Филогенез дыхательной системы позвоночных животных

Федеральное агентство по образованию

Министерство  образования Российской Федерации

Сибирский Государственный Медицинский Университет 
 
 
 

Кафедра биологи и генетики 
 
 
 

Реферат на тему:

Филогенез дыхательной системы  позвоночных животных

Выполнила:

Студентка гр. № 4704

Стаховская  Олеся Сергеевна 

Проверил:

Кудрявцев Дмитрий Петрович 
 
 

Томск 2009

Содержание 

Введение………………………………………………………………………..3

Эволюция дыхательной  системы……………………………………………..4

Список литературы…………………………………………………………….8 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение 

     Основная  функция дыхательной системы  – газообмен с внешней средой – непосредственно связана с метаболизмом и энергетикой организма. Не случайно многие преобразования органов дыхания в эволюции стали ароморфозами, т. е. такими изменениями организации, которые оказывают глубокое влияние на организм в целом, повышая общую энергию жизнедеятельности и позволяя сделать новый шаг по пути морфофизиологического прогресса.

     У низших многоклеточных животных (губки, кишечно-полостные) специальных органов дыхания нет, и газообмен происходит путем диффузии кислорода и углекислого газа (растворенных в воде) между отдельными клетками организма и внешней средой. С развитием системы кожных покровов (на уровне организации червеобразных животных) газообмен с внешней средой стал осуществляться главным образом через покровы (кожное дыхание). У высших многоклеточных дифференцируются специальные органы газообмена различного происхождения и строения. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Эволюция  дыхательной системы 

     Структура органов дыхания зависит от условий, в которых живет тот или иной организм.

     У животных, обитающих в воде, формируются  жабры – выросты слизистой оболочки глоточной кишки, снабженные густой сетью капилляров, расположенные на жаберных дугах, между которыми имеются щели, сообщающие полость кишки с водной средой. Специализированные жабры впервые появились у кольчатых червей. У губок и кишечнополостных газообмен осуществляется путем диффузии через поверхность тела. Дождевые черви, находясь в подземных ходах, получают достаточное количество кислорода, путем его диффузии через влажную кожу. Морские черви, обитающие в песке или трубочках из песка, совершают волнообразные движения, чтобы создавать вокруг себя ток воды, иначе им не хватает растворенного в морской воде кислорода (в литре морской воды содержится около 5 мл кислорода, пресной - около 7 мл, воздуха - около 210 мл). Поэтому у морских червей (полихет) развивились жабры - специализированные органы дыхания (выросты покровного эпителия). У ракообразных также появились жабры, обеспечивающие процесс дыхания в водной среде. Зеленый краб, способный жить в воде и на суше, имеет жабры, расположенные в полости тела на границе карапакса и места прикрепления ног. В этом месте движется скафогнатит (веслообразная часть второй максиллы), обеспечивающий непрерывный ток воды к жабрам. Если скафогнатит не будет гнать воду, то краб быстро погибнет в морской воде, тогда как в воздушной среде он может жить неопределенно долго, поскольку скорость диффузии кислорода из воздуха достаточна для удовлетворения всех потребностей его организма.

     Жабры имеются также у моллюсков, рыб  и некоторых амфибий. Газы диффундируют через тонкий жаберный эпителий в  кровь и разносятся по всему организму. Каждое животное, дышащее при помощи жабр, имеет какое-либо приспособление, обеспечивающее непрерывное омывание их током воды (открывание рта рыбами, движение жаберных крышек, постоянное движение всего тела и др.). У двустворчатых моллюсков движение воды обеспечивается работой жаберных тычинок. Членистоногие решают проблему снабжения кислородом клеток организма иным путем: в каждом сегменте тела у них имеется пара дыхалец - отверстий, ведущих в разветвленную систему трубочек - трахей, по которым воздух доставляется ко всем внутренним органам. Трахеи заканчиваются микроскопическими разветвлениями - трахеолами, наполненными жидкостью, через их стенки кислород диффундирует в соседние клетки, а углекислый газ - в обратном направлении. Работа мышц брюшка обеспечивает продувку трахей воздухом. Трахейная система насекомых и паукообразных обеспечивает поступление кислорода и выделение углекислого газа, поэтому они обходятся без быстрого течения крови, необходимого позвоночным для снабжения их клеток кислородом.

     Легочный  тип дыхания более прогрессивный  и эффективный по сравнению с жаберным, т.к. кислород поглощается кровью непосредственно из воздуха, а не из воды.

     Развитие  легочного дыхания имеет свою длительную эволюцию. Примитивные легочные мешки появляются у паукообразных. Развиваются они (простые мешки) и у наземных брюхоногих моллюсков (легочные мешки образованы мантией). Развитие легких намечается у некоторых рыб, у ископаемых предков которых был вырост на переднем конце пищеварительного тракта. У той ветви рыб, которая впоследствии дала начало наземным позвоночным животным, из этого выроста развилось легкое. У других рыб он превратился в плавательный пузырь, т.е. в орган, который в основном служит для облегчения плавания, хотя иногда несет и дыхательную функцию. Некоторые рыбы обладают даже рядом костей, соединяющих этот орган с внутренним ухом и играющих, по-видимому, роль прибора для определения глубины. Кроме того, плавательный пузырь служит для издавания звуков. Близкими родичами той группы рыб, от которых произошли наземные позвоночные, являются двоякодышащие рыбы: они имеют жабры, с помощью которых дышат в воде. Поскольку эти рыбы живут в периодически пересыхающих водоемах, в засушливое время года они остаются в иле пересохшего русла, где дышат при помощи плавательных пузырей и имеют легочную артерию. У животных, живущих на суше, имеются воздухоносные пути и легкие. Легкие большинства примитивных амфибий - тритонов, амбистом и др. - имеют вид простых мешков, покрытых снаружи капиллярами. Они играют также играют роль гидростатического аппарата. Плюс ко всему у амфибий появляются гортань, снабженная мышцами, трахея и зачатки бронхов. Легкие лягушек и жаб имеют внутри складки, увеличивающие дыхательную поверхность. Лягушки и жабы не обладают грудной клеткой и у них нет межреберных мышц, поэтому у них существует нагнетательный тип дыхания, основанный на действии клапанов в ноздрях и мышц в области горла. Когда открыты носовые клапаны, дно ротовой полости опускается (рот закрыт) и в нее входит воздух. Затем носовые клапаны закрываются и мышцы горла, сокращаясь, уменьшают размеры ротовой полости и вытесняют воздух в легкие.

     Эволюция  дыхательной системы происходила  в направлении постепенного расчленения легкого на более мелкие полости, так что строение легких у рептилий, птиц и млекопитающих постепенно усложняется. У рептилий развиты гортань, трахея и два бронха, в стенках последних имеются хрящи (неполные или полные кольца). В губчатых легких появляются внутрилегочные бронхи двух-трех порядков. У ряда рептилий (например, у хамелеона) легкие снабжены придаточными воздушными мешками, которые раздуваются при наполнении воздухом. Животные принимают угрожающий вид - это играет роль защитного приспособления для отпугивания хищников. Дыхательные пути птиц состоят из нижней гортани, трахеи и бронхов. Их губчатые легкие пронизаны системой бронхов, соединенных между собой. Также легкие птиц имеют воздушные мешки, распространяющиеся по всему телу. Благодаря им воздух может проходить через легкое и полностью обновляться при каждом вдохе. У птиц при полете существует двойное дыхание, когда воздух в легких насыщается кислородом при вдохе и выдохе. Кроме того, воздушные мешки играют роль мехов, продувающих воздух через легкие за счет сокращения летательных мышц.

     Легкие  млекопитающих и человека имеют  более сложное и совершенное строение. Они разделены на доли и покрыты со всех сторон плеврой. Внутрилегочные бронхи многократно ветвятся и заканчиваются бронхиолами с альвеолами. Такая система обеспечивает достаточное насыщение кислородом всех клеток тела, и тем самым, способствует высокому обмену веществ. У млекопитающих гортань является воздухоносной трубкой, а у высших – органом голосообразования. В ней появляется ряд новых хрящей: надгортанник, щитовидный хрящ, образуются голосовые связки. Гортань снабжена мышцами. Поверхность органов дыхания у млекопитающих во много раз превышает площадь поверхности тела. Совершенный газообмен поддерживает постоянство внутренней среды организма, что дает возможность млекопитающим и человеку обитать в различных климатических условиях.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Список  литературы 

1. Сапин М. Р., Билич Г. Л. Анатомия человека: Учеб. для студ. биол. спец. вузов. – М.: Высш. шк., 1989 – 544 с.
2. Интернет: evolution.powernet.ru/history/ev_breath.html