Филогенез дыхательной системы — СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ СИСТЕМ ОРГАНОВ ПОЗВОНОЧНЫХ — ЗООЛОГИЯ
Функцию органов дыхания у хордовых принимает на себя передняя часть кишечника. В нем образуются многочисленные отверстия или щели, контактирующие с окружающей средой непосредственно или через особую околожаберную полость (например, у ланцетника).
У водных позвоночных развитие околожаберной полости начинается в эмбриональном периоде, когда в области глотки развиваются парные карманообразные выросты. Имея энтодермальное происхождение, выросты растут по направлениям к покровам, откуда им навстречу развиваются соответствующие эктодермальные впячивания. При соприкосновении они срастаются, образуя жаберные мешки, а затем происходит прорыв наружу в виде щели. Таким образом развивается ряд парных жаберных (висцеральных) мешков, в стенках которых формируются жабры. В жаберных мешках развивается свой скелет в виде висцеральных жаберных дуг, которые располагаются во внутренней части перегородок мешков. В наружной части жаберных перегородок развивается мускулатура и артериальные дуги, дающие начало жаберным сосудам.
Эктодермальная часть жаберных мешков образует многочисленные выросты слизистой оболочки (жаберные лепестки), обильно снабженные кровеносными сосудами, — это и есть жабры. Жаберный аппарат всех высших рыб защищен снаружи жаберной крышкой, а изнутри щетками, перегораживающими внутренние жаберные отверстия. Эти щетки образуют цедилку, препятствующую прохождению пищевых частиц из полости глотки в жаберный аппарат.
Число жаберных щелей может быть различно. Наибольшее число щелей наблюдается у круглоротых (эмбрионально достигает до 17, но обычно от 7 до 14). У хрящевых рыб 6 — 7 жаберных щелей, а у костных — 4 — 5. Таким образом, эволюция водного дыхательного аппарата (жабр) связана с редукцией жаберных перегородок, вследствие чего жаберный аппарат сконцентрировался в сравнительно небольшой области задней части головы.
У наземных позвоночных закладывается, как и у рыб, до шести висцеральных мешков. Из первого мешка развивается барабанная полость, а остальные, кроме последнего, исчезают, участвуя в закладке зачатка щитовидной железы и эпителиальных телец, тесно прилегающих к ней.
Позади последнего жаберного мешка в виде парного выроста на брюшной стенке глотки закладываются легкие. Но время дальнейшего развития эти зачатки растут назад, вытягиваясь в мешковидные образования, и в то же время обособляется соединяющий оба зачатка участок глотки. Последний дает начало непарному дыхательному пути (гортани и трахее), а парные мешки врастают в брюшную полость, покрываясь при этом брюшной выстилкой (плеврой) и преобразуются в сложно устроенные органы.
Легкие земноводных представляют собой специализированный парный плавательный пузырь, который возник путем преобразования задней пары жаберных мешков. Таким образом, легкие земноводных гомологичны плавательному пузырю кистеперых рыб. Они представляют собой два мешка, соединенных с глоткой небольшой гортанно-трахейной камерой (рис. 3.252). Так же, как и плавательный пузырь кистеперых рыб, они снабжаются кровью от 4-й жаберной артерии.
Рис. 3.252. Схема увеличения поверхности дыхательного эпителия у позвоночных: а — тритон; б — легкое лягушки; в — легкие пресмыкающихся; г — легкое млекопитающего; К — капилляры. Стрелками указано направление кровотока
Легкие амфибий весьма примитивны. Воздухоносные пути слабо дифференцированы. В связи с недостаточным развитием легких основным органом дыхания служит кожа, в которой имеется большое количество мелких кровеносных капилляров.
Легкие рептилий становятся единственным органом дыхания и соответственно подвергаются дальнейшему развитию:
а) дыхательная поверхность легочных мешков резко увеличивается;
б) появляются перегородки на стенках легких и легкие приобретают губчатый характер строения или ячеистый;
в) трахея разделяется на два бронха.
Легкие птиц представляют собой не мешки, а плотные губчатые тела. Это объясняется тем, что легкие птиц в основном состоят из разветвлений бронхиальных трубок, соединенных между собой многочисленными параллельными парабронхами, от которых отходят слепые выросты — бронхиолы. В дыхательной системе птиц наблюдаются следующие особенности:
а) газообмен осуществляется в бронхиолах;
б) часть вторичных бронхов пронизывает легкие насквозь и образует на конце огромные тонкостенные расширения — воздушные мешки, лежащие между внутренними органами;
в) за счет воздушных мешков в легких происходит окисление дважды — при вдохе и выдохе (двойное дыхание).
В легких млекопитающих бронхи делятся на довольно большое число бронхов вторичного, третичною и четвертичного порядков. Кончаются дыхательные пути бронхиолами, на конце которых имеются вздутия — альвеолы. Последние выстланы плоским эпителием и снабжены богатой сетью капиллярных сосудов. Здесь происходит газообмен.
Таким образом, эволюция легких выражается в обособлении дыхательных путей и увеличении дыхательной поверхности.
Библиотека образовательных материалов для студентов, учителей, учеников и их родителей.
Наш сайт не претендует на авторство размещенных материалов. Мы только конвертируем в удобный формат материалы из сети Интернет, которые находятся в открытом доступе и присланные нашими посетителями.
Если вы являетесь обладателем авторского права на любой размещенный у нас материал и намерены удалить его или получить ссылки на место коммерческого размещения материалов, обратитесь для согласования к администратору сайта.
Разрешается копировать материалы с обязательной гипертекстовой ссылкой на сайт, будьте благодарными мы затратили много усилий чтобы привести информацию в удобный вид.
© 2014-2023 Все права на дизайн сайта принадлежат С.Є.А.
Источник
Биология / эволюция систем органов / филогенез дыхательной
ФИЛОГЕНЕЗ ДЫХАТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ ХОРДОВЫХ Дыхательная система имеет энтодермальное происхождение. Функции дыхательной системы: • согревание, увлажнение, очищение воздуха; • проведение воздуха; • газообмен между вдыхаемым воздухом и венозной кровью; • удаление из организма СО 2 ; • голосообразование; • депонирование крови; Основные направления эволюции жаберного дыхания. 1. От жаберных щелей ланцетника к жаберному аппарату рыб. 2. Увеличение дыхательной поверхности за счет образования жаберных лепестков. 3. Образование жаберных капилляров. У ланцетника: 100-150 пар межжаберных перегородок, пронизывающих глотку, к которым подходят приносящие жаберные артерии, а отходят выносящие жаберные артерии, жаберных капилляров нет. У рыб в передней части глотки закладывается 5-7 пар висцеральных мешков, в стенках которых развиваются жабры. Жабры расположены на жаберных дужках и имеют жаберные лепестки, которые обильно снабжены капиллярами. У кистеперых рыб появляются органы воздушного дыхания – зачаток легкого наземных позвоночных – парный вырост стенки глотки на брюшную сторону. Основные направления эволюции легочного дыхания . 1. Развитие и дифференцировка дыхательных путей. 2. Развитие легких и их дифференцировка с увеличением дыхательной поверхности.
3. Формирование грудной клетки (вспомогательных органов). У бесхвостых амфибий имеется общая гортанно-трахейная камера, у хвостатых она разделяется на гортань и трахею. В гортани появляются черпаловидные хрящи и голосовые связки. В легких у бесхвостых амфибий есть перегородки. Легкие хвостатых амфибий представляют собой два тонкостенных мешка, не имеющих перегородок. Вентиляция легких слабая: 33-35% О 2 поступает и до 86% СО 2 выделяется через кожу. У рептилий появляются внелегочные бронхи, в гортани – перстневидный хрящ. Легкие разрастаются, внутри них образуются ячейки. Формируется грудная клетка: ребра подвижно соединяются с позвоночником и грудиной, развиваются межреберные мышцы.
| 4 | 7 | 8 |
| 3 | ||
| 5 | ||
| 6 | ||
| 1 | 2 | Д |
| В | ||
| А | 8 | |
| 6 | 9 | |
| 4 | 5 | |
| Б | Г | Е |
| 10 |
Рис. 7. Эволюция легких у позвоночных. А – глотка и плавательный пузырь (легкие) кистеперых рыб, Б – глотка и легкие амфибий, В – хвостатая амфибия, Г – бесхвостая амфибия, Д – рептилия, Е – млекопитающее. 1 – глотка, 2 – непарная камера, соединяющая плавательный пузырь с глоткой, 3 – мешки плавательного пузыря, 4 – гортанно-трахейная камера, 5 – легочные мешки, 6 – внутрилегочные перегородки, 7 – трахея, 8 – бронх, 9 – ветви бронхов, 10 – альвеолы. У млекопитающих образуется носовая полость, носоглотка, в гортани появляется щитовидный хрящ. Развивается бронхиальное дерево. Появляются бронхиолы и альвеолы (число альвеол до 500 млн.), которые значительно увеличивают дыхательную поверхность. Сформирована грудная
клетка, которая отделяется диафрагмой от брюшной полости. У человека встречаются такие онтофилогенетически обусловленные пороки дыхательной системы, как недоразвитие гортани или легких, кистозная гипоплазия, нарушения ветвления бронхов, гипоплазия диафрагмы, недостаточное развитие дыхательных путей и др.
Источник
ФИЛОГЕНЕЗ ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
Жабры – наиболее ранние органы дыхания. Среди наземных позвоночных они функционируют лишь у личинок земноводных.Эволюция шла по пути увеличения дыхательной поверхности жабр. У ланцетников имеются только жаберные щели, у круглоротых формируются жаберные мешки, у рыб на стенках щелей появляются пронизанные капиллярами жаберные лепестки.
Позади жаберных дуг у кистеперых рыб формируется парный плавательный пузырь. Он выполняет гидростатическую функцию, но в нем также происходит газообмен между кровью и воздухом, который может беспрепятственно проходить в пузырь из глотки. Кистеперые рыбы вышли на сушу, от них произошли первые амфибии – стегоцефалы, а из плавательного пузыря – первые крупноячеистые легкие, поэтому газообмен у амфибий в немалой степени осуществляется также и через кожу.
В дальнейшем из материала жаберных дуг формируются дыхательные пути – гортань, трахея, бронхи, которые постепенно удлиняются, в них происходит очистка, согревание и увлажнение воздуха. Легкие у рептилий становятся мелкоячеистыми, появляются межреберные дыхательные мышцы. У птиц легкие губчатого строения, имеются дыхательные мешки и механизм двойного дыхания во время полета.
У млекопитающих и человека легкие иного альвеолярного строения. Поверхность их достигает 90 м 2 , а диафрагма приобретает мышечные волокна и становится основной дыхательной мышцей.
Т.о., эволюция вновь шла по пути увеличения дыхательной поверхности: крупноячеистые дыхательные мешки у земноводных, легкие с большим количеством внутренних перегородок у рептилий, губчатые легкие у птиц, мелкоальвеолярные легкие у млекопитающих с преддвериями, альвеолярными ходами, альвеолами. Также удлинились и дифференцировались дыхательные пути, совершенствовалась дыхательная мускулатура.
Среди аномалий встречается эзофаготрахеальные и бронхолегочные свищи, а также кистозная гипоплазия легких, при которой бронх связан с кистой, имеющей очень малую дыхательную поверхность. Могут быть гипоплазия или аплазия диафрагмы, которая несовместима с жизнью.
Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:
Источник