Механизм дыхания амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 06 Сентября 2014 в 10:09, контрольная работа

Краткое описание

Характерная особенность амфибий – множественность органов дыхания. В поглощении кислорода и выделении углекислоты участвуют: у личинок – кожа, наружные и внутренние жабры, у взрослых – легкие, кожа и слизистая оболочка ротоглоточной полости.
В морфологическом отношении легкие амфибий - это парные мешкообразные органы, открывающиеся в общую гортанно-трахейную камер. В свою очередь, гортанно-трахейная камера открывается гортанной щелью в задней части дна ротоглоточной полости. Внутренняя поверхность легких у некоторых видов земноводных почти гладкая, у других — ячеистая (имеются перегородки первого, второго и третьего порядка, выступающие от стенок легкого в его полость и существенно увеличивающие поверхность газообмена). В стенках легких имеются гладкие мышечные волокна

Прикрепленные файлы: 1 файл

контрольная работа по зоологии позвоночных.docx

— 637.65 Кб (Скачать документ)

Министерство образования

«Брестский государственный университет имени А.С. Пушкина»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине:

«Зоология (позвоночных)»

вариант № 3

  1. Механизм дыхания амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Причины различий в механизме дыхания у представителей этих классов.
  2. Метаморфоз у первичноводных хордовых. Причины его появления. Отличия личинок от взрослых животных.

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила:

 студентка 3-го курса 

Биологического факультета

Специальность «Биология»

Заочной формы обучения

Деркач Ольга Михайловна

 

 

 

Брест, 2012.

  1. Механизм дыхания амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих. Причины различий в механизме дыхания у представителей этих классов.


Характерная особенность амфибий – множественность органов дыхания. В поглощении кислорода и выделении углекислоты участвуют: у личинок – кожа, наружные и внутренние жабры, у взрослых – легкие, кожа и слизистая оболочка ротоглоточной полости.

В морфологическом отношении легкие  амфибий - это парные мешкообразные органы, открывающиеся в общую гортанно-трахейную камер. В свою очередь, гортанно-трахейная камера открывается гортанной щелью в задней части дна ротоглоточной полости. Внутренняя поверхность легких у некоторых видов земноводных почти гладкая, у других — ячеистая (имеются перегородки первого, второго и третьего порядка, выступающие от стенок легкого в его полость и существенно увеличивающие поверхность газообмена). В стенках легких имеются гладкие мышечные волокна. Для вентиляции дыхательной системы земноводные используют не ротовое отверстие, как рыбы, а короткие носовые ходы, открывающиеся наружными ноздрями во внешнюю среду, а внутренними ноздрями, или хоанами,— в передней части крыши ротовой полости.

Механизм вентиляции легких у амфибий, в сущности, тот же, что и у двоякодышащих рыб. После утраты жаберскелетные жаберные дуги подверглись частичной редукции, но сохранившаяся их часть срослась с элементами нижней части подъязычной дуги, образовав так называемый подъязычный аппарат – костно-хрящевую пластину, расположенную среди мышц дна ротоглоточной полости, которые представляют собой преобразованные мышцы жаберного аппарата рыб. (Из преобразованных элементов жаберных дуг образуются у наземных позвоночных также гортанные хрящи – черпаловидные и перстневидный, у млекопитающих, кроме того, и щитовидный.) При сокращении одной группы мышц подъязычный аппарат поднимается, сужая просвет ротоглоточной полости; другие мышцы совершают обратное движение, они могут также смещать подъязычный аппарат в горизонтальной плоскости. Эти движения используются при глотании пищи и при заглатывании воздуха в легкие.

Вентиляция легких у земноводных происходит в три этапа, или фазы. Первая фаза начинается с открывания ноздрей, затем опускается подъязычный аппарат, и объем ротоглоточной полости увеличивается. Давление воздуха в ней понижается относительно атмосферного, и свежий воздух входит через носовые ходы.

При наблюдении за живой лягушкой легко заметить частые, но незначительные по размаху пульсации подъязычной области животного. Этими движениями лягушка постоянно обновляет воздух в ротоглоточной полости (в слизистой оболочке которой имеются многочисленные капилляры, где также происходит дополнительный газообмен) и в органе обоняния. Реже происходят более значительные движения подъязычной области – они-то и используются для обмена воздуха в легких.

На второй фазе дыхательного цикла открывается гортанная щель. В легких поддерживается относительно более высокое давление (сокращением гладких мышечных волокон в стенках самих легких, а также мышц брюшной области тела), благодаря которому отработанный воздух из легких устремляется в ротоглоточную полость (смешиваясь с поступившим туда на первой фазе свежим воздухом) и далее через носовые ходы наружу – выдох. Затем животное закрывает ноздри; подъязычный аппарат поднимается, что приводит к повышению давления в ротоглоточной полости. Находящийся в ней воздух заглатывается в легкие – вдох. Этим дыхательный цикл завершается.

Необходимость обеспечения дыхательной функции кожи вызвала цепь морфофизиологических ограничений и запретов, в значительной мере определивших многие особенности организации и приспособительные возможности земноводных. Для обеспечения кожного дыхания кожа должна быть лишена защитных образований.

Роль кожи в общем газообмене относительно выше у амфибий с длинным и узким телом (тритоны, саламандры, червяги), у которых работа нагнетательного насоса подъязычного аппарата для вентиляции длинных и узких легких особенно малоэффективна. У таких видов кожное дыхание значительно преобладает над легочным. Некоторые хвостатые амфибии вообще утратили легкие и полностью перешли на кожное дыхание (семейство безлегочных саламандр, обитающих главным образом в Америке). У бесхвостых амфибий преобладает легочное дыхание.

Дыхание у рептилий происходит с помощью легких.  Ячеистые легкие имеют большую поверхность. Ротоглоточный механизм нагнетания воздуха сохраняются только в черепах. В остальных видов вентиляция легких осуществляется работой грудной клетки. Воздух поступает в легкие по трахеи, который разветвляется на два бронхи.

Органы дыхания пресмыкающихся отличаются от таковых у земноводных большим дифференцированием. Они погружены глубже внутрь тела и соединяются с окружающей средой с помощью хорошо развитых дыхательных путей. От гортани отходит длинная дыхательная трубка, или трахея, поддерживаемая многочисленными хрящевыми кольцами. Сзади трахея разделяется на две трубки (бронхи), ведущие каждая в соответствующее легкое. Развитие дыхательных путей защищает легкие от иссушающего и охлаждающей воздействия воздуха, поступающего в организм из окружающей среды. Легкие разрастаются вперед в виде выступов по бокам от бронхов, так что последние открываются не в передний конец легкого, а на боковой ее стенке. От этого путь воздуха в легкие становится извилистый. Стенки легких у пресмыкающихся имеют несколько более губчастое строение, чем у земноводных. Однако значительное увеличение дыхательной поверхности у пресмыкающихся достигается не за счет этого. Существенный преобразования в строении легкого заключается в том, что в ней сокращаются размеры внутренней полости, вытесняется перегородками, отходящими от спинной и брюшной поверхности органа. В результате от внутренней полости остается только сравнительно узкий центральный ход, который служит как бы продолжением бронха. Перегородки, которые прибегают к полости легкого, так же как и его стенки имеют ячеистое строение и богаты кровеносными сосудами. От каждой такой перегородки, разделяющей легкие на камеры, уходит перегородка разбивает каждую из камер на мелкие участки. Внутренними краями этой перегородки образуются дополнительные дыхательные пути - бронхи второго порядка, которые делятся иногда и дальше на бронхи третьего порядка. Преобразование в системе органов дыхания приводят к тому, что легкие у пресмыкающихся приобретают значение единственного органа дыхания. Сохранение ребер у пресмыкающихся обеспечило возникновение нового механизма дыхания, отсутствующего у земноводных. Вдох и выдох у них происходит благодаря увеличению и сокращению объема грудной клетки, ограниченной ребрами.

 Изменение объема грудной  клетки производится специальными  дыхательными мышцами и возможна  благодаря подвижному соединению  ребер с хребтом, так и грудиной. Вентиляция легких у пресмыкающихся достигает значительно большей интенсивности, чем у земноводных, и оказывается весьма важным обстоятельством в приспособлении позвоночных животных к жизни на суше.

Начальная часть дыхательной системы птиц представлена трахеей и бронхами. Первичные бронхи входят в легкие, где дают ряд ответвлений (вторичные и третичные бронхи) и в конце концов открываются в воздушные мешки. Воздушные мешки представляют собой тонкостенные полости, образующиеся как выросты бронхов и располагающиеся между внутренними органами; ответвления воздушных мешков заходят в некоторые трубчатые кости. У большинства птиц имеется пять пар воздушных мешков, функционально объединяющихся в две группы: передние и задние (рис.1).

К передним мешкам относятся шейные, межключичные (обычно сливаются в один непарный мешок; его выросты проникают в кости пояса передних конечностей и в плечо) и переднегрудные. Более объемистые задние мешки — заднегрудные и брюшные — размещены от печени до конца тазовой области; выросты брюшных мешков проникают в полости бедренных костей. Общий объем воздушных мешков составляет до 15—20 % объема тела; например, у  пеликана, весящего 5 кг, возушные мешки вмещают более 10 л воздуха.

Воздушные мешки играют важную роль в системе внешнего дыхания птиц. Не принимая непосредственного участия в процессе газообмена (показано, что введение в воздушные мешки токсичных газов не ведет к появлению их в крови), они увеличивают общий дыхательный объем и активно участвуют в системе «воздушного насоса», продвигающего воздух по дыхательным путям.    

Рис. 1. Схема строения дыхательной системы птиц  
(по Шмидт-Нильсену, 1976):  
Воздушные мешки — 1 — шейные, 2 — межключичный, 3 — переднегрудные,  
4 — заднегрудные, 5 — брюшные, 6 — легкие    

 Дыхательный акт происходит  с участием ребер и грудины. Грудина соединена с позвоночником  окостеневающими ребрами (3—9 пар  у разных видов), каждое из которых  состоит из подвижно сочлененных  спинного и брюшного отделов. Соединение ребер с позвонками  и грудиной также осуществляется  с помощью суставов. Прочность  и подвижность грудной клетки, наличие мощной дифференцированной мускулатуры (в том числе межреберных мышц) позволяет в больших пределах менять ее объем (рис. 2). При вдохе коракоид, вилочка и грудинные отделы ребер отклоняются вперед, что вызывает движение грудины вперед и вниз, сопровождающееся латеральным движением ребер, расположенных позади легких. В результате создается пониженное давление внутри полости тела, обеспечивающее растяжение эластичных воздушных мешков и засасывание в них воздуха. При выдохе грудина приводится в прежнее положение, грудная клетка сжимается, давление в полости тела возрастает, и воздух выталкивается из воздушных мешков.  

Рис. 2. Схема дыхательных движений грудной клетки птиц  
(по Шмидт-Нильсену, 1976):  
1 - положение грудины и ребер при вдохе, 2 - при выдохе

Важно, что мышцы, участвующие в этих процессах, не входят в состав полетной мускулатуры, поэтому описанный тип дыхательных движений может осуществляться и в полете, не нарушая движения крыльев. Точные эксперименты показывают, что хотя у птиц наблюдается тенденция к координации дыхательных движений со взмахами крыла, полная синхронизация достигается лишь при максимальных режимах вентиляции. Обычно частота машущих движений крыла превышает частоту дыхания.  

 Несмотря на то, что дыхательные движения состоят, как и у всех животных, из вдохов и выдохов, через легкие птиц воздух идет все время в одном направлении. Это обеспечивается особенностями строения самих легких. Как уже сказано, первичные бронхи (мезобронхи) в легких образуют многочисленные ответвления и открываются в задние воздушные мешки.      

 От заднего отдела  мезобронхов отходит несколько  вторичных бронхов, соединяющихся  с передними воздушными мешками. В свою очередь вторичные бронхи  соединяются между собой многочисленными  третичными бронхами (парабронхи). Каждый  парабронх представляет собой  тонкую трубочку (у цыпленка ее  диаметр составляет около 0,5 мм), от центрального канала которой  перпендикулярно отходят еще  более тонкие канальцы — бронхиолы, в свою очередь делящиеся, на  воздушные капилляры диаметром 3—10 мкм. Бронхиолы и воздушные капилляры  оплетены густой сетью кровеносных  капилляров. Комплекс воздухоносных  и кровеносных капилляров, образующих  вокруг парабронхов сеть толщиной 50—100 мкм, и представляет собой  аппарат газообмена между воздухом, проходящим через легкие, и кровью.  

Таким образом, первичные бронхи связаны с задними воздушными мешками, с передними воздушными мешками и с системой парабронхов, т. е. с собственно легкими. Однако поступающий по первичным бронхам воздух в течение каждой фазы дыхательного цикла проходит только по некоторым из этих путей. При вдохе наружный воздух поступает в задние воздушные мешки и частично в легкие; передние воздушные мешки на этой фазе дыхательного цикла заполняются воздухом из системы третичных бронхов, т. е. из легких собственно; вдыхаемый воздух в эту группу мешков не попадает. При выдохе мешки сжимаются, и воздух из задних мешков выталкивается в легкие, т. е. в систему парабронхов, а из передних мешков — в трахею и через нее наружу. На этой фазе дыхательного цикла воздух из задних мешков не поступает в первичные бронхи, а из передних — в легкие. Таким образом, через газообменные структуры легочной ткани воздух и при вдохе, и при выдохе идет в одном направлении, что обеспечивает непрерывность процесса газообмена.

Механизм дыхания: при вдохе воздух поступает в трахею, бронхи, бронхиолы, воздухоносные капилляры, где происходит газообмен, и заполняет воздухоносные мешки. При выдохе воздух из воздухоносных мешков движется в обратном направлении, в легких снова происходит газообмен. Такая двукратная циркуляция воздуха через легкие обеспечивает интенсивный газообмен.

Частота дыхательных движений в минуту составляет: у кур 22–25, у уток 15–18, у гусей 9–10 и у индеек 15–20.

У млекопитающих дыхательная система  усложнилась. Воздух, проходя через носовую полость, которая имеет чрезвычайно сложное строение, нагревается и в значительной степени очищается от различных твердых примесей. Благодаря развитию твердого и мягкого нёба воздухоносные пути отделены полностью от ротовой полости и воздух все время беспрепятственно поступает в организм. Длинная трахея разделяется на два бронха, которые входят в легкие и распадаются на множество все более тонких трубочек — бронхов и бронхиол. Последние заканчиваются тонкостенными воздушными мешочками, на стенках которых имеются   многочисленные   легочные   пузырьки — альвеолы. Эти пузырьки густо оплетены кровеносными капиллярами. Количество альвеол велико и измеряется миллионами. Следовательно, поверхность соприкосновения их с капиллярами, через которую происходит обмен газами, весьма обширна. Дыхательная поверхность легких пресмыкающихся в несколько раз меньше.

Легкие млекопитающих по размерам превосходят те же органы птиц и в отличие от них не прирастают к внутренним стенкам грудной клетки. Покрывающая их плевра только соприкасается с плеврой, покрывающей изнутри грудную клетку. Между обоими листками плевры воздуха нет; поэтому при вдохе легкие, давление воздуха внутри которых равно атмосферному, увеличиваются в объеме. При выдохе легкие сжимаются. Изменение объема грудной клетки осуществляется быстро благодаря хорошо развитым мышцам, поднимающим ребра, и диафрагме. Диафрагма имеет куполообразную форму и обращена выпуклой поверхностью в сторону грудной полости, а вогнутой – в сторону брюшной полости, охватывая спереди (у человека – сверху) печень. Средняя часть диафрагмы перепончатая, периферическая – мышечная. Мышцы диафрагмы в эволюции обособились из мускулатуры брюшной стенки тела. При их сокращении купол диафрагмы становится более плоским, ее средняя часть оттягивается назад. Объем грудной полости при этом существенно увеличивается. Дыхательный насос млекопитающих весьма совершенен, но строение легких не позволяет избежать сохранения в них определенного запаса застойного воздуха.

Кожное дыхание у млекопитающих вследствие ороговения верхнего слоя кожи существенной роли не играет; через нее поглощается около 1 % кислорода, потребляемого этими животными. Незначительное количество последнего поступает в организм млекопитающих и через слизистую оболочку верхних дыхательных путей. 

Информация о работе Механизм дыхания амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих