми Феруму. Саме гемоглобін зв’язує молекули кисню і транспортує їх по всьому організму. Тому його називають дихальним пігментом;

• живильна (трофічна). Кров переносить поживні речовини від органів травлення до тканин, а кінцеві продукти обміну — до органів виділення;

• захисна. Ця функція крові забезпечується лейкоцитами та тромбоцитами. Лейкоцити — безбарвні клітини крові, які захищають організм від хвороботворних мікроорганізмів і сторонніх частинок. Вони можуть утворювати псевдоніжки і шляхом фагоцитозу поглинати частинки та знешкоджувати їх. Тромбоцити клітини крові, що беруть участь у згортанні крові. В ушкодженій ділянці кровоносної судини утворюється згусток, який, наче корок, закупорює її. Це захисна реакція організму.

Гемолімфа — безбарвна або зеленувата рідина, яка циркулює по судинах і міжклітинних порожнинах багатьох безхребетних (членистоногі, молюски), що мають незамкнену систему кровообігу. Містить клітини: лейкоцити, зрідка еритроцити. Виконує таку саму функцію, що і кров.

Незамкнена та замкнена кровоносні системи

Розрізняють два типи кровоносних систем: незмкнену і замкнену.

У тварин з незамкненою кровоносною системою кров тече не лише по кровоносних судинах (вони перериваються), а й у проміжках між органами (щілиноподібними просторами, які не мають власних стінок). Кров, у цьому випадку вона називається гемолімфою, вступає у безпосередній контакт з усіма тканинами тіла.

У тварин із замкненою кровоносною системою кров рухається тільки по системі судин і не виливається в порожнину тіла. Більші за розміром судини з’єднуються між собою за допомогою капілярів — найтонших судин організму.

Транспорт речовин у безхребетних тварин

У кишковопорожнинних, плоских та круглих червів кровоносна система відсутня. Проміжки між внутрішніми органами у плоских червів заповнені пухкою сполучною тканиною (паренхімою). Одна з функцій паренхіми — транспорт поживних речовин та кінцевих продуктів обміну речовин.

Вперше з’являється кровоносна система у кільчастих червів.

Кровоносна система черв’яка дощового

Кровоносна система червів має порівняно просту будову. Є дві головні судини — спинна і черевна. Одна судина проходить над кишкою, друга — під нею. З’єднуються вони між собою численними кільцевими судинами. Серце відсутнє, а рух крові забезпечується скороченнями стінок кільцевих судин у передній частині тіла. Їх 5-7 і вони називаються «серцями». Кров червона. Гемоглобін розчинений у плазмі.

У членистоногих і молюсків незамкнена кровоносна система.

Судини, по яких кров рухається від серця, називають артеріями.

Судини, по яких кров рухається до серця, називають венами.

Кровоносна система рака: 1 — зябра; 2 — серце; 3 — кровоносні судини

Схема кровоносної системи рака: серце —> артерії —> проміжки між органами —> зябра —> серцеві канали (вени) —> серце.

Серце у рака річкового розміщене на спинному боці головогрудей. Воно має вигляд п’ятикутного м’язового мішечка з трьома парами отворів, через які кров вливається в серце.

У деяких членистоногих (що мають трахейне дихання) кровоносна система спрощена. У них дихальна функція перейшла від кровоносної системи до трахей, які пронизують усе тіло та доставляють кисень безпосередньо до тканин.

Кровоносна система молюска: 1 — шлуночок; 2 — передсердя; 3 — легеня; 4 — кровоносні судини

Схема кровоносної системи молюска: серце —> артерії —> проміжки між органами —> зябра або легеня —> вени —> серце.

Серце у молюсків найчастіше утворене двома передсердями і шлуночком та оточене навколосерцевою сумкою.

У молюсків спостерігаються всі переходи від незамкненої до майже замкненої (у головоногих) кровоносної Системи. Кров буває червона, безбарвна, блакитна (містить атоми Купруму).

ЗАПАМ’ЯТАЙТЕ!

• Кров і гемолімфа транспортують по організму кисень, поживні речовини та кінцеві продукти обміну речовин.

• Існує два типи кровоносних систем: незамкнена і замкнена.

• За незамкненої кровоносної системи розподіл крові між тканинами практично не регулюється.

• Кров тече повільно, проте ефективність такого кровотоку досить висока, оскільки кров безпосередньо контактує з клітинами оточуючих тканин, а не відокремлена від них стінками капілярів.

ЗАПИТАННЯ ДО ТЕМИ

1. Що таке кров; гемолімфа?

2. Які функції виконує кров?

3. Чим утворена кровоносна система? Якими є її функції?

4. Які типи кровоносних систем виділяють?

5. У яких тварин вперше з’являється кровоносна система? Якого вона типу?

6. У якому напрямку рухається кров у тварин із незамкненою кровоносною системою?