О.К.№29.Транспорт веществ у животных

4

Транспорт веществ у животных.

Уильям Гарвей в 1628 году сформулировал теорию кровообращения и экспериментально ее доказал.

О.К. № 29. Биология.

7 класс.

Питание, пищеварение и дыхание обеспечивают попадание в организм питательных веществ и кислорода, которые необходимы для жизнедеятельности и должны быть доставлены к клеткам. Как происходит эта доставка?

У губок, кишечнополостных, плоских червей эту доставку осуществляет диффузия, у круглых червей – жидкость первичной полости тела, а у кольчатых червей, моллюсков, членистоногих, хордовых – кровеносная система.

Перенесение веществ по организму должно осуществляться быстро и эффективно. Для этого в состав транспортной системы входят:

— жидкость в которой вещества растворяются

(гидролимфа у медуз, гемолимфа у членистоногих, кровь у моллюсков и позвоночных)

— сократительный орган, который обеспечит движение жидкости по телу (сердце или видоизмененные кровеносные сосуды)

— кровеносные сосуды (артерии, вены, капилляры)

У губок, кишечнополостных (рис. 1), плоских червей(рис. 2) и круглых червей кровеносной системы нет. Питательные вещества и кислород к клеткам попадают путем диффузии.

3

2

1

Впервые кровеносная система появляется у кольчатых червей (рис.3). Она у них

замкнутая, но сердца нет, движение крови происходит благодаря пульсации спинного и кольцевых сосудов.

У всех остальных животных центральным органом кровообращения является сердце, которое вместе с сосудами образует кровеносную систему (К.С.).

Сосуды, по которым кровь движется от сердца, называются артериями. Они переходят в капилляры – мелкие сосуды, в которых через стенки осуществляется обмен веществ из межклеточной жидкости. Сосуды, по которым кровь движется к сердцу, называют венами.

Замкнутая К.С. водных позвоночных животных – рыб,

имеет двухкамерное сердце и один круг кровообращения. У наземных животных — сердце трехкамерное или четырехкамерное и два круга кровообращения: малый (легочный) и большой.

Полностью разделены круги кровообращения только у птиц и млекопитающих, благодаря наличию у них четырехкамерного сердца (рис.4).

4

Кровь – жидкая соединительная ткань, которая движется по кровеносной

системе и осуществляет транспорт веществ. Доставка кровью

кислорода и

углекислого газа к тканям и от них осуществляется за счет дыхательных

пигментов, которые находятся либо в растворенном состоянии (беспозвоночные)

или сосредоточены в кровяных клетках — эритроцитах (позвоночные).

Дыхательные пигменты:

Да­вай­те рас­смот­рим со­став крови на при­ме­ре по­зво­ноч­ных жи­вот­ных.

Жид­кая часть крови на­зы­ва­ет­ся плаз­мой. Плаз­ма со­сто­ит из воды, рас­тво­рен­ных в ней солей, пи­та­тель­ных ве­ществ и про­дук­тов об­ме­на

. В плаз­ме на­хо­дит­ся клет­ки – фор­мен­ные эле­мен­ты крови: лей­ко­ци­ты, эрит­ро­ци­ты, тром­бо­ци­ты.

Эрит­ро­ци­ты

Лей­ко­ци­ты

Тром­бо­ци­ты

Функции крови осуществляются ее клетками или межклеточной жидкостью – плазмой:

  1. Дыхательная (перенесение кислорода и углекислого газа)

  2. Питательная (перенесение питательных веществ)

  3. Выделительная (транспорт от клеток к органам выделения продуктов обмена)

  4. Терморегуляторная (перенесение тепла от мышц, печени по всему организму для поддержания постоянной температуры тела)

  5. Гомеостатическая (поддержание постоянства внутренней среды)

  6. Защитная (защита организма от чужеродных веществ и клеток)

  7. Опорная (жидкая кровь принимает участие в создании гидравлического скелета у дождевого червя, виноградной улитки)

Оценка

Вопросы для самоконтроля

1 — 6

1. Что такое транспорт веществ у животных? 2.Что такое кровеносная система? 3. Назовите типы кровеносных систем? 4. Какие органы образуют кровеносную систему? 5.Что такое кровь? 6. Назовите основную функцию крови.

7 — 9

7. Какое значение имеет транспорт веществ в организме животных? 8. Каково общее строение кровеносной системы у животных, ее типы? 9. Какие функции крови в организме животных?

10- 12

10.В чем сходство и отличие в строении кровеносной системы позвоночных животных?

Иллюстрации и информация для практической работы №4.

  1. Кровеносные системы позвоночных животных.

  1. Рассмотрите иллюстрацию схематического строения кровеносных систем и определите, какой группе позвоночных животных они принадлежат.

Сравнительная характеристика кровеносной системы у разных групп животных.

Животные

Характерные особенности кровеносной системы

Простейшие

Отсутствует, транспорт веществ в организме осуществляется путем диффузии, а так же благодаря движению цитоплазмы и деятельности сократительных вакуолей

Кишечнополостные

Отсутствует, транспорт веществ — преимущественно путем диффузии (полипы) или с помощью разветвлений кишечной полости (медузы)

Плоские черви

Отсутствует, транспорт веществ — путем диффузии, которая облегчается уплощенной формой тела и с помощью разветвлений кишечника.

Круглые (первично-полостные) черви

Отсутствует. Транспорт веществ осуществляется жидкостью первичной полости тела, которая постоянно движется

Кольчатые черви

Кровеносная система замкнутая٭ и состоит из двух главных сосудов – спинного (кровь течет к переднему концу тела) и брюшного

(кровь течет к заднему концу тела) и капилляров٭. Кровь٭ состоит из плазмы и клеток, может иметь зеленый, желтоватый и красный цвет, содержит дыхательные пигменты٭. Сердце отсутствует.

Моллюски

Кровеносная система незамкнутая٭. У большинства сердце трехкамерное (два предсердия и один желудочек) и расположено в околосердечной сумке. Гемолимфа красная или синяя.

Членистоногие

Кровеносная система незамкнутая. На спинной стороне тела расположен пульсирующий сосуд – сердце, которое обеспечивает быстрое движение гемолимфы. Гемолимфа желтоватого (содержит клетки, богатые питательными веществами), синеватого (содержит гемоцианин) или красного цвета (содержит гемоглобин)

Ланцетники

Кровеносная система замкнутая и состоит из двух главных сосудов – спинного (артериальная кровь течет к заднему концу тела) и брюшного (венозная кровь течет к переднему концу тела) и их разветвлений.

Один круг кровообращения. Сердце отсутствует. Кровь бесцветная. (гемоглобин отсутствует)

Рыбы

Кровеносная система замкнутая. Сердце двухкамерное, содержит только венозную кровь. Один круг кровообращения. Появляется селезенка٭. Холоднокровные.

Земноводные

Кровеносная система замкнутая. Сердце трехкамерное٭. Два круга кровообращения٭. Через артериальный конус от желудочка отходит брюшная аорта, которая делится на сосуды. К органам подходит смешанная кровь. Холоднокровные.

Пресмыкающиеся

Кровеносная система замкнутая. Сердце трехкамерное с неполной перегородкой, у крокодилов – четырехкамерное. Два круга кровообращения. От желудочка отходят правая и левая дуга аорты, которые впадают в аорту. Холоднокровные.

Птицы

Кровеносная система замкнутая. Сердце четырехкамерное٭. Два круга кровообращения. От левого желудочка отходит правая дуга аорты (левая дуга аорты — редуцирована). Полное отделение артериальной крови от венозной. Теплокровные.

Млекопитающиеся

Кровеносная система замкнутая. Сердце четырехкамерное. Два круга кровообращения. От левого желудочка левая дуга аорты (правая дуга аорты отсутствует). Артериальная и венозная кровь не смешиваются. Теплокровные .

Эволюция кровеносной системы:

1) возникновение у беспозвоночных примитивных сосудов и развитие в их стенках мышечной ткани, благодаря чему сосуды могут сокращаться;

2) от незамкнутой до замкнутой кровеносной системы;

3) превращение полостной жидкости в кровь со специализированными клетками и дыхательными пигментами;

4) возникновение и совершенствование централизованного органа кровообращения, который сокращениями обеспечивает движение крови;

5) разделение крови на венозную и артериальную, что обеспечивается изменениями в строении сердца и приводит к образованию двух кругов кровообращения

Транспорт веществ в организме.

Удаление из организма конечных продуктов обмена

Транспорт веществ в организме

План урока

  • Способы транспорта веществ у организмов
  • Компоненты транспортной системы у животных
  • Компоненты транспортной системы у растений

Цели урока

  • уметь обобщать ранее полученные знания о транспорте веществ в организмах, описывать перемещение воды, минеральных и органических веществ у растений, сравнивать транспортные системы у животных
  • знать транспортные системы одноклеточных и многоклеточных организмов

Разминка

  • Какие системы в организме растений и животных осуществляют транспорт веществ?
  • В чём заключается роль транспорта веществ в организме?

Способы транспорта веществ у организмов

Транспорт веществ — это процесс переноса необходимых веществ по организму к клеткам и внутрь клеток, а также удаление отработанных веществ.

Организму для поддержания своей жизнедеятельности постоянно нужны приток питательных веществ, удаление образовавшихся отходов, а также кислород для дыхания. У одноклеточных организмов доставка и удаление веществ (их транспорт) осуществляется главным образом в результате движения цитоплазмы. У многоклеточных для выполнения этой функции в процессе эволюции сформировалась специализированная жидкостная система транспорта веществ — сосудистая система. По сосудам вещества перемещаются с жидкостями: кровью, тканевой жидкостью, лимфой — у животных, а растительным соком — у растений.

 

Следует заметить, что у многих мелких беспозвоночных животных (например, у медуз, гидры, коралловых полипов, губок, коловраток и плоских червей) сосудистой системы нет. Строение их тела достаточно простое, и транспорт веществ внутри организма обеспечивается диффузией и теми потоками тканевых жидкостей, которые возникают при движении тела. У более сложных организмов транспорт веществ осуществляет главным образом кровеносная система. Впервые в ходе эволюции кровеносная система появляется у кольчатых червей (дождевые черви).

 

Компоненты транспортной системы у животных

Рис. 1. Образование пищеварительной вакуоли у амёбы

Даже у одноклеточного организма, например у инфузории туфельки, пищеварительная вакуоль с пойманной добычей проходит определённый путь в цитоплазме, чтобы пища могла перевариться за счёт ферментов лизосом, а уже затем всосаться в цитоплазму. Непереваренные остатки после этого выбрасываются в окружающую среду в определённом месте клетки — через порошицу .

 

В это же время две сократительные вакуоли , сокращаясь с большой частотой, непрерывно удаляют из клетки продукты обмена и излишки воды. У амёбы процесс питания обеспечивается процессом фагоцитоза (захват пищевых частиц ложноножками). В ходе фагоцитоза благодаря движению цитоплазмы образуется пищеварительная вакуоль у амёбы. Таким образом, даже в одноклеточном организме существуют хорошо развитые транспортные системы, основанные на токах цитоплазмы. В многоклеточных организмах транспортные системы гораздо сложнее.

Основными структурными компонентами транспорта являются кровеносная система, её крупные и мелкие сосуды (артерии, вены, капилляры), мускульный насос — сердце, лимфатическая система и «жидкая ткань» — кровь, лимфа и тканевая жидкость.  

 

Сердце обеспечивает ток крови к жабрам или лёгким и к различным тканям.

 

Сосуды, несущие кровь от сердца к тканям тела, — артерии , а возвращающие кровь в сердце — вены ; мелкие сосуды, соединяющие артерии и вены, — капилляры ; сосуды, способствующие оттоку жидкости от тканей, — лимфатические сосуды . Артерии имеют более толстые стенки, у них больше, чем у вен, мышечных волокон и эластичных волокон соединительной ткани.

Капилляры — важнейшая часть сердечно-сосудистой системы, так как именно они обеспечивают обмен газами и питательными веществами между кровью и тканями. Остальные сосуды выполняют лишь транспортную функцию.

Капилляры — мельчайшие сосуды, имеющие диаметр (около 7 мкм у человека), достаточный лишь для прохождения одного эритроцита. Они могут сжиматься и пропускать очень малый ток крови, могут и вовсе закрываться. Капилляры располагаются между клетками большинства тканей тела. В тканях капилляры соединяют артериальные и венозные сосуды (через артериолы и венулы). Из капилляров кровь возвращается в сердце через вены. 

 

По сети капилляров — самых мелких сосудов — через их стенки осуществляется обмен с тканевой жидкостью, омывающей клетки организма. Мелкие молекулы и ионы свободно проходят сквозь стенки капилляров, поэтому здесь идёт активная диффузия — из крови переходят наружу кислород и питательные вещества, а из тканей поступают двуокись углерода и конечные продукты обмена. 

 

Лимфатическая транспортная система

 

По лимфатическим сосудам, не сообщаясь с артериями, тканевая жидкость может возвращаться в кровяное русло. Помимо сосудов, в лимфатической системе имеются узлы, встречающиеся в разных частях тела, но всегда расположенные по ходу лимфатических сосудов.

Сосудистая система — это транспортный путь, по которому питательные вещества доставляются во все части тела организма и удаляются продукты обмена.

А непосредственную доставку и удаление веществ осуществляют тканевая жидкость, кровь и лимфа (у животных), растворы минеральных и органических веществ (у высших растений).  

 

Тканевая жидкость содержится в межклетниках и околоклеточных пространствах тканей и органов позвоночных. Вместе с кровью и лимфой она составляет внутреннюю среду организма. Из тканевой жидкости клетки получают питательные вещества и в неё отдают продукты обмена. Объём этой жидкости в организме достаточно велик, например у человека он составляет в среднем 26,5 % общей массы тела. Оттекая от органов в лимфатические сосуды, тканевая жидкость превращается в лимфу.

Кровь — циркулирующая в кровеносной системе всех позвоночных и многих беспозвоночных животных «жидкая ткань» внутренней среды, являющаяся одной из форм соединительной ткани.

Она состоит из клеток и частиц мезенхимного происхождения ( эритроцитов , лейкоцитов и тромбоцитов ) — форменных элементов, погружённых в жидкое межклеточное вещество — плазму . Постоянный перенос кислорода и углекислого газа — одна из важнейших функций крови. 

 

Красный цвет крови придаёт белок — пигмент гемоглобин , содержащийся в эритроцитах (у позвоночных животных) или в гемолимфе (у большинства беспозвоночных). Гемоглобин содержит четыре атома железа, каждый из которых способен связывать молекулу кислорода. Кроме того, гемоглобин связывает значительное количество двуокиси углерода и переносит её в лёгкие, откуда она удаляется с выдыхаемым воздухом. 

 

У позвоночных животных и у человека циркулирующая кровь нигде не соприкасается с тканевой жидкостью и клетками, удалёнными от сосудов, хотя плазма может свободно проникать через стенки сосуда. Такая кровеносная система называется замкнутой . У некоторых беспозвоночных животных (членистоногих, многих моллюсков и асцидий) кровеносная система является незамкнутой : у них из артерий кровь поступает в ткани и смешивается с тканевой жидкостью, а затем попадает в вены и сердце. У некоторых организмов с незамкнутой кровеносной системой функцию крови выполняет гемолимфа, которая осуществляет транспорт O2, CO2, питательных веществ и продуктов выделения.

Рис. 2. Эволюция кровеносной системы животных

Гемолимфа — обычно бесцветная или зеленоватая жидкость, циркулирующая в сосудах и межклеточных полостях тела. В гемолимфе содержатся различные клеточные элементы, а также дыхательные пигменты — гемоцианины и гемоглобины. Эти пигменты находятся в растворённом состоянии. Гемоцианин, как и гемоглобин, также осуществляет транспорт кислорода благодаря присутствию в своей молекуле атома меди, но имеет более низкую кислородную ёмкость, чем гемоглобин.

Плазма — жидкая часть крови, содержащая растворённые минеральные и органические вещества — аминокислоты, белки, жиры, углеводы (глюкозу).

По солевому составу она практически идентична тканевой жидкости. Специфические белки плазмы — это альбумины, глобулины и фибриноген. Основная функция альбуминов — удержание воды в плазме за счёт осмоса. Глобулины определяют иммунные свойства организма, связывая чужеродные для него вещества. Фибриноген является важным фактором свёртывания крови — защитной реакцией, предохраняющей организм от кровопотерь. Помимо фибриногена в этом процессе принимают участие и некоторые белки-глобулины.

Лимфа — бесцветная непрозрачная жидкость с увеличенным содержанием эмульгированного жира.

По щелочной реакции (pH 7,4–9) и по составу солей лимфа очень близка к крови, но в ней меньше белков и свёртывается она заметно медленнее крови. Основные функции лимфы — трофическая (перенос питательных веществ, преимущественно жиров) и защитная (в лимфу легко проникают яды и бактериальные токсины, нейтрализующиеся затем в лимфатических узлах).

 

Движение крови, происходящее благодаря координированной работе органов кровообращения — сердца и кровеносных сосудов, определяет её транспортную функцию, обеспечивающую обмен веществами между организмом и внешней средой.

 

Основной функцией органов дыхательной системы является доставка кислорода, удаление углекислого газа и газообмен. 

 

Животные в зависимости от образа жизни имеют органы водного дыхания (жабры) и воздушного дыхания (трахеи и лёгкие). Кроме того, довольно часто у животных в процессе дыхания участвуют их покровы. Поэтому в зависимости от способа дыхания и строения дыхательного аппарата у животных выделяют четыре типа дыхания: кожное, трахейное, жаберное и лёгочное.

 

Основой этого дыхания является важнейший физический процесс — диффузия . Только в растворённом состоянии газы могут проникать через покровы неглубоко и с невысокой скоростью. Поэтому кожное дыхание является основным у тех организмов, которые имеют небольшие размеры, увлажнённые покровы, ведут водный образ жизни. Этим требованиям отвечают губки, кишечнополостные, черви, амфибии и др.

Трахейное дыхание — это дыхание с помощью системы объединённых трубочек-трахей, пронизывающих всё тело.

С окружающей средой их соединяют специальные отверстия — дыхальца . Такая система доставляет газы к клеткам и органам без участия жидкостей. Быстрое перемещение воздуха в трахейной системе обеспечивается только на небольшое расстояние, поэтому размеры организмов с трахейным дыханием небольшие. Животное не может быть толще, чем 2 см, иначе организму не хватит кислорода. Дышат с помощью трахей не только насекомые, но и многоножки, паукообразные.

Жаберное дыхание — это дыхание с помощью специализированных образований с густой сетью кровеносных сосудов.

Эти выросты называются жабрами. Хорошо развит этот тип дыхания у водных животных: ракообразных, моллюсков, иглокожих, рыб, определённых видов амфибий. У беспозвоночных жабры, как правило, внешние, а у хордовых — внутренние. Кислород транспортируется к таким жабрам в растворённом виде с помощью воды. В связи с тем, что в воде содержится в 30 раз меньше кислорода, чем в воздухе, для жабродышащих организмов характерны дополнительные формы дыхания через кожу, кишки, поверхность рта, плавательный пузырь.

Лёгочное дыхание — это дыхание с помощью внутренних специализированных органов, которыми являются лёгкие.

Такой тип дыхания наиболее совершенен, поскольку скорость газообмена высокая, что обеспечивает соответственно и высокий уровень обмена веществ. 

 

Лёгкими дышат почти все наземные позвоночные: пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, часть наземных беспозвоночных (пауки, скорпионы, лёгочные моллюски) и некоторые водные животные (двоякодышащие рыбы). Воздух в лёгкие поступает по дыхательным путям.

Рис. 3. Дыхательные системы животных

Итак, дыхание у животных определяется их образом жизни и осуществляется с помощью покровов, трахей, жабр и лёгких.

Все живые существа нуждаются в пище. Животные нуждаются в готовых органических веществах, которые чаще всего ещё приходится переваривать, а уж потом всасывать. Поэтому у подавляющего числа животных есть пищеварительная система, по которой пища транспортируется от места поглощения к месту потребления пищевых веществ или всасывания их в кровь. По мере прохождения по отделам пищеварительного тракта пища подвергается физической и химической обработке и её фрагменты всасываются в кровь для транспортировки по всему организму. А вот у пауков и некоторых других животных пищеварение происходит не в желудочно-кишечном тракте, а прямо в организме жертвы, затем уже жидкую полупереваренную пищу паук всасывает.

Рис. 4. Транспорт веществ в растении

Компоненты транспортной системы у растений

 

И у растений, и у животных транспорт осуществляется по проводящим тканям — ксилеме и флоэме. Клетки этих тканей представляют собой трубки.


И у растений, и у животных на перемещение веществ по организму тратится энергия. У растений растворы солей, поглощённые корневыми волосками из почвы, поднимаются вверх по стеблю по сосудам ксилемы до устьиц листьев, через которые происходит транспирация (испарение воды). А раствор органических веществ, главным образом сахаров, из листьев спускается по стеблю к месту использования или запасания по ситовидным трубкам флоэмы .

 

Итоги


Для поддержания жизненных функций в организме должно происходить активное перемещение веществ между клетками, тканями и органами.


Основные транспортные системы растений — ксилема и флоэма, животных — пищеварительная, дыхательная, кровеносная и лимфатическая системы.

Контрольные вопросы

  1. Что такое транспорт веществ?
  2. Из чего состоит кровеносная система?
  3. Какие типы дыхания встречаются у животных организмов?
  4. Из каких элементов состоит транспортная система у растений?

21.1. Обзор системы кровообращения – концепции биологии – 1-е канадское издание

Глава 21. Система кровообращения

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Описывать открытую и закрытую кровеносную систему
  • Опишите интерстициальную жидкость и гемолимфу
  • Сравните и сопоставьте организацию и эволюцию кровеносной системы позвоночных.

У всех животных, за исключением нескольких простых видов, кровеносная система используется для транспортировки питательных веществ и газов по телу. Простая диффузия обеспечивает некоторый обмен водой, питательными веществами, отходами и газом в примитивных животных, толщина которых составляет всего несколько клеточных слоев; однако объемный поток — единственный метод, с помощью которого можно получить доступ ко всему телу более крупных и сложных организмов.

Архитектура системы кровообращения

Система кровообращения фактически представляет собой сеть цилиндрических сосудов: артерий, вен и капилляров, которые исходят из насоса, сердца. У всех позвоночных организмов, а также у некоторых беспозвоночных это замкнутая система, в которой кровь не свободна в полости. В замкнутой системе кровообращения кровь содержится внутри кровеносных сосудов и циркулирует в одном направлении от сердца по большому кругу кровообращения, а затем снова возвращается к сердцу, как показано на рис. 21.2 и . В отличие от закрытой системы, членистоногие, включая насекомых, ракообразных и большинство моллюсков, имеют открытую систему кровообращения, как показано на рис. 21.2 b . В открытой кровеносной системе кровь не заключена в кровеносных сосудах, а перекачивается в полость, называемую гемоцелем и называемую гемолимфой , поскольку кровь смешивается с интерстициальной жидкостью . Когда сердце бьется и животное движется, гемолимфа циркулирует вокруг органов внутри полости тела, а затем снова входит в сердце через отверстия, называемые 9.0025 остия . Это движение обеспечивает газообмен и обмен питательными веществами. Открытая система кровообращения не использует столько энергии, сколько закрытая система для работы или обслуживания; однако существует компромисс с количеством крови, которое может быть перемещено в метаболически активные органы и ткани, требующие высокого уровня кислорода. На самом деле, одна из причин, по которой насекомых с размахом крыльев до двух футов (70 см) в настоящее время не существует, вероятно, заключается в том, что 150 миллионов лет назад они были вытеснены птицами. Считается, что птицы с замкнутой кровеносной системой двигались более проворно, что позволяло им быстрее добывать пищу и, возможно, охотиться на насекомых.

Рисунок 21.2. В (а) замкнутых системах кровообращения сердце перекачивает кровь по сосудам, отделенным от интерстициальной жидкости организма. Кровеносная система большинства позвоночных и некоторых беспозвоночных, таких как дождевой кольчатый червь, замкнута. В (б) открытых системах кровообращения жидкость, называемая гемолимфой, прокачивается через кровеносный сосуд, который впадает в полость тела. Гемолимфа возвращается в кровеносный сосуд через отверстия, называемые устьями. Членистоногие, такие как эта пчела и большинство моллюсков, имеют открытую систему кровообращения.

Изменения системы кровообращения у животных

Система кровообращения варьируется от простых систем у беспозвоночных до более сложных систем у позвоночных. Простейшие животные, такие как губки (Porifera) и коловратки (Rotifera), не нуждаются в системе кровообращения, поскольку диффузия обеспечивает адекватный обмен воды, питательных веществ и отходов, а также растворенных газов, как показано на рис. 21.3 a . Организмы, которые являются более сложными, но все еще имеют только два слоя клеток в своем плане тела, такие как желе (Cnidaria) и гребневики (Ctenophora), также используют диффузию через эпидермис и внутрь через желудочно-сосудистый отдел. Их внутренние и внешние ткани погружены в водную среду и обмениваются жидкостями путем диффузии с обеих сторон, как показано на рис. 21.3.9.0025 б . Обмену жидкости способствует пульсация тела медузы.

Рисунок 21.3. Простые животные, состоящие из одного слоя клеток, такие как (а) губка, или всего из нескольких слоев клеток, такие как (б) медуза, не имеют системы кровообращения. Вместо этого газы, питательные вещества и отходы обмениваются путем диффузии.

Для более сложных организмов диффузия неэффективна для эффективной циркуляции газов, питательных веществ и отходов в организме; поэтому возникли более сложные системы кровообращения. У большинства членистоногих и многих моллюсков кровеносная система открыта. В открытой системе удлиненное бьющееся сердце проталкивает гемолимфу через тело, а сокращения мышц помогают перемещать жидкости. Более крупные и сложные ракообразные, в том числе омары, развили сосуды, похожие на артерии, для проталкивания крови через их тела, а наиболее активные моллюски, такие как кальмары, развили замкнутую систему кровообращения и способны быстро двигаться, чтобы поймать добычу. Замкнутые кровеносные системы характерны для позвоночных; однако существуют значительные различия в строении сердца и кровообращении между различными группами позвоночных из-за адаптации в ходе эволюции и связанных с этим различий в анатомии. На рис. 21.4 показаны основные системы кровообращения некоторых позвоночных: рыб, амфибий, рептилий и млекопитающих.

Рисунок 21.4. а) У рыб простейшая из позвоночных кровеносная система: кровь течет однонаправленно от двухкамерного сердца через жабры и далее по всему телу. (b) У амфибий есть два пути кровообращения: один для насыщения крови кислородом через легкие и кожу, а другой — для доставки кислорода к остальным частям тела. Кровь перекачивается из трехкамерного сердца с двумя предсердиями и одним желудочком. (c) Рептилии также имеют два пути кровообращения; однако кровь насыщается кислородом только через легкие. Сердце трехкамерное, но желудочки частично разделены, поэтому происходит некоторое смешивание насыщенной кислородом и деоксигенированной крови, за исключением крокодилов и птиц. (d) У млекопитающих и птиц самое эффективное сердце с четырьмя камерами, полностью разделяющими оксигенированную и деоксигенированную кровь; он перекачивает только насыщенную кислородом кровь через тело и кровь с пониженным содержанием кислорода в легкие.

Как показано на рис. 21.4 a Рыбы имеют один контур для кровотока и двухкамерное сердце, которое имеет только одно предсердие и один желудочек. Предсердие собирает кровь, вернувшуюся из организма, а желудочек перекачивает кровь к жабрам, где происходит газообмен и повторное насыщение крови кислородом; это называется жаберным кровообращением . Затем кровь проходит через остальную часть тела, прежде чем вернуться в предсердие; это называется большой круг кровообращения . Этот однонаправленный поток крови создает градиент от насыщенной кислородом крови к деоксигенированной в большом круге кровообращения рыбы. Результатом является ограничение количества кислорода, которое может достигать некоторых органов и тканей организма, что снижает общую метаболическую способность рыб.

У амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих кровоток направлен по двум контурам: один через легкие и обратно к сердцу, который называется малое кровообращение , а другой по всему остальному телу и его органам включая головной мозг (большой кровоток). У амфибий газообмен также происходит через кожу во время малого круга кровообращения и называется легочно-кожное кровообращение .

Как показано на рис. 21.4 b , у амфибий трехкамерное сердце с двумя предсердиями и одним желудочком, а не двухкамерное сердце рыб. Два предсердия (верхние камеры сердца) получают кровь из двух разных контуров (легкие и системы), а затем происходит некоторое смешивание крови в желудочке сердца (нижняя камера сердца), что снижает эффективность оксигенации. Преимущество такого расположения заключается в том, что высокое давление в сосудах толкает кровь к легким и телу. Смешивание смягчается гребнем внутри желудочка, который отводит богатую кислородом кровь через системный кровоток и деоксигенированную кровь в легочно-кожный контур. По этой причине амфибии часто описываются как имеющие двойной тираж .

Большинство рептилий также имеют трехкамерное сердце, подобное сердцу земноводных, которое направляет кровь в легочный и системный контуры, как показано на рис. 21.4 c . Желудочек более эффективно разделен частичной перегородкой, что приводит к меньшему смешиванию оксигенированной и дезоксигенированной крови. Некоторые рептилии (аллигаторы и крокодилы) являются самыми примитивными животными с четырехкамерным сердцем. Крокодилы обладают уникальным механизмом кровообращения, при котором сердце направляет кровь от легких к желудку и другим органам во время длительных периодов погружения, например, когда животное ждет добычу или остается под водой, ожидая, пока добыча сгниет. Одна адаптация включает в себя две основные артерии, отходящие от одной и той же части сердца: одна несет кровь в легкие, а другая обеспечивает альтернативный путь к желудку и другим частям тела. Два других приспособления включают в себя отверстие в сердце между двумя желудочками, называемое отверстием Паницца, которое позволяет крови перемещаться из одной части сердца в другую, и специализированную соединительную ткань, которая замедляет приток крови к легким. Вместе эти адаптации сделали крокодилов и аллигаторов одной из самых эволюционно успешных групп животных на Земле.

У млекопитающих и птиц сердце также разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка, как показано на рис. 21.4 d . Насыщенная кислородом кровь отделяется от дезоксигенированной крови, что повышает эффективность двойной циркуляции и, вероятно, необходимо для теплокровного образа жизни млекопитающих и птиц. Четырехкамерное сердце птиц и млекопитающих развилось независимо от трехкамерного сердца. Независимая эволюция одного и того же или сходного биологического признака называется конвергентной эволюцией.

Резюме

У большинства животных кровеносная система используется для транспортировки крови по телу. Некоторые примитивные животные используют диффузию для обмена воды, питательных веществ и газов. Однако сложные организмы используют систему кровообращения для переноса газов, питательных веществ и отходов по телу. Кровеносные системы могут быть открытыми (смешанными с интерстициальной жидкостью) или закрытыми (отделенными от интерстициальной жидкости). Замкнутые кровеносные системы характерны для позвоночных; однако существуют значительные различия в строении сердца и кровообращении между различными группами позвоночных из-за адаптаций в ходе эволюции и связанных с ними различий в анатомии. У рыб двухкамерное сердце с однонаправленным кровообращением. Земноводные имеют трехкамерное сердце, в котором происходит некоторое перемешивание крови, и у них двойное кровообращение. У большинства нептичьих рептилий сердце трехкамерное, но кровь слабо смешивается; у них двойная циркуляция. У млекопитающих и птиц сердце четырехкамерное, без смешения крови и с двойным кровообращением.

Упражнения

  1. Какое из следующих утверждений о системе кровообращения неверно?
    1. Кровь в легочной вене дезоксигенирована.
    2. Кровь в нижней полой вене дезоксигенирована.
    3. Кровь в легочной артерии дезоксигенирована.
    4. Кровь в аорте насыщена кислородом.
  2. Какое из следующих утверждений о сердце неверно?
    1. Митральный клапан отделяет левый желудочек от левого предсердия.
    2. Кровь проходит через двустворчатый клапан в левое предсердие.
    3. И аортальный, и легочный клапаны являются полулунными клапанами.
    4. Митральный клапан представляет собой атриовентрикулярный клапан.
  3. Варикозное расширение вен — это вены, которые увеличиваются в размерах из-за того, что клапаны больше не закрываются должным образом, что позволяет крови течь в обратном направлении. Варикозное расширение вен чаще всего проявляется на ногах. Как вы думаете, почему это так?
  4. Почему открытые кровеносные системы выгодны для некоторых животных?
    1. Они потребляют меньше метаболической энергии.
    2. Они помогают животному двигаться быстрее.
    3. Им не нужно сердце.
    4. Они помогают развиваться крупным насекомым.
  5. Некоторые животные используют диффузию вместо кровеносной системы. Примеры включают:
    1. птицы и медузы
    2. плоские черви и членистоногие
    3. моллюски и медузы
    4. Ничего из вышеперечисленного
  6. Кровоток, который направляется через легкие обратно к сердцу, называется ________.
    1. однонаправленная циркуляция
    2. жаберное кровообращение
    3. легочное кровообращение
    4. легочно-кожное кровообращение
  7. Опишите замкнутую кровеносную систему.
  8. Опишите системный кровоток.

Ответы

  1. С
  2. Б
  3. Кровь в ногах находится дальше всего от сердца и должна течь вверх, чтобы достичь его.
  4. А
  5. Д
  6. С
  7. Замкнутая кровеносная система – замкнутая система, в которой кровь не находится в свободной полости. Кровь отделена от интерстициальной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах. В системе этого типа кровь циркулирует в одном направлении от сердца по системному циркуляторному пути, а затем возвращается к сердцу.
  8. Большой круг кровообращения протекает через системы организма. Кровь оттекает от сердца к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела; затем он возвращается к сердцу.

Глоссарий

атриум
(множественное число: предсердия) камера сердца, которая получает кровь из вен и направляет кровь в желудочки
замкнутая система кровообращения
система, в которой кровь отделена от интерстициальной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах
двойная циркуляция
ток крови по двум контурам: легочному контуру через легкие и системному контуру через органы и тело
жаберное кровообращение
система кровообращения, специфичная для животных с жабрами для газообмена; кровь течет через жабры для насыщения кислородом
гемоцель
полость, в которую перекачивается кровь в открытой кровеносной системе
гемолимфа
смесь крови и интерстициальной жидкости, встречающаяся у насекомых и других членистоногих, а также у большинства моллюсков
интерстициальная жидкость
жидкость между ячейками
устье
(множественное число: устья) отверстия между кровеносными сосудами, обеспечивающие движение гемолимфы по телу насекомых, членистоногих и моллюсков с открытой системой кровообращения
легочное кровообращение
поток крови от сердца через легкие, где происходит оксигенация, а затем снова возвращается к сердцу
системный кровоток
отток крови от сердца к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела, а затем возврат этой крови к сердцу
однонаправленная циркуляция
кровоток в одном контуре; происходит у рыб, когда кровь течет через жабры, затем минует органы и остальную часть тела, прежде чем вернуться к сердцу
желудочек
(сердце) большая нижняя камера сердца, которая перекачивает кровь в артерии

Кровеносная система Определение и примеры

Словарь > Кровеносная система

Кровеносная система
Определение: Биологическая система, отвечающая за циркуляцию и транспорт крови, плазмы, гормонов, молекул, ионов и питательных веществ

Система кровообращения Определение
сущ. , аминокислоты, электролиты, гормоны, клетки крови или другие молекулы и питательные вещества по всему телу

Дополнительная информация о системе кровообращения
Одноклеточные животные используют транспортную систему, например, пассивный транспорт для обмена питательными веществами и метаболическими отходами между клеткой и окружающей средой. Однако для многоклеточных организмов системы органов необходимы для обеспечения циркуляции и поддержания гомеостаза. Одной из таких транспортных систем является кровеносная система.

Система кровообращения – это система органов, которая участвует в основном во внутреннем транспорте. Кровеносная система животных бывает двух видов: (1) открытая кровеносная система и (2) замкнутая кровеносная система.

В открытой кровеносной системе кровь (то есть гемолимфа) омывает органы и ткани напрямую. Примерами животных с открытой кровеносной системой являются членистоногие и большинство моллюсков.

В замкнутой системе кровообращения кровь циркулирует в кровеносных сосудах по всему телу. Поэтому существует различие между кровью и лимфой. Примерами животных с замкнутой кровеносной системой являются кольчатые черви, некоторые моллюски и позвоночные. У позвоночных есть сердечно-сосудистая система, состоящая из сердца и кровеносных сосудов, по которым циркулирует кровь, и еще одна система, называемая лимфатической системой, по которой циркулирует лимфа.

Читайте: ТЕПИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА — Учебное пособие по циркуляции

Посмотрите это видео, чтобы узнать о системе кровообращения:

См. Также:

  • Heart
    • .
  • кровь
  • система
  • кровеносный сосуд
  • гемолимфа
  • сердечно-сосудистая система
  • лимфатическая система

Связанный термин(ы):

  • открытая кровеносная система
  • замкнутая кровеносная система

©BiologyOnline. com. Контент предоставляется и модерируется редакторами Biology Online Editors.

Викторина

Выберите лучший ответ.

1. Биологическая система, осуществляющая транспорт веществ по всему телу организма

Лимфатическая система

Кровеносная система

Выделительная система

2. Кровь непосредственно омывает органы

Открытый

Закрытый

Пассивный транспорт

3. Кровь транспортируется в кровеносных сосудах

Открытый

Закрытый

Пассивный

4. Кровеносная система человека

Открытая

Закрытая

Пассивная

5.