дыхательная система амфибий - газообмен, организация, воздух и бронхи

Вся электронная библиотека      Поиск по сайту


 

 

Курс биологии для поступающих в вузы

 

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА АМФИБИЙ

 

 

Смотрите также:

История науки

 

История медицины

 

Медицинская библиотека

 

Микробиология

 

Физиология человека

 

Внутренние болезни

 

Ботаника

 

Необычные растения

 

Жизнь зелёного растения

 

Лекарственные растения

 

Необычные деревья

 

Мхи

 

Лишайники

 

Древние растения

Дыхательная система амфибий принципиально отличается от дыхательной системы рыб и, что самое главное, обеспечивает газообмен в воздушной среде. Жаберное дыхание у большинства видов имеется только у личинок, постоянно обитающих в воде, но невозможно у взрослых форм, поскольку низкая влажность воздуха исключает газообмен через наружные тонкостенные жабры - они бы просто засохли.

 

Организация дыхательной системы амфибий является наиболее простой среди наземных позвоночных. Анатомически она включает в себя ротоглоточную полость (верхние воздухоносные пути) и гортанно-трахеальную полость (нижние пути), которая непосредственно переходит в мешковидные легкие. Гортань сообщается с глоткой через гортанную щель, которую с боков ограничивают складки слизистой оболочки - голосовые связки, натянутые между парными черпаловидными хрящами (эти хрящи окружают гортанную щель). Голосовые связки участвуют в голосообразовании, когда вибрируют под действием воздуха, выходящего из легких. Очень просто устроенные легкие имеют вид тонкостенных мешков с ячеистой внутренней поверхностью (за счет небольших выростов стенок органа). Стенки легких оплетены кровеносными сосудами, которые приносят венозную кровь, а уносят артериальную, насыщенную кислородом.

Органом воздушного дыхания у всех наземных позвоночных является легкое, поверхность газообмена которого располагается не снаружи (как в жабрах), а внутри тела, поэтому функциональная поверхность не высыхает. Легкое в процессе эмбрионального развития образуется как слепой вырост переднего (глоточного) отдела пищеварительной трубки, поэтому и во взрослом состоянии остается связанным с глоткой. Воздух в легкое доставляется по системе воздухоносных трубочек - воздухоносных (дыхательных) путей, которые связывают легкое, расположенное внутри тела животного, с окружающим атмосферным воздухом. Эти же трубочки служат для удаления из легкого использованного воздуха. Воздухоносные пути, которые сообщают глотку с окружающей средой, называются верхними путями - это носовая полость и часть глотки (носоглотка и ротоглотка); пути, по которым воздух движется от глотки к месту непосредственного газообмена, называются нижними путями - это гортань, трахея и система ветвящихся бронхов (бронхиальное дерево).

 

Таким образом, дыхательная система у наземных позвоночных амфибий анатомически и функционально подразделяется на два отдела - систему воздухоносных путей и респираторный отдел. Воздухоносные пути осуществляют двусторонний транспорт воздуха, но не участвуют в самом газообмене, респираторный отдел осуществляет газообмен между внутренней средой организма (кровью) и атмосферным воздухом.

Однако воздух и кровь представляют собой разные агрегатные состояния вещества - газ и жидкость, следовательно, непосредственный обмен веществами между ними затруднен. Поэтому кислород воздуха вначале растворяется в жидкости, которая тонкой пленкой выстилает снаружи функциональную поверхность респираторного отдела (дыхательный, или респираторный, эпителий), а после этого свободно диффундирует в кровь. То же самое происходит и с углекислым газом, но в обратном направлении - он из крови диффундирует в поверхностную жидкость, после чего переходит в воздух. Таким образом, газообмен идет пассивно в соответствии с градиентом концентрации, т. е. из области с высокой концентрацией в область с низкой концентрацией.

Для увеличения влажности воздуха в стенках воздухоносных путей имеются многочисленные слизистые железы, секрет которых не только увлажняет воздух, но и задерживает механические частицы, которые содержатся в воздухе.

Легочный тип дыхания требует совершенно иного способа вентиляции, нежели у жаберных организмов. Система жаберных крышек становится ненужной, поэтому жаберный аппарат у всех наземных животных видоизменяется, его скелетные структуры частично входят в состав скелета (хрящей) гортани. Вентиляция легких у них осуществляется за счет принудительных движений специальной соматической мускулатуры в процессе дыхательного акта, что обеспечивает периодическое поступление и удаление воздуха из легких.

 

Как мы видим, воздухоносные пути, на первый взгляд, организованы примитивнее, нежели пищеварительная трубка, поскольку воздух по ним идет не в одном, а в двух направлениях, что напоминает организацию пищеварительной системы плоских червей. Напомним, что у рыб вода обтекает жабры в одном направлении, т. е. поверхность газообмена жабры всегда омывается свежей водой. Однако для дыхательной системы четвероногих это обстоятельство несомненно полезно, поскольку двустороннее движение воздуха по трубкам способствует его увлажнению - если бы воздух двигался в одном направлении, он быстро бы иссушил дыхательный эпителий. Поэтому при дыхательном акте происходит не полная замена воздуха, находящегося в воздухоносных путях, а лишь его частичное разбавление свежим атмосферным воздухом. Значительно более высокое содержание кислорода в атмосферном воздухе, по сравнению с водой, делает вполне достаточным то его количество, которое содержится в легочном воздухе, поэтому газообмен у наземных позвоночных идет весьма эффективно.

 

Дыхательные движения обеспечивают вентиляцию легких, при этом согласованно участвуют мышцы ноздрей, ротоглоточной полости и гортани. За счет сокращения подбородочно-подъязычных мышц, опускающих дно ротовой полости, атмосферный воздух засасывается и через отверстия ноздрей попадает в ротоглоточную полость. Затем отверстия ноздрей сжимаются специальными мышцами, но открывается гортанная щель, которая до этого была закрыта. Поскольку при этом дно ротовой полости продолжает опускаться, из легких в ротоглоточную полость выходит часть легочного воздуха, которая смешивается с поступившим атмосферным воздухом. После этого дно ротовой полости начинает подниматься и возросшее давление проталкивает воздух (уже смешанный) через отверстие гортани в легкие. Когда легкие оказываются заполненными, открываются отверстия ноздрей и выпускают наружу излишний воздух. Для более эффективной работы мышц дна ротовой полости большое значение имеет расстояние между ветвями нижней челюсти, поэтому череп амфибий имеет характерную широкую и плоскую форму.

 

Общая функциональная поверхность респираторного отдела земноводных невелика - лишь у немногих видов внутренняя поверхность легких незначительно превышает площадь поверхности тела, тогда как у большинства поверхность газообмена еще меньше и соотносится с поверхностью тела примерно 2:3. Поэтому для амфибий огромное значение имеет дополнительный газообмен, прежде всего - кожный. Тонкая и влажная кожа амфибий легко пропускает газы в обоих направлениях, например, у зеленой лягушки через кожу проникает около 51% кислорода и удаляется около 86% углекислого газа, тогда как через легкие - только 14%. Частично газообмен осуществляется через слизистую оболочку ротовой полости в процессе дыхательного акта, этому способствуют частые колебания дна ротовой полости. Соотношение легочного и других типов газообмена у разных видов неодинаково, например, у жаб, имеющих относительно сухие покровы, большее значение имеет легочный газообмен, тогда как у многих амфибий, постоянно живущих в воде, кожный газообмен является основным, а иногда даже единственным. Соотношение легочного и кожного дыхания для лягушки неодинаково в течение года, при этом если интенсивность кожного дыхания остается относительно постоянной, то легочное дыхание более интенсивно весной (март - апрель) и снижается в другие месяцы, его минимум приходится на зимние месяцы. Для интенсификации кожного дыхания в период размножения, которое у амфибий проходит в воде, у некоторых видов увеличивается поверхность кожных выростов, в которых разрастаются кровеносные сосуды.

 

Соотношение легочного и кожного газообмена также зависит от температуры окружающей среды - при повышении температуры значительно возрастает интенсивность легочного дыхания.

 

Газообмен у личинок амфибий осуществляется с помощью ветвистых наружных жабр, которые у большинства видов исчезают в ходе метаморфоза, однако у сирен и протеев жабры сохраняются и у взрослых особей.

 



 

 

 Смотрите также:

  

БРОКГАУЗ И ЕФРОН. Амфибии Amphibia

...вторую же амфибиями, или земноводными; обе эти группы признают особыми классами.
и чешуйкам, но, с другой стороны, по своему дыхательному аппарату, состоящему из легких...

 

ЭМФИЗЕМА ЛЁГКИХ — заболевание легких, обусловленное...

Предупреждение и своевременное лечение хронич. заболеваний бронхов и легких, борьба с курением очень важны в профилактике Э. л. См. также Дыхательная система.

 

Неспецифические заболевания легких - Н. В. ПУТОВ Профессор

Н. В. ПУТОВ, Профессор. БОЛЕЗНИ системы дыхания имеют свою историю.
Значительная часть вредных примесей оседает в тканях дыхательных путей и легких, разрушая их, вызывая...