Воздушное дыхание (легкие, трахеи)

Выход животных из водной среды на сушу, произошедший миллионы лет назад, стал возможным только вследст­вие приобретения ими воздушного дыхания. Адаптация к нему наибо­лее полно осуществилась у членистоногих и позвоночных, не считая некоторых моллюсков. Такую адаптацию следует рассматривать как ароморфоз, обеспечивший высокий уровень обмена веществ и высо­кий уровень организации животных.

Воздушное дыхание обладает немалыми преимуществами. Это, кроме всего прочего, еще и высокая скорость диффузии кислорода в воздухе, которая примерно в 300000 раз больше, чем в воде. Однако есть и ряд помех, главная из которых — испарение воды с дыхательных поверхностей. Для наземных живот­ных поддержание водного баланса — одно из условий жизни, и потеря воды в больших количествах означает гибель.

Наземные животные за долгое время своей эволюции выработали ряд приспособлений, пре­пятствующих потере влаги организмом. Одно из них связано с устрой­ством дыхательной системы. Поверхности газообмена в ней, как пра­вило, находятся в специализированных дыхательных полостях, а не на поверхности тела. Доступ воздуха при этом ограничивается и регули­руется. Только в сырых местах возможен газообмен через поверхность тела, например у дождевых червей. Основными органами дыхания на­земных животных являются легкие и трахеи. Только у видов, недавно проникших в наземные местообитания, сохранились жабры. Таковы сухопутные крабы. У одного из них — пальмового вора имеются жест­кие жабры, пригодные и для воздушного дыхания. Более того, если краба долгое время держать в воде, не давая выйти на сушу, он поги­бает.

Легкие беспозвоночных относятся к типу диффузионных. Они ха­рактеризуются тем, что обмен воздухом с окружающей атмосферой осуществляется только за счет диффузии, без вентиляции. Такие лег­кие имеют легочные моллюски; скорпионы, некоторые пауки и от­дельные представители равноногих раков. У виноградной улитки и у слизней легким служит обособленный участок мантийной полости, открывающийся наружу самостоятельным отверстием. В стенках этой полости развиваются многочисленные поверхностно лежащие кро­веносные сосуды. Во многих случаях диффузионные легкие имеют складчатую внутреннюю выстилку («книжные легкие»), увеличиваю­щую их активную поверхность. Малый диаметр отверстия, связываю­щего легкое с внешней средой, снижает потерю влаги, а быстрая диф­фузия обеспечивает приток необходимого количества кислорода даже через маленькое отверстие. В дальнейшем кислород переносится кро­вью или гемолимфой. Материал с сайта http://doklad-referat.com

Загрузка...

У насекомых, многоножек и ряда пауков строение дыхательной системы принципиально иное. Ее отличие от диффузионных легких состоит в том, что кислород воздуха поступает непосредственно к клеткам, а не переносится кровью. Эта система получила название трахейной (рис. 8). Особенно развита она у насекомых. На некоторых сегментах их тела имеются парные отверстия — дыхальца, или стигмы, по одному с каждой стороны. Они ведут в заполненные воздухом по­длости, от которых внутрь тела отходят трубочки — трахеи, выстланные изнутри кутикулой. Трахеи многократно ветвятся, постепенно умень­шаясь в диаметре, пока концевые трубочки — трахеолы не достигнут диаметра менее одного микрона. За исключением трахеол, вся система заполнена воздухом, густо оплетая органы и ткани насекомого. Трахеолы проникают даже в отдельные клетки. Кислород и углекислый газ перемещаются по трахеолярным трубочкам путем диффузии. Самые крупные воздухоносные полости нередко вентилируются с помощью движений окружающих мышц и наружного скелета, особенно во вре­мя полета. Дыхальца же могут открываться и закрываться с помощью клапанов.

Рис. 8. Трахейная дыхательная система насекомых: а — общее расположение трахей; б — разрез трахеи; в — поперечный разрез через сигму. 1 — эпикутикула; 2 — экзокутикула; 3 — эндокутикула; 4 — гиподерма; 5 — отверстие стигмы; 6 — фильтрационная камера; 7 — замыкательная мышца; 8 — трахея; 9 — спиральная нить

Трахейная дыхательная система обеспечивает прямой газообмен между кислородом воздуха и клетками, в которых происходят реакции обмена. Благодаря этому дыхание насекомых не зависит от системы кровообращения. Существует ряд вариантов строения трахейной сис­темы. Она может быть замкнутой, т. е. без отверстий-дыхалец, но то­гда кутикула должна быть очень тонкой, чтобы обеспечить диффузи­онный газообмен.

На этой странице материал по темам:

• Краб характеристика