Эволюция дыхания.
1) Диффузное дыхание – это процесс выравнивания концентрации кислорода внутри организма и в окружающей его среде. Кислород проникает через оболочку клетки у одноклеточных организмов.
2) Кожное дыхание – это обмен газов через кожу у низших червей, у позвоночных (рыб, амфибий), которые имеют специальные органы дыхания.
Жаберное дыхание
ПЕРИСТЫЕ ЖАБРЫ (выросты кожи по обеим сторонам тела) появляются у морских кольчатых червей, водных членистоногих, у моллюсков в мантийной полости.
ЖАБРЫ - органы дыхания позвоночных животных, образующихся как впячивания пищеварительной трубки.
У ланцетника жаберные щели пронизывают глотку и открываются в околожаберную полость с частой сменой воды.
У рыб жабры из жаберных дуг с жаберными лепестками, пронизанными капиллярами. Вода, заглатываемая рыбой, попадает в ротовую полость, проходит через жаберные лепестки наружу, омывает их и снабжает кровь кислородом.
4) Трахейное и легочное дыхание - более эффективное, так как кислород поглощается сразу из воздуха, а не из воды. Характерно для наземных моллюсков (мешкообразные легкие), паукообразных, насекомых, амфибий, рептилий, птиц, млекопитающих.
ПАУКООБРАЗНЫЕ имеют легочные мешки (скорпионы), трахеи (клещи), а у пауков и то и другое.
НАСЕКОМЫЕ имеют трахеи - органы дыхания наземных членистоногих - система воздухоносных трубочек, открывающихся дыхательными отверстиями (стигмы) на боковых поверхностях груди и брюшка.
АМФИБИИ имеют на 2/3 кожное дыхание и на 1/3 легочное. Впервые появляются воздухоносные пути: гортань, трахея, зачатки бронхов; легкие – гладкостенные мешки.
РЕПТИЛИИ имеют развитые воздухоносные пути; легкие ячеистые, кожного дыхания нет.
ПТИЦЫ имеют развитые воздухоносные пути, легкие губчатые. Часть бронхов ветвится за пределами легких и образует - воздушные мешки.
Воздушные мешки - воздухоносные полости, соединенные с дыхательной системой, в 10 раз превышающие объем легких, служащие для усиления воздухообмена в полете, функцию газообмена не выполняют. Дыхание в покое осуществляется путем изменения объема грудной клетки.
Дыхание в полете:
1. При подъеме крыльев воздух через ноздри засасывается в легкие и задние воздушные мешки (в легких I газообмен);
Передние воздушные мешки← легкие - задние воздушные мешки
2. При опускании крыльев воздушные мешки сжимаются, и воздух из задних воздушных мешков поступает в легкие (в легких II газообмен).
Передние воздушные мешки - легкие← задние воздушные мешки
Двойное дыхание – это обмен газами в легких на вдохе и выдохе.
МЛЕКОПИТАЮЩИЕ - газообмен почти полностью в легких (через кожу и пищеварительный канал -2%)
Воздухоносные пути : носовая полость→ носоглотка→ глотка→ гортань→ трахея→ бронхи (бронхи ветвятся на бронхиолы, альвеолярные ходы и заканчиваются альвеолами - легочными пузырьками). Легкие губчатого строения состоят из альвеол, оплетенных капиллярами. Дыхательная поверхность увеличена в 50- 100 раз по сравнению с поверхностью тела. Тип дыхания альвеолярный. Диафрагма, отделяющая грудную полость от брюшной, а также межреберные мышцы, обеспечивают вентиляцию легких. Полное разделение ротовой и носовой полости. Млекопитающие могут одновременно дышать и жевать.
У амфибий имеются два рода дыхательных органов (не считая кожи): жабры и легкие. Ослабление жаберного дыхания и выступание на сцену легочного дыхания наблюдается уже у Dipnoi; изменения в этом направлении наблюдаются у Polypterus, и Lepidosteus. У амфибий жаберное дыхание сохраняется прежде всего у личинок, а затем у тех Urodela, которые всю жизнь проводят и воде (Perennibranchiata в прежних системах). Жаберные щели унаследованы амфибиями от рыбообразных предков. Жаберные дуги обнаружены у стегоцефал, у личинок и у некоторых взрослых (Branchiosauridae). Все современные амфибии в личиночном состоянии дышат жабрами. Нормально у них закладывается 5 висцеральных мешков и 6-й недоразвитый. Ho наружу открываются не все: жаберных щелей образуется 4 или еще меньше. Иногда щелей значительно меньше, чем дуг. Наличие щелей и дуг является доказательством происхождения амфибий от рыб. Внутренние жабры, гомологичные жабрам рыб, встречаются, однако, только у личинок Anura в виде коротких выростов покровов на дугах, разделяющих жаберные щели. Мягкой жаберной крышечкой (operculum), разрастающейся со стороны гиоидной дуги, жаберная область прикрывается снаружи. Жаберные крышечки правой и левой сторон сливаются между собой с нижней стороны, оставляя у некоторых Anura парные отверстия, а у большинства - одно непарное на левой стороне тела.
На ранних стадиях развития у личинок Anura и у всех других амфибий имеются только наружные жабры, гомологичные, видимо, наружным жабрам личинок Polypterini и Dipnoi. У Apoda и у Anura наружные жабры существуют лишь в личиночном периоде, на ранних стадиях развития, у Urodela же, вторично вернувшихся к водной жизни, они сохраняются всю жизнь. Отсюда название для этих амфибий - постоянно жаберные (Perennibranchiata), хотя название это, как было сказано, обнимает группы амфибий, имеющих различное происхождение. Наружные жабры, вероятно унаследованы амфибиями от кистеперых рыб.
Легкие амфибии имеют вид длинных цилиндрических мешков с тонкими стенками (у Urodela) или более коротких (у Anura). У безногих правое легкое развито гораздо больше левого. Появились легкие у предков четвероногих еще задолго до выхода па сушу. Мы видим такие же легкие у двоякодышащих. Появились они, очевидно, в качестве дополнительного органа дыхания вследствие недостаточного развития жаберного дыхания, с одной стороны, и возможно неблагоприятных для дыхания условий в пересыхавших и портившихся водах - с другой. Задняя часть жаберной полости развилась у них в дополнительный дыхательный орган. Первоначально этот орган, имевший вид двулопастного мешка, открывавшегося на нижней стороне глотки, был несовершенен: стенки его должны были быть топкими, хотя и обильно снабженными кровью, со слабо развитыми или почти неразвитыми перегородками. Как все жаберные выпячивания (щели), он имел гладкую висцеральную мускулатуру и иннервировался блуждающим первом.
Легкие амфибий мало изменились в сравнении с этим: у водных Urodela легкие выполняют скорее роль гидростатического аппарата и имеют гладкую внутреннюю поверхность; высота организации их даже ниже, чем у Dipnoi, Нормально же у амфибий внутренняя поверхность легких является ячеистой благодаря тому, что в полость легкого вдается система перекладин (рис. 253). Весьма интересно, что чем более наземным является тот или иной вид, тем более развитыми являются перекладины в легких: у жабы легкое более ячеисто, чему лягушки. У рода Ascaphus, живущего в горных ручьях, в воде, богатой кислородом,сильно развито кожное дыхание, легкие же, наоборот, маленькие и слабо снабжаются кровью. Ряд амфибий из подотряда Salamandroidea (Salamandrina, Plethodon, Spelerpes, Batrachoseps и др.) совершенно утратил легкие, взамен которого глоточное и кожное дыхание сильно развилось. .
Легочные мешки в простейшем случае соединяются между собой впереди, открываясь непосредственно в глотку продольной щелью, поддерживаемой по сторонам хрящевыми полосками. Эти хрящевые полоски при помощи прикрепляющихся к ним мускулов могут расширять и суживать гортанную щель.
Хрящи эти происходят из последней жаберной дуги и в простейшем виде встречаются у некоторых Urodela. От этих хрящей могут обособляться хрящики, называемые перстневидными хрящами. Их можно сравнивать с черпаловидными хрящами (cartilagines arythenoidea) высших позвоночных. Некоторые Urodela, а также Apoda имеют довольно длинное дыхательное горло, поддерживаемое хрящевыми кольцами. У Anura слизистая оболочка в гортани образует голосовые связки. Гортань имеет сложную мускулатуру. На дне или по углам рта находятся резонаторы, надувающиеся при квакании.
Механизм дыхания наземных амфибий имеет своим корнем рефлексы, наблюдающиеся у рыб и водных амфибий. Ближе всего к дыханию рыб дыхание личинок Anura, имеющих внутренние жабры, оперкулярную складку и образованную их срастанием жаберную полость, открывающуюся наружу одним отверстием. Кроме того, у личинок амфибий ротовая полость обильно снабжена кровью. Забирая воду в рот и проталкивая ее путем поднятия челюстей через ноздри, личинки увеличивают газовый обмен в ротовой полости. Когда же личинки подрастают, они поднимаются к поверхности, где заглатывают воздух подобно цератоду, и поднятием дна ротоглоточной полости проталкивают воздух в легкие. У водных Urodela наблюдается сходный акт. При опускании дна ротоглоточной полости и при закрытых сзади жаберных отверстиях вода насасывается в ротовую полость через рот или ноздри или через то и другое вместе. Путем последующего поднятия дна ротовой полости при закрытых ноздрях вода выталкивается через жаберные щели. Благодаря этим движениям слизистая оболочка рта и глотки вступает в соприкосновение с новыми массами воды, а у жабер получается движение, обновляющее дыхательную среду.
У наземных амфибий механизм дыхания является актом заглатывания воздуха благодаря опусканию мускулистого дна ротовой полости и проталкиванию его в легкие вследствие поднятия дна. Таким образом, дыхание наземных амфибий является актом, осуществляемым по типу нагнетательного насоса, преобладающего у низших рыб. Непосредственной основой, на которой он развивается, является механизм дыхания постоянножаберных амфибий. Этот последний, наблюдаемый, например, у Necturus, должен был развиться у отдаленных рыбообразных предков амфибий. Из него уже развился более сложный тип дыхания наземных - Anura.
У безлегочных саламандр сильно развит газообмен внутриротовой и глоточной полости, совершающийся при помощи частых, до 120-170 колебаний в минуту диафрагмы рта (у лягушек их 30).
Вообще следует сказать, что легочное дыхание у амфибий в целом является вспомогательным способом дыхания. В этом также имеется указание и па его филогенетическое происхождение.
Дыхание современных амфибий ни в коем случае не могло быть источником развития дыхания высших Tetrapoda (дыхания при помощи поднятия ребер, расширения грудной клетки и насасывания таким образом воздуха). Последний тип мог возникнуть, во всяком случае наметиться у древнейших вымерших амфибий, имевших длинные ребра.
Уменьшение числа жабр.
Увеличение дыхательной поверхности за счет образования жаберных лепестков.
Образование жаберных капилляров.
У ланцетника боковые стенки глотки пронизаны многочисленными (до 150 пар) косо расположенными жаберными щелями. К межжаберным перегородкам подходят приносящие жаберные артерии, а отходят выносящие жаберные артерии. Когда вода омывает межжаберные перегородки, происходит газообмен между проходящей водой и кровью, которая течет по тонким сосудам перегородок. Жаберные артерии на капилляры не разветвляются. Кроме того, кислород проступает в организм животного через капилляры кожи.
У первичноводных позвоночных животных (бесчелюстные и рыбы), как и у низших хордовых, образуются жаберные щели, соединяющие полость глотки с внешней средой. У круглоротых, из выстилающей жаберные щели энтодермы, формируются жаберные мешки (у рыб жабры развиваются из эктодермы). Внутренняя поверхность мешков покрыта многочисленными складками – жаберными лепестками, в стенках которых ветвится густая сеть капилляров. Мешок внутренним узким каналом открывается в глотку (у взрослых миног – в дыхательную трубку), а наружным – на боковой поверхности тела животного. У миксин от 5 до 16 пар жаберных мешков, у семейства бделлостомовые каждый из них открывается наружу самостоятельным отверстием, а у семейства миксиновые все наружные жаберные ходы на каждой стороне сливаются в один канал, который открывается наружу одним отверстием, расположенным далеко сзади. У миног 7 пар жаберных мешков, каждый из которых открывается наружу самостоятельным отверстием. Дыхание осуществляется путем ритмичных сжатий и расслаблений мышечной стенки жаберной области. У непитающихся миног вода поступает в дыхательную трубку из ротовой полости, затем омывает лепестки жаберных мешков, обеспечивая газообмен, и удаляется через наружные жаберные ходы. У питающихся круглоротых вода поступает и выводится через наружные отверстия жаберных мешков.
Дыхательная система рыб имеет специализированные органы газообмена – эктодермальные жабры, которые либо расположены на межжаберных перегородках, как у хрящевых рыб, либо непосредственно отходят от жаберных дуг, как у костных рыб. Обмен газов в жабрах позвоночных построен по типу «противоточных систем»: при встречном движении кровь контактирует с богатой кислородом водой, что обеспечивает ее эффективное насыщение. Увеличение поверхности поглощения кислорода благодаря образованию жабр сопровождалось уменьшением числа жаберных щелей у позвоночных по сравнению с низшими хордовыми. У цельноголовых (из хрящевых рыб) намечается редукция межжаберных перегородок и образуется кожистая жаберная крышка, прикрывающая снаружи жабры. У костных рыб в жаберной крышке появляется костный скелет, а межжаберные перегородки редуцируются, что способствует более интенсивному омыванию водой жаберных лепестков. Наряду с газообменом жабры рыб участвуют в водном и солевом обмене, в выведении из организма аммиака и мочевины. В качестве добавочных органов дыхания у отдельных групп рыб функционируют кожа, плавательный пузырь, надглоточные лабиринты и специализированные участки кишечной трубки. У двоякодышащих и многоперообразных рыб появляются органы воздушного дыхания – легкие. Легкие возникают как парные выросты брюшной части глотки в области последней жаберной щели и коротким каналом связаны с пищеводом. Стенки этого выроста тонкие и обильно снабжаются кровью.
Направления эволюции легочного типа дыхания
Появление и дифференцировка дыхательных путей.
Дифференцировка легкого и увеличение дыхательной поверхности.
Развитие вспомогательных органов (грудной клетки).
У земноводных в поглощении кислорода и выделении углекислоты участвуют: у личинок – кожа, наружные и внутренние жабры, у взрослых – легкие, кожа и слизистая оболочка ротоглоточной полости. У некоторых видов хвостатых земноводных (сирен, протеев) и у взрослых сохраняются жабры и недоразвиваются или редуцируются легкие. Соотношение легочного и другого типов газообмена неодинаково: у видов влажных местообитаний в газообмене доминирует кожное дыхание, у обитателей сухих мест большая часть кислорода поступает через легкие, но кожа играет существенную роль в выделении углекислого газа. Дыхательная система взрослых амфибий включает ротоглоточную, гортанно-трахейную полости и мешковидные легкие, стенки которых оплетены густой сетью капилляров. У бесхвостых земноводных имеется общая гортанно-трахейная камера, у хвостатых она разделяется на гортань и трахею. В гортани появляются черпаловидные хрящи, которые поддерживают ее стенку и голосовые связки. Легкие хвостатых амфибий представляют собой два тонкостенных мешка, не имеющих перегородок. У бесхвостых внутри легочных мешков на стенках имеются перегородки, которые увеличивают поверхность газообмена (легкие ячеистые). У земноводных нет ребер, и акт дыхания происходит путем нагнетания воздуха при вдохе (за счет увеличения, а затем уменьшения объема ротоглоточной полости) и выталкивания воздуха при выдохе (за счет эластичности стенок легких и брюшной мускулатуры).
У рептилий отмечается дальнейшая дифференцировка дыхательных путей и значительное увеличение функциональной поверхности газообмена в легких. Воздухоносные пути подразделяются на носовую полость (она объединена с ротовой полостью, но у крокодилов и черепах эти полости разделены костным небом), гортань, трахею и два бронха. Стенки гортани поддерживают парные черпаловидные и непарный перстневидный хрящи. У ящериц и змей внутренние стенки легочных мешков имеют складчатое ячеистое строение. У черепах и крокодилов сложная система перегородок вдается во внутреннюю полость легкого настолько глубоко, что легкое приобретает губчатое строение. Формируется грудная клетка: ребра подвижно соединены с позвоночником и грудиной, развиваются межреберные мышцы. Акт дыхания осуществляется благодаря изменению объема грудной клетки (реберный тип дыхания). У черепах сохраняется ротоглоточный тип нагнетания воздуха. У водных черепах в воде дополнительными органами дыхания служат богатые капиллярами выросты глотки и клоаки (анальные пузыри). Кожное дыхание у рептилий отсутствует.
У птиц воздухоносные пути представлены носовой полостью, гортанью, которая поддерживается черпаловидными и перстневидным хрящами, длинной трахеей и системой бронхов. Легкие небольшие, плотные и мало растяжимые приращены к ребрам по бокам позвоночного столба. Первичные бронхи образуются при разделении нижней части трахеи и входят в ткань соответствующего легкого, где распадаются на 15–20 вторичных бронхов, большинство которых заканчиваются слепо, а часть сообщается с воздушными мешками. Вторичные бронхи связаны между собой более мелкими парабронхами, от которых отходит множество тонкостенных ячеистых бронхиол. Оплетенные кровеносными сосудами бронхиолы образуют морфофункциональную структуру легкого. С легкими птиц связаны воздушные мешки – прозрачные эластичные тонкостенные выросты слизистой оболочки вторичных бронхов. Объем воздушных мешков примерно в 10 раз превышает объем легких. Они играют очень важную роль в осуществлении своеобразного дыхательного акта птиц: в легкие как при вдохе, так и при выдохе поступает воздух с высоким содержанием кислорода – «двойное дыхание». Помимо интенсификации дыхания воздушные мешки предотвращают перегрев организма при интенсивном движении. Повышение внутрибрюшного давления при выдохе способствует дефекации. Ныряющие птицы, увеличивая давление в воздушных мешках, могут уменьшать объем и тем самым увеличивать плотность, что облегчает погружение в воду. Кожное дыхание у птиц отсутствует.
У млекопитающих наблюдается дальнейшая дифференцировка дыхательных путей. Образуется носовая полость, носоглотка, вход в гортань прикрывает надгортанник (у всех наземных позвоночных кроме млекопитающих гортанная щель замыкается специальной мускулатурой), в гортани появляется щитовидный хрящ, далее идет трахея, которая разветвляется на два бронха, идущие в правое и левое легкое. В легких бронхи многократно ветвятся и заканчиваются бронхиолами и альвеолами (число альвеол от 6 до 500 млн.), это значительно увеличивает дыхательную поверхность. Газообмен происходит в альвеолярных ходах и альвеолах, стенки которых густо оплетены кровеносными сосудами. Морфофункциональной единицей легкого млекопитающих является легочной ацинус, который образуется в результате ветвления терминальной бронхиолы. Формируется грудная клетка, которая отделяется диафрагмой от брюшной полости. Число дыхательных движений от 8 до 200. Дыхательные движения осуществляются двумя способами: за счет изменения объема грудной клетки (реберное дыхание) и за счет деятельности диафрагмальной мышцы (диафрагмальное дыхание). У высших млекопитающих развито кожное дыхание через систему кожных капилляров, которое играет большую роль в газообмене.
Совокупность процессов, обеспечивающих в организме потребление O 2 и выделение CO 2 , называется дыханием . Различают процессы внешнего и внутреннего дыхания. Внешнее дыхание обеспечивает обмен газов между организмом и внешней средой, внутреннее дыхание - потребление O2 и выделение CO 2 клетками организма.
Фактором, обеспечивающим диффузию газов через дыхательные поверхности, является разность их концентраций. Движение растворенных газов происходит в направлении из области с их высокой концентрацией в область низкой концентрации.
У мелких организмов газообмен, как правило, осуществляется диффузно всей поверхностью тела (или клетки). У более крупных животных газы транспортируются к тканям либо непосредственно (трахейная система насекомых), либо с помощью специальных транспортных средств (кровь, гемолимфа).
Количество кислорода, поступающее в ткани животного, зависит от площади дыхательной поверхности и разности концентрации кислорода на них. Поэтому во всех органах дыхании наблюдается разрастание дыхательного эпителия. Для поддержания же высокого градиента диффузии кислорода на обменной мембране необходимо движение среды (вентиляции). Оно обеспечивается дыхательными ритмическими движениями всего тела животного (малощетинковый червь трубочник, пиявки) либо определенных его участков (ракообразные), а также работой ресничного эпителия (моллюски, ланцетник).
Ряд достаточно крупных животных не имеет специализированных органов дыхания. У них газообмен осуществляется через влажные кожные покровы, снабженные обильной сетью кровеносных сосудов (дождевой червь). Кожное дыхание в качестве дополнительного характерно для животных, обладающих специализированными органами дыхания. Например, у угрей, имеющих жабры, потребность в кислороде на 60% обеспечивается за счет кожного дыхания, у лягушек, имеющих легкие, эта величина составляет более 50 %.
Органами дыхания в водной среде являются жабры, в наземно-воздушной - легкие и трахеи.
Жабры представляют собой органы, расположенные вне полости тела в виде эпителиальных поверхностей, пронизанных густой сетью кровеносных капилляров. Жаберное дыхание свойственно многощетинковым кольчатым червям, большинству моллюсков, ракообразным, рыбам, личинкам земноводных. Наиболее эффективно жаберное дыхание у рыб. В его основе лежит явление противотока : кровь в капиллярах жаберных лепестков течет в направлении, противоположном току волы, омывающей жабры.
Легкие , как правило, являются внутренними органами и защищены от высыхания. Различают два их типа: диффузионные и вентиляционные . В легких первого типа газообмен осуществляется только путем диффузии. Такие легкие имеют относительно небольшие животные: легочные моллюски, скорпионы, пауки. Вентиляционные легкие имеют только наземные позвоночные.
Усложнение строения легких в ряду от земноводных к млекопитающим связано с возрастанием площади дыхательного эпителия. Так, у земноводных 1 см 3 легочной ткани имеет общую газообменную поверхность 20 см 2 . Аналогичный показатель для эпителия легких человека равен 300 см 2 .
Одновременно с увеличением дыхательной поверхности происходит совершенствование механизма вентиляции легких, которая, начиная с пресмыкающихся, осуществляется за счет изменения объема грудной клетки, а у млекопитающих - с участием мышц диафрагмы. Эти приспособления позволили теплокровным (птицам и млекопитающим) резко повысить интенсивность метаболизма.
Третий тип органов дыхания - трахеи . Они представляют собой заполненные воздухом тонкостенные, ветвящиеся неспадающиеся впячивания внутрь тела. Трахеи сообщаются с наружной средой отверстиями в кутикуле - дыхальцами. У насекомых их чаще всего 12 пар: 3 пары на груди и 9 пар на брюшке. Дыхальца могут закрываться либо открываться в зависимости от количества кислорода. При высокой степени развития трахейной системы (у насекомых) ее многочисленные разветвления оплетают все внутренние органы и непосредственно обеспечивают газообмен в тканях. Принципиальное отличие трахейного дыхания от легочного и жаберного заключается в том, что оно не нуждается в участии крови как транспортного посредника в газообмене.
Трахейная система способна поддерживать достаточно высокий уровень тканевого дыхания, обеспечивая тем самым высокую физиологическую активность насекомого.
Вентиляция трахей у насекомых в отсутствие полета осуществляется чаще всего ритмическими сокращениями брюшка, в при полете усиливается движениями груди.
Водные личинки некоторых насекомых дышат при помощи трахейных жабер . В этом случае трахейная система лишена дыхалец т.е. она замкнута и заполнена воздухом. Ветви замкнутой трахейной системы заходят в «жабры» - придатки с большой поверхностью и тонкой кутикулой, позволяющей осуществлять газообмен между водой и воздухом трахейной системы. Такие трахейные жабры есть, например, у личинок поденок. У личинок некоторых стрекоз трахейные жабры расположены в полости прямой кишки, и насекомое вентилирует их, набирая воду внутрь кишки и выталкивая ее обратно.
Жаберный аппарат у хордовых эволюционировал в направлении образования жаберных лепестков. В частности, у рыб развилось 4-7 жаберных мешков, являющихся щелями между жаберными дужками и содержащими большое количество лепестков, которые пронизаны капиллярами (рис. 190). У рыб в дыхании участвует также воздушный пузырь.[ ...]
Жаберное дыхание является типичным водным дыханием. Физиологическое назначение жабр - снабжение организма кислородом. Они передают кислород из внешней среды в кровь.[ ...]
Кожное дыхание как самое первичное в филогенезе и онтогенезе затем сменяется специальным, жаберным дыханием, но все же известную» роль продолжает играть до конца жизни рыбы.[ ...]
Органы дыхания. Жабры суть органы дыхания. Они лежат по обеим сторонам головы. Основой их служат жаберные дуги. В громадном большинстве случаев у наших пресноводных рыб, за исключением только миног, жабры покрыты снаружи крышками, и полость их сообщается с полостью рта. На жаберных дугах расположены двурядно жаберные пластинки. Каждая жаберная пластинка продолговатой, заостренной, языкообразной формы, имеет в основании своем хрящеватую тычинку, заключенную в костяной чехлик и достигающую до ее свободного конца. Вдоль внутреннего края жаберной пластинки проходит веточка жаберной артерии, приносящей венозную кровь, а вдоль наружного края - веточка жаберной вены, отводящей артериальную кровь. От них отходят волосные сосуды. По обеим плоским сторонам жаберной пластинки находятся листообразные пластиночки, которые и служат собственно для дыхания или обмена газов. Если на жаберной дуге находится только один ряд пластинок, то таковая называется полу жаб рой.[ ...]
У бычков дыхание во влажном воздухе обеспечивается кожей головы, ротовой и жаберной полостью. Слизистая оболочка этих полостей хорошо снабжается кровеносными сосудами. Воздух забирается ртом, кислород поглощается в ротовой или жаберной полости, а оставшийся газ выбрасывается обратно через рот. Интересно, что у многих бычков нет плавательного пузыря, и для воздушного дыхания приспособлены другие органы.[ ...]
У ряда рыб жаберное дыхание на ранних стадиях развития не удовлетворяет полностью потребности организма. Вследствие этого развиваются добавочные органы (подкишечная, верхняя хвостовая и спинная вены), которые служат значительным дополнением к жаберному дыханию. С развитием и совершенствованием жаберного дыхания эмбриональное дыхание постепенно редуцируется.[ ...]
Кроме частоты дыхания наблюдаются изменения и в глубине дыхания. Рыба в некоторых случаях (при малом Р02, повышенной температуре, повышенном содержании С02 в воде) очень часто дышит. Сами дыхательные движения небольшие. Такое поверхностное дыхание особенно легко наблюдается при повышенной температуре. В некоторых случаях рыба делает глубокое дыхание. Рот и жаберные крышки широко открываются и закрываются. При поверхностном дыхании дыхательный ритм велик, при глубоком - мал.[ ...]
Наблюдая за ритмом дыхания рыб, М. М. Воскобойников пришел к выводу, что прохождение воды в одном направлении через рот, жаберные лепестки и жаберные отверстия обеспечивается работой жаберных крышек и особым положением жаберных лепестков.[ ...]
По мере становления жаберного типа дыхания лосось легче использует кислород, если даже последний находится в малой концентрации (снижение пороговой концентрации Ог).[ ...]
Соотношение основного дыхания и дополнительного меняется у разных рыб. Даже у вьюна кишечное дыхание из дополнительного превратилось в почти равное жаберному дыханию. Вьюн все же нуждается в. кишечном дыхании, даже если он находится в хорошо аэрированной воде. Время от времени он поднимается на поверхность и заглатывает воздух, а затем опять опускается на дно. Если, например, у окуня или карпа при недостатке кислорода дыхательный ритм учащается, то вьюн в. подобных условиях не учащает ритм дыхания, а более интенсивно использует кишечное дыхание.[ ...]
Вода прокачивается через жаберную полость с помощью движения ротового аппарата и жаберных крышек. Поэтому частоту дыхания у рыб определяют по количеству движений жаберных крышек. На ритм дыхания рыб в первую очередь влияет содержание в воде кислорода, а также концентрация диоксида углерода, температура, pH и т. д. Причем чувствительность рыб к недостатку кислорода (в воде и крови) значительно выше, чем к избытку диоксида углерода (гиперкапния). Например, при 10 °С и нормальном содержании кислорода (4,0-5,0 мг/л) форель совершает 60-70, карп -30-40 дыхательных движений в минуту, а при 1,2 мг 02/л частота дыхания увеличивается в 2-3 раза. Зимой у карпа ритм дыхания резко замедляется (до 3-4 дыхательных движений в минуту).[ ...]
При открытом рте и закрытых жаберных крышках зода входит в ротовую полость, проходит между жаберными лепестками в жаберную полость. Это - вдох. Затем рот закрывается, а жабернай крышка приоткрывается и вода выходит наружу. Это - выдох. Рассмотрение указанного процесса в деталях привело к двум разным представлениям о механизме дыхания.[ ...]
У некоторых рыб для воздушного дыхания приспособлены глотка и жаберная полость.[ ...]
Жабры являются основным органом дыхания у большинства рыб. Однако можно привести примеры, когда у некоторых рыб роль жаберного дыхания уменьшена, а роль других органов в процессе дыхания увеличена. Поэтому ответить на вопрос, чем дышит рыба в данный момент, не всегда можно. Значительно расширив таблицу Бете, мы приводим соотношения разных форм дыхания у рыб в нормальных условиях (табл. 85).[ ...]
Угнетающее действие избытка С02 на жаберное дыхание и стимулирование легочного дыхания у двоякодышащих рыб отмечались неоднократно . Переход двоякодышащих рыб с водного дыхания на воздушное сопровождается снижением артериального р02 и повышением рС02 . Особо следует отметить, что стимуляция воздушного дыхания и угнетение водного у двоякодышащих рыб происходит под влиянием снижения уровня 02 в воде и повышения уровня С02 . Правда, при гипоксии у двоякодышащих рыб ((Чеосегагоскк) усиливается как легочное, так и жаберное дыхание, а при гиперкапнии -только легочное. Любопытно, что при совместном действии гипоксии и гиперкапнии вентиляция легких возрастает, а жабр снижается . По мнению авторов, хеморецепторы локализованы в области жабр или в выносящих жаберных сосудах.[ ...]
Недоразвитость или полное отсутствие жаберной крышки затрудняет дыхание и приводит к заболеванию жабр. Косое рыло мешает приему пищи. Выгнутая спина и мопсовидность головы приводят к значительному отставанию в росте.[ ...]
Наиболее распространенный тип кишечного дыхания тот, при кото- ром воздух прогоняется через кишечник, и в средней или задней его части происходит газообмен (вьюновые, некоторые сомовые). При другом типе, например у Hippostomos и Acarys, воздух после пребывания некоторого времени в кишечнике не выходит через анус, а выдавливается обратно в полость рта и затем выбрасывается наружу через жаберные щели. Этот тип кишечного дыхания принципиально отличается от первого; впоследствии у некоторых рыб он развился в легочное дыхание.[ ...]
Более сложное приспособление для воздушного дыхания представляет собой наджаберный орган. Наджаберный орган имеется у ОрЫ-ocephalus (змееголова), живущего в р. Амур, у Luciocephalus, у Anabas и др. Этот орган образован выпячиванием глотки, а не собственно жаберной полости, как у лабиринтовых рыб.[ ...]
Дыхательные движения, дыхательный ритм. У рыб жаберная крышка периодически открывается и закрывается. Эти ритмичные движения жаберной крышки давно известны как дыхательные движения. Однако правильное понимание процесса дыхания было достигнуто сравнитель-но недавно.[ ...]
Совершенно очевидно, что интенсивность кожного дыхания есть выражение приспособленности рыбы к жизни в условиях кислородной недостаточности, когда жаберное дыхание не в состоянии обеспечить организм кислородом в нужном количестве.[ ...]
Наблюдается общее правило: с развитием воздушного дыхания происходит уменьшение жаберного (Суворов). Анатомически это выражается в укорочении жаберных лепестков (у Polypterus, Ophiocephalus, Arapaima, Electrophorus) или в исчезновении целого ряда лепестков (у Monopterus, Amphipnous и у двоякодышащих). У протоптеруса, например, на первой и второй дугах лепестки почти совсем отсутствуют, а у лепидозирена жаберные лепестки слабо развиты.[ ...]
У рыб теплых вод имеется приспособление для воздушного дыхания в виде лабиринта. Лабиринтовый орган образован выпячиванием собственно жаберной полости и иногда (как у АпаЬаз), снабжен собственной мускулатурой. Внутренняя поверхность «лабиринтовой полости» имеет разнообразные искривления благодаря изогнутым костным пластиночкам, покрытым слизистой’оболочкой. К поверхности «лабиринтовой полости» подходит много кровеносных сосудов и капилляров. Кровь к ним попадает из ветви четвертой приносящей жаберной артерии. Кровь, насыщенная кислородом, идет в спинную аорту. Воздух, захватываемый рыбой в рот, попадает из полости рта в лабиринт и отдает там кислород в кровь.[ ...]
В недавнее время более обстоятельные исследования кожного дыхания на 15 видах рыб провела С. В. Стрельцова (1949). Она определяла как общее дыхание, так и специально кожное. Жаберное дыхание выключалось путем накладывания герметической резиновой маски на жабры. Такая методика позволила ей определить долю участия кожного дыхания в общем дыхании рыбы. Оказалось, что эта величина у разных рыб очень различна и связана с образом жизни и экологией рыб.[ ...]
Опытами было показано, что V, VII, IX и X пары головных нервов необходимы для нормального дыхания. Ветви от них иннервируют верхнюю челюсть (V пара), жаберную крышку (VII пара) и жабры (IX и X пары).[ ...]
Пракгачески у всех круглоротых и рыб имеется «морфофункциональный резерв» повышения мощности дыхания в виде некоторых «взбмгочшх» газообменных структур. Экспериментально установлено, что в нормальных условиях у рыб функционирует не более 60 % жаберных лепестков. Остальные включаются лишь в условиях наступающей гипоксии или при возрастании потребности в кислороде, например при повышении скорости плавания.[ ...]
В личиночной стадии (головастики) земноводные имеют большое сходство с рыбами: у них сохраняется жаберное дыхание, имеются плавники, двухкамерное сердце и один круг кровообращения. Для взрослых форм характерны трехкамерное сердце, два круга кровообращения, две пары конечностей. Появляются легкие, но развиты они слабо, поэтому дополнительный газообмен происходит через кожу (рис. 81). Земноводные обитают в теплых, влажных местах, особенно распространены в тропиках, где они наиболее многочисленны.[ ...]
Личинок и мальков осетровых рыб перевозят в первые два дня после вылупления из икры до перехода на жаберное дыхание, так как при жаберном дыхании требуется больше кислорода. Насыщение воды кислородом должно быть не ниже 30 % нормального насыщения. При температуре воды 14-17 °С и постоянной аэрации плотность посадки в зависимости от массы личинок можно довести до 200 шт. на 1 л воды.[ ...]
В возрасте 15 суток личинка имеет увеличенные подкишечные «вены, которые оплетают кишечник (уже выполняющий функцию дыхания), и грудной плавник с густо разветвленными сосудами. В возрасте 57 дней у личинки наружные жабры сократились и полностью закрыты жаберной крышкой. Все. плавники, кроме преанального, хорошо снабжены сосудами. Эти плавники служат органами дыхания (ри£.-67).[ ...]
В проверочной тщательно выполненной работе на том же виде рыб - на ручьевой форели было показано, что уже при pH 5,2 происходит гипертрофия слизистых клеток жаберного эпителия, а на жабрах накапливается слизь. В дальнейшем с увеличением кислотности воды до 3,5 отмечено разрушение жаберного эпителия и его отторжение от опорных клеток . Накопление слизи на жабрах в период, когда дыхание особенно затруднено, отмечено и у других видов лососевых рыб .[ ...]
Необходимо увеличить рОг, при котором идет образование НЬ02. Большей частью у рыб усиливается жаберное дыхание и сердечный ритм. При этом происходит не только поддержание р02 на более высоком уровне, но и снижение рСОг. Однако этого организм может достигнуть только в определенных границах температуры, так как в водоеме вода насыщена кислородом меньше при повышенной температуре, чем при пониженной. В лабораторных условиях и при перевозках живей рыбы в замкнутых сосудах состояние рыб может быть улучшено тем; что с повышением температуры увеличивают РОг в воде искусственно, путем аэрации.[ ...]
Наджаберный и лабиринтовый органы встречаются у змееголова и у тропических рыб (петушки, гурами, макроподы). Они представляют собой мешкообразные выпячивания жаберной полости (лабиринтовый орган) или глотки (наджаберный орган) и предназначены в основном для воздушного дыхания.[ ...]
У европейского горчака сосуды дыхательной сети достигают большего развития, чем у других наших карповых рыб. Это результат приспособления организма к жизни в жаберной полости моллюсков на ранних стадиях развития в плохих условиях кислородного режима. С переходом к жизни в воде все эти приспособления пропадают и остается только развитое жаберное дыхание.[ ...]
Рыбы подразделяют на хрящевых и костистых. Средой обитания рыб являются водоемы, что сформировало особенности их тела и создало плавники как органы передвижения. Дыхание жаберное, а сердце двухкамерное и один круг кровообращения.[ ...]
По мнению Р. Ллойда, ведущим моментом при этом является увеличение тока воды, проходящей через жабры, и, как следствие этого, возрастание количества яда, достигающего поверхности жаберного эпителия с последующим проникновением в организм. Причем концентрация яда на поверхности жаберного эпителия определяется не только концентрацией яда в основной массе раствора, но и скоростью дыхания. Добавим к этому, что согласно данным, полученным М. Шепардом , с понижением концентрации кислорода в воде содержание гемоглобина в крови увеличивается и, что особенно важно, увеличивается скорость циркуляции крови через жабры.[ ...]
Между п[ очим, той же способностью объясняли случаи жизни кгрпов с заросшим ртом. И здесь исследования показали, что та£ие карпы влачат некоторое время свое существование, приспособившись вбирать в себя воду для дыхания и вместе с нею некоторое количество рачков через жаберные отверстия.[ ...]
Для хордовых характерно также наличие нервного пучка в виде трубки над хордой и пищеварительной трубки под хордой. Далее, для них характерно наличие в зародышевом состоянии или в течение всей жизни многочисленных жаберных щелей, открывающихся наружу из глоточного района пищеварительной трубки и являющихся органами дыхания. Наконец, для них характерно расположение сердца или замещающего его сосуда на брюшной стороне.[ ...]
Обобщая имеющиеся сегодня многочисленные экспериментальные данные по влиянию на рыб различной экологии длительного или краткосрочного дефицита кислорода, можно сделать ряд общих выводов. Первичная реакция рыб на гипоксию - это усиление дыхания за счет увеличения его частоты или глубины. Объем жаберной вентиляции при этом резко возрастает. Частота сердечных сокращений падает, ударный объем сердца увеличивается, вследствие чего объем кровотока остается постоянным. В процессе развития гипоксии потребление кислорода вначале несколько увеличивается, затем возвращается к норме. При углублении гипоксии эффективность поглощения кислорода начинает снижаться, в то время как потребление кислорода тканями повышается, что создает дополнительные трудности для рыб в обеспечении кислородного запроса в условиях его пониженного содержания в воде. Напряжение кислорода в артериальной и венозной крови, утилизация кислорода из воды, эффективность его переноса и эффективность оксигенации крови снижаются .[ ...]
Запись электрокардиограммы проводится следующим образом. Электроды, напаянные на тонкие гибкие проводники, вводят: один- в область сердца на вентральной стороне туловища, а другой - между спинным плавником и головой на дорсальной стороне. Для записи частоты дыхания электроды вводятся в жаберную крышку и в рострум. Запись частоты дыхания и ритма сердечных сокращений можно вести одновременно через два самостоятельных жанала электрокардиографа или любого другого прибора (например, двухканального электроэнцефалографа). Рыба при этом может находиться как в свободном состоянии в аквариуме, так и в фиксированном. Запись электрокардиограммы выполнима только в условиях полной экранировки воды аквариума. Экранировка может быть осуществлена двумя путями: погружением в.воду пластинки из оцинкованного железа или припаи-ванием ко дну аквариума проводника. Если аквариум плексигласовый, его следует установить на лист железа.[ ...]
Сравнивая эти данные для молоди с данными Купциса для взрослой плотвы, легко видеть, что пороговая величина у молоди плотвы на 49-й день после вылупления весьма близка к пороговой величине для взрослой (соответственно 1 и 0,6-1 мг/л). Следовательно, после установления жаберного дыхания способность использовать кислород быстро достигает своего предела.[ ...]
Существенную роль в выведении избытка солей играют жабры. Если двухвалентные ионы в значительном количестве выводятся через почки и пищеварительный тракт, то одновалентные (главным образом № и СГ) экскретируются почти исключительно через жабры, выполняющие у рыб двойную функцию - дыхания и выделения. В жаберном эпителии есть особые крупные бокаловидные клетки, содержащие большое количество митохондрий и хорошо развитый эвдоплазмати-ческий ретикулум. Эти «хлоридные» (или «солевые») клетки расположены в первичных жаберных лепестках и в отличие от дыхательных клеток связаны с сосудами венозной системы. Перенос ионов через жаберный эпителий имеет характер активного транспорта и идет с затратой энергии. Стимулом экскреторной деятельности хлоридных клеток является повышение осмолярности крови.[ ...]
Взвешенные твердые частицы склонны к образованию нестабильных или устойчивых суспензий и включают как неорганические, так и органические компоненты. При повышении их содержания ухудшается пропускание света, снижается активность фотосинтеза, ухудшается внешний вид воды и может нарушиться жаберное дыхание. По мере того, как твердые частицы оседают на дно, уменьшается активность придонных флоры и фауны.[ ...]
В онтогенезе рыб наблюдается определенная последовательность роли отдельных кислородвоспринимающих поверхностей: икринка севрюги дышит всей поверхностью; у эмбриона поступление кислорода происходит преимущественно через густую сеть капилляров на желточном мешке; после выклева, примерно на 5-й день, появляется жаберное дыхание, которое потом становится главным.[ ...]
Вьюн поднимается на поверхность воды заглатывать воздух при: t= 10° 2-3 раза в час, а при 25-30° уже 19 раз. Если воду прокипятить, т. е. уменьшить Р02, то вьюн поднимается на поверхность при t = 25-2,7°’ один раз в час. При t=5° в проточной воде он йе поднимался на поверхность в течение 8 часов. В этих опытах достаточно ясно показано, что-кишечное дыхание, являющееся дополнением к жаберному, вполне удовлетворительно справляется со своей функцией при малых запросах организма в 02 (при t = 5°) или при высокой концентрации кислорода в окружающей среде.(проточная вода). Но жаберного дыхания недостаточно, если обмен в организме повышен (t == 25-30°) или же сильно уменьшилось Р02 в среде (прокипяченная вода). В этом случае дополнительно включается кишечное дыхание, и вьюн получает нужное количество кислорода.[ ...]
В девоне климат был резко континентальным, засушливым, с резкими колебаниями температуры в течение суток и по сезонам, появились обширные пустыни и полупустыни. Наблюдались и первые оледенения. В этот период большого расцвета достигли рыбы, заселившие моря и пресные воды. В то время многие наземные водоемы высыхали в летний период, промерзали зймой, и рыб, населявших их, могли спасти два пути: зарывание в ил или миграция в поисках воды. По первому пути пошли двоякодышащие рыбы, у которых наряду с жаберным развилось легочное дыхание (легкое развилось из плавательного пузыря). Их плавники имели вид лопастей, состоящих из отдельных костей с прикрепленными к ним мышцами. С помощью плавников рыбы могли ползать по дну. Кроме того, они тоже могли иметь легочное дыхание. Кистеперые рыбы дали начало первым земноводным - стегоцефалам. На суше в девоне появляются первые леса из гигантских папоротников, хвощей и плаунов.[ ...]
Из общих клинических изменений у рыб отмечаются: угнетение общего состояния, подавление и извращение реакций на: внешние раздражения; потемнения, бледность, гиперемия и кровоизлияния на кожных покровах тела; ерошение чешуи; нарушение чувства равновесия, ориентации, координации движений и согласованной работы плавников; конъюнктивиты, кератиты» катаракты, изъязвления роговицы, пучеглазие, потеря зрения; полный или частичный отказ от приема корма; припухание брюшка (острые случаи отравлений); изменение ритма дыхания и амплитуды колебания жаберных крышек; периодические судороги мышц туловища, тремор жаберных крышек и грудных плавников. При хронической интоксикации развиваются признаки нарастающего истощения. При тяжелых процессах развивается: токсическая водянка. При летальном исходе отравленные рыбы: с поверхности воды опускаются на дно, у них развивается кома, дыхание становится поверхностным, затем останавливается - наступает смерть.[ ...]
Менее ясна локализация периферических рецепторов, воспринимающих изменения в содержании С02, и пути проведения импульсов с этих рецепторов в дыхательный центр. Так, например, после перерезки IX и X пар черепных нервов, иннервирующих жабры, импульсы сохранялись в ослабленном виде. У двоякодышащих рыб отмечено угнетение жаберного дыхания с увеличением рС02 в воде, которое может быть снято атропином. Эффект угнетения легочного дыхания под влиянием избытка двуокиси углерода у этих рыб не отмечен, что дает основание предположить наличие в области жабр чувствительных к С02 рецепторов .
