Филогенез дыхательной системы позвоночных животных. Филогенез органов дыхания

119. Филогенез органов дыхания беспозвоночных и позвоночных животных. Эмбриогенез дыхательной системы человека. Основные аномалии развития дыхательной системы

Филогенез дыхательной системы позвоночных животных. Филогенез органов дыхания

ДИФФУЗНОЕДЫХАНИЕ- процесс выравнивания концентрациикислорода внутри организма и в окружающейего среде. Кислород проникает черезоболочку клетки у одноклеточныхорганизмов. КОЖНОЕ ДЫХАНИЕ- обмен газовчерез кожу у низших червей, у позвоночных(рыб, амфибий), которые имеют специальныеорганы дыхания.

ЖАБЕРНОЕ ДЫХАНИЕ:ПЕРИСТЫЕЖАБРЫ(выросты кожи по обеим сторонамтела) появляются у морских кольчатыхчервей, водных членистоногих, у моллюсковв мантийной полости; ЖАБРЫ- органыдыхания позвоночных животных, образующихсякак впячивания пищеварительной трубки.Уланцетника жаберные щели пронизываютглотку и открываются в околожабернуюполость с частой сменой воды.

У рыб жабрыиз жаберных дуг с жаберными лепестками,пронизанными капиллярами. Вода,заглатываемая рыбой, попадает в ротовуюполость, проходит через жаберные лепесткинаружу, омывает их и снабжает кровькислородом. ТРАХЕЙНОЕ И ЛЕГОЧНОЕ дыхание:Более эффективное так как кислородпоглощается сразу из воздуха. А не изводы.

Характерно для наземных моллюсков(мешкообразные легкие), паукообразных,насекомых, амфибий, рептилий, птиц,млекопитающих. ПАУКООБРАЗНЫЕ имеютлегочные мешки (скорпионы), трахеи(клещи), а у пауков и то и другое.

НАСЕКОМЫЕимеют трахеи- органы дыхания наземныхчленистоногих – система воздухоносныхтрубочек, открывающихся дыхательнымиотверстиями (стигмы) на боковыхповерхностях груди и брюшка. АМФИБИИимеют на 2/3 кожное дыхание и на 1/3 легочное.Впервые появляются воздухоносные пути:гортань, трахея, зачатки бронхов; легкие– гладкостенные мешки.

РЕПТИЛИИ имеютразвитые воздухоносные пути; легкиеячеистые,  кожного дыхания нет.ПТИЦЫимеют развитые воздухоносные пути;легкие губчатые. Часть бронхов ветвитсяза пределами легких и образует – воздушныемешки.

ВОЗДУШНЫЕ МЕШКИ – воздухоносныеполости, соединенные с дыхательнойсистемой, в 10 раз превышающие объемлегких, служащие для усиления воздухообменав полете, функцию газообмена невыполняют.Дыхание в покое путем измененияобъема грудной клетки.Дыхание вполете:1.

При подъеме крыльеввоздух черезноздри засасывается в легкие и задниевоздушные мешки ( в легких  Iгазообмен);2.При опускании крыльеввоздушныемешки сжимаются и воздух из заднихвоздушных мешков поступает в легкие (в легких II газообмен). ДВОЙНОЕ ДЫХАНИЕ-обмен газами в легких на вдохе и выдохе.МЛЕКОПИТАЮЩИЕ: Газообмен почти полностьюв легких .

Воздухоносные пути: носоваяполость→носоглотка→глотка→гортань→трахея→бронхи ( бронхи ветвятся на бронхиолы,альвеолярные ходы и заканчиваютсяальвеолами- легочными пузырьками).Легкиегубчатого строения состоят из альвеол,оплетенных капиллярами. Дыхательнаяповерхность увеличена в 50- 100 раз посравнению с поверхностью тела. Типдыхания альвеолярный. Диафрагма,отделяющая грудную полость от брюшной,а также межреберные мышцы, обеспечиваютвентиляцию легких. Полное разделениеротовой и носовой полости. Млекопитающиемогут одновременно дышать и жевать.

Носоваяполость развивается из ротовой бухты.Глотка является производным переднейкишки. Зачаток органов дыхания: гортань,трахея, бронхи и легкие человекаразвиваются из общего зачатка, которыйпоявляется на 3-ей или 4-ой неделеэмбриогенеза путем выпячиваниявентральной стенки переднейкишки.

Передняякишка разделяется на дорсальную (пищевод)и вентральную (трахея и легочные почки)части. Респираторный дивертикул,удлиняясь в каудальном направлении,формирует по средней линии будущуютрахею, которая заканчивается двумямешковидными выпячиваниями – легочнымипочками.

Правая легочная почка делитсяна три, а левая на два главных бронха,из которых формируется бронхиальноедерево легких.Процесс ветвления бронхиолзаканчивается после рождения.Дифференцировка легких проходитпоследовательно три этапа.

Первыйэтап характеризуется дальнейшим ветвлениемвоздухоносных путей, развитием хрящейтрахеи и бронхов, появлением бронхиальныхартерий.Второй этапхарактеризуется появлением респираторныхи терминальных бронхиол, а такжеканальцеви подрастанием кним капилляров.

Третий этапхарактеризуется массовым преобразованиемканальцев в мешочки (первичные альвеолы),увеличением числа альвеолярных мешочков,дифференцировкойальвеолоцитов. Зрелыеальвеолы до рождения отсутствуют.На4-5-ой неделе эмбрионального развитиявокруг гортанно-трахеального выростаобразуется кольцевидное утолщениемезенхимы.

На 8-9 неделе внутриутробногоразвития эта закладка дифференцируетсяв хрящи и мышцы трахеи. Энтодермаобразует эпителий гортани, трахеи,бронхиального и альвеолярного дерева,а также железы. Мезенхима формируетсоединительную, а также хрящевую имышечную ткани стенок органов дыхательнойсистемы, кровеносные и лимфатическиесосуды. Плевра развивается из соматоплеврыи спланхноплевры, выстилающих вторичнуюполость эмбриона.

Аномалии:БолезньВильмса – Кембела. При этом наблюдаетсяотсутствие хрящей мелких бронхов. Сидромгемосидероза легких. Наследуется поаутосомно-рецессивному типу и несцепленное с полом. Болезнь обусловленаотложением в макрофагах альвеол легкихгемосидерина.

Легочная семейная эмфизема.Наследственное снижение в крови  уровняантитрипсина. Легочная семейная эмфизема.Наследственное снижение в крови  уровняантитрипсина. Отсутствие легкого илиего доли. Недоразвитие легкого – нетмелких бронхов в легком, или какой тоего доле.

Образование сосудистых колец.Могут поражаться крупные сосуды  такие,как сонная артерия, двойная дуга аортыи др. Это приводит к приступам асфиксии,появления генерализованного цианоза.

Трахеобронхомегалия- обусловленанедоразвитием мышечных волокон трахеии бронхов и клинически проявляется ихрезким расширением.

120.Филогенезпищеварительной системы у беспозвоночныхи позвоночных животных. Эмбриогенезпищеварительной системы человека.Аномалии развития пищеварительнойсистемы.

1)Одноклеточные–внутриклеточное пищеварение. Пищапереваривается пищеварительнымивакуолями в которые поступаютпищеварительные ферменты.

2)Кишечнополостные–пищеварение смешанное т.к. начинаетсявнутри кишечной полости (характерномногоклеточным), а заканчивается внутриклеток (как у одноклеточных), непереваренныеостатки выбрасываются через рот,окруженный щупальцами – органамизахвата пищи.

3)Плоскиечерви–глотка и слепо замкнутая кишка ,непереваренная пища выбрасываетсячерез рот.

4)Круглыечерви– сквозная трубка (3 отдела – передняя,средняя, задняя кишка) с анальнымотверстием.

5)Кольчатыечерви–3 отдела: передний с зобом(выростдля временного запасания пищи) и желудком,средний и  задний кишечник с анальнымотверстием.

6)Моллюски–усиливается дифференцировка отделов,появляются пищеварительные железы:слюнные (в связи с наземным образомжизни) и печень.

7)Членистоногие–у раков , крабов, жуков ротовое отверстиеокружают ротовые органы, измельчающиепищу ; передний кишечник (глотка, пищеводс зобом)- желудок- средняя кишка- задняякишка с анальным отверстием;  железа– печень помогает в пищеварении.

8)ХОРДОВЫЕ- пищеварительныйканал удлиняется, что увеличиваетповерхность всасывания, усложняетсястроение пищеварительных желез.

А)Рыбы -ротовая полость с однотипными зубами,либо костными пластинами  на челюстяхдля удержания добычи – глотка – пищевод– желудок – тонкая и толстая кишка санальным отверстием, у хрящевых рыбанальное отверстие открывается в клоаку.Есть печень, а поджелудочная железавыражена слабо , в виде мелких долек..

Б)Земноводные–рот ( есть язык, слюнные железы) – глотка– пищевод – желудок – тонкий  кишечник– толстый кишечник – прямой кишечник–анальное отверстие открывается вклоаку. Есть печень и поджелудочнаяжелеза.

В)Пресмыкающиеся–рот – глотка – пищевод… как у земноводных,но на границе тонкого и толстогокишечников возникает к слепой кишечник.Есть печень и поджелудочная железа.

Г)Птицы–ротовое отверстие с сильно вытянутымичелюстями, одетыми в роговые чехлы -клюв без зубов, есть язык, слюнные железыразвиты в разной степени ,  глотка –пищевод с зобом – желудок 2х камерный(железистый и мускульный отделы длясмачивания и перетирания пищи) -тонкийкишечник с передним отделом 12перстнымкишечником – задний кишечник недифференцирован на отделы и укорочен, он открывается анальным отверстием вклоаку в связи с облегчением тела дляполета. Есть печень и поджелудочнаяжелеза.

Д)Млекопитающие–большая дифференцировка, длина и развитиепищеварительныхжелез.Преддвериерта между губами, щеками, челюстями,ротовая полость, на челюстях 3 рода зубов– резцы, клыки, коренные ,4 пары слюнныхжелез , глотка – пищевод –  желудок (у жвачных из 4 отделов : 1).рубца, 2).сетки,3).книжки, 4).сычуга – железистого желудка.

В рубце пища подвергается  бактериальномуброжению , затем попадает в сетку, откудаотрыгивается в рот, где дополнительноизмельчается и поступает в книжку, азатем в сычуг – это приспособление кперевариванию грубой пищи, лучшемупищеварению способствуют бродильныебактерии желудка жвачных) – тонкийкишечник – толстый кишечник на границемежду которыми слепой кишечник,заканчивающийся  червеобразнымотростком ( у животных , питающихсярастительной пищей, слепая кишкастановится –«бродильным чаном» -здесьмного бактерий у зайцеобразных и грызунов, у хищников развита слабо), – прямойкишечник с анусом, Урастительноядных видовкишечникдлиннее, чем у всеядных и плотоядныхвидов.Развиты печень и поджелудочная железа.

Источник: https://studfile.net/preview/5135028/page:5/

Разработка урока по биологии на тему

Филогенез дыхательной системы позвоночных животных. Филогенез органов дыхания

Урок № 27 предмет: биология 11кл

Тема: Лабораторная работа № 2 “Филогенез дыхательной и кровеносной систем у животных. Типы дыхания”. Инструктаж № 033- 5б, №033- 2б

Цель:

обучающая: сформировать знания учащихся о филогенезе (историческом развитии) органов дыхательной и кровеносной систем, познакомить учащихся с доказательствами эволюции, выявить сущность сравнительно-морфологического метода, устанавливая родственные связи между таксонами на основании их сходства;

развивающая: продолжить формирование умений сравнивать, находить причинно-следственные связи, делать выводы;

воспитывающая: показать значение каждого вида для целостности живой природы и необходимости их охраны.

Оборудование и материалы: раздаточный материал, таблицы.

Тип урока: урок – практикум

Форма работы: фронтальная, индивидуальная

ХОД УРОКА

I. Организационный этап

II. Актуализация опорных знаний, навыков и умений учеников.

1) Проверка домашнего задания

Выяснить, на сколько верно все ученики смогли оформить лабораторную работу № 1.

2) Фронтальный опрос

а) Что такое филогенез?

б) Назовите основные направления эволюции покровов тела.

в) Назовите основные направления эволюции осевого скелета.

III. Мотивация обучающей деятельности учеников

Как было сказано на прошлом уроке, филогенезу подвергались все живые организмы. В течении эволюции ароморфозы проходили со всеми органами из которых состояли организмы, переходя от простейших до сложных приспосабливаясь к новым условиям жизни. На прошлом уроке мы познакомились с филогенезом дыхательной и кровеносной систем, поэтому сегодня на уроке мы продолжим наше обобщение…

IV. Объявление темы и целей урока

V. Обобщение материала, его восприятие, осмысление

Дыхание является жизненно необходимым процессом для всех живых организмов. Подавляющее большинство животных нуждается в кислороде. Поступление кислорода в организм и удаление из него углекислого газа осуществляется благодаря процессам дыхания.

Наиболее простая форма дыхания у одноклеточных животных — путем диффузии газов через поверхность клетки. У многоклеточных животных формируются разные типы дыхательных систем. Так, у губок и червей появляется кожное дыхание. Кислород и углекислый газ хорошо растворяются в воде и легко проходят через влажную поверхность тела в сторону меньшей концентрации газов.

Как правило, дыхательная система животного состоит из двух основных частей. Первая — это дыхательная поверхность, где происходит процесс газообмена. Например, дождевой червь дышит всей поверхностью тела, у млекопитающих дыхательной поверхностью являются легкие. Вторая — это специальные структуры (трахеи, гортань, бронхи и др.

), которые транспортируют кислород к дыхательной поверхности. Вторая часть есть не у всех животных. Она появляется у тех организмов, которым необходимо оберегать свою дыхательную поверхность от высыхания. Впервые она возникла у амфибий в связи с переходом к наземному образу жизни. У птиц появились специальные воздушные мешки, которые тоже входят в ее состав.

Наличие у животного тех или иных органов дыхания зависит от его образа жизни.

Кровеносная система как и все системы органов является результатом длительной эволюции. У низших беспозвоночных животных (губок, кишечно-полостных, плоских и круглых червей) кровеносная система отсутствует. У них кислород и питательные вещества распространяются по телу путем диффузии.

Кровеносная система впервые появилась у кольчатых червей, которая включает в себя спинную и брюшную аорту, проходящие вдоль всего тела. Функцию «сердца» выполняют кольцевые сосуды, окружающие пищевод. Кровь из крупных сосудов переходит в мелкие сосуды, а из них в капилляры. В коже кровь насыщается кислородом.

Кровеносная система замкнутого типа.

У моллюсков первым появляется сердце и располагается в околосердечной сумке.

В результате увеличения потребности в кислороде и питательных веществах у тканей и органов наблюдается ускорение процессов обмена веществ и увеличение образования энергии. Это приводит к ускорению эволюции систем органов. У бесчерепных кровеносная система имеет простое строение, сердце отсутствует. Функцию сердца выполняет брюшная аорта.

Основные направления эволюции:

1. Закладка и дифференцировка сердца (от 2-х к 4-х камерному).

2. Развитие второго (малого) круга кровообращения и полное разделение артериальной и венозной крови.

3. Преобразование жаберных артерий (артериальных дуг) и дифференцировка сосудов.

VI. Выполнение лабораторной работы

Инструктаж о выполнении лабораторной работы по образцу, правильность ее оформления.

VII. Подведение итогов.

VIII. Рефлексия

IX. Домашнее задание:

Проработать дополнительный материал о пищеварительной и половой систем животных.

ОБРАЗЕЦ ОФОРМЛЕНИЯ РАБОТЫ

Лабораторная работа №2

Тема: Филогенез дыхательной и кровеносной систем у животных. Типы дыхания

Цель: рассмотреть строение и функциидыхательной и кровеноснойсистемы у хордовых животных, выявить закономерности и основные направления их развития в ходе эволюционного процесса.

Оборудование: таблицы

Ход работы

1. Филогенез дыхательной системы у беспозвоночных животных.

У низших беспозвоночных специальные органы дыхания ____________, газообмен происходит через _____________ — диффузное дыхание . Энергетический обмен таких животных отличается малой интенсивностью.

У многих беспозвоночных появляются приспособления, увеличивающие _______________________________________ в виде местных специализированных органов дыхания.

У водных форм органы дыхания представлены ____________, у наземных — ________ и __________.

2. Филогенез дыхательной системы у позвоночных животных. Заполните таблицу.

Форма легких

Дыхательные пути

Механизм дыхания

3. Филогенез кровеносной системы у беспозвоночных животных. Заполните таблицу.

Моллюски

Членистоногие

4. Рассмотрите филогенез кровеносной системы у позвоночных животных. Заполните таблицу.

Класс Рыбы

Класс Земноводные

Класс Пресмыкающиеся

Класс Птицы

Класс Млекопитающие

Вывод

Источник: https://infourok.ru/razrabotka-uroka-po-biologii-na-temu-laboratornaya-rabota-2-filogenez-dyhatelnoj-i-krovenosnoj-sistemy-zhivotnyh-tipy-dyhaniya-1-4097678.html

Филогенез дыхательной системы позвоночных животных

Филогенез дыхательной системы позвоночных животных. Филогенез органов дыхания

Федеральное агентство по образованию

Министерство образования Российской Федерации

Сибирский Государственный Медицинский Университет    

Кафедра биологи и генетики    

Реферат на тему:

Филогенез дыхательной системы позвоночных животных

                  Стаховская Олеся Сергеевна 
                  Кудрявцев Дмитрий Петрович   

Томск 2009

 

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

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

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

Введение 

     Основная функция дыхательной системы – газообмен с внешней средой – непосредственно связана с метаболизмом и энергетикой организма.

Не случайно многие преобразования органов дыхания в эволюции стали ароморфозами, т. е.

такими изменениями организации, которые оказывают глубокое влияние на организм в целом, повышая общую энергию жизнедеятельности и позволяя сделать новый шаг по пути морфофизиологического прогресса.

     У низших многоклеточных животных (губки, кишечно-полостные) специальных органов дыхания нет, и газообмен происходит путем диффузии кислорода и углекислого газа (растворенных в воде) между отдельными клетками организма и внешней средой.

С развитием системы кожных покровов (на уровне организации червеобразных животных) газообмен с внешней средой стал осуществляться главным образом через покровы (кожное дыхание).

У высших многоклеточных дифференцируются специальные органы газообмена различного происхождения и строения.             

     Эволюция дыхательной системы 

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

     У животных, обитающих в воде, формируются жабры – выросты слизистой оболочки глоточной кишки, снабженные густой сетью капилляров, расположенные на жаберных дугах, между которыми имеются щели, сообщающие полость кишки с водной средой. Специализированные жабры впервые появились у кольчатых червей.

У губок и кишечнополостных газообмен осуществляется путем диффузии через поверхность тела. Дождевые черви, находясь в подземных ходах, получают достаточное количество кислорода, путем его диффузии через влажную кожу.

Морские черви, обитающие в песке или трубочках из песка, совершают волнообразные движения, чтобы создавать вокруг себя ток воды, иначе им не хватает растворенного в морской воде кислорода (в литре морской воды содержится около 5 мл кислорода, пресной – около 7 мл, воздуха – около 210 мл).

Поэтому у морских червей (полихет) развивились жабры – специализированные органы дыхания (выросты покровного эпителия). У ракообразных также появились жабры, обеспечивающие процесс дыхания в водной среде. Зеленый краб, способный жить в воде и на суше, имеет жабры, расположенные в полости тела на границе карапакса и места прикрепления ног.

В этом месте движется скафогнатит (веслообразная часть второй максиллы), обеспечивающий непрерывный ток воды к жабрам. Если скафогнатит не будет гнать воду, то краб быстро погибнет в морской воде, тогда как в воздушной среде он может жить неопределенно долго, поскольку скорость диффузии кислорода из воздуха достаточна для удовлетворения всех потребностей его организма.

     Жабры имеются также у моллюсков, рыб и некоторых амфибий. Газы диффундируют через тонкий жаберный эпителий в кровь и разносятся по всему организму. Каждое животное, дышащее при помощи жабр, имеет какое-либо приспособление, обеспечивающее непрерывное омывание их током воды (открывание рта рыбами, движение жаберных крышек, постоянное движение всего тела и др.).

У двустворчатых моллюсков движение воды обеспечивается работой жаберных тычинок. Членистоногие решают проблему снабжения кислородом клеток организма иным путем: в каждом сегменте тела у них имеется пара дыхалец – отверстий, ведущих в разветвленную систему трубочек – трахей, по которым воздух доставляется ко всем внутренним органам.

Трахеи заканчиваются микроскопическими разветвлениями – трахеолами, наполненными жидкостью, через их стенки кислород диффундирует в соседние клетки, а углекислый газ – в обратном направлении. Работа мышц брюшка обеспечивает продувку трахей воздухом.

Трахейная система насекомых и паукообразных обеспечивает поступление кислорода и выделение углекислого газа, поэтому они обходятся без быстрого течения крови, необходимого позвоночным для снабжения их клеток кислородом.

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

     Развитие легочного дыхания имеет свою длительную эволюцию. Примитивные легочные мешки появляются у паукообразных. Развиваются они (простые мешки) и у наземных брюхоногих моллюсков (легочные мешки образованы мантией).

Развитие легких намечается у некоторых рыб, у ископаемых предков которых был вырост на переднем конце пищеварительного тракта. У той ветви рыб, которая впоследствии дала начало наземным позвоночным животным, из этого выроста развилось легкое. У других рыб он превратился в плавательный пузырь, т.е.

в орган, который в основном служит для облегчения плавания, хотя иногда несет и дыхательную функцию. Некоторые рыбы обладают даже рядом костей, соединяющих этот орган с внутренним ухом и играющих, по-видимому, роль прибора для определения глубины. Кроме того, плавательный пузырь служит для издавания звуков.

Близкими родичами той группы рыб, от которых произошли наземные позвоночные, являются двоякодышащие рыбы: они имеют жабры, с помощью которых дышат в воде.

Поскольку эти рыбы живут в периодически пересыхающих водоемах, в засушливое время года они остаются в иле пересохшего русла, где дышат при помощи плавательных пузырей и имеют легочную артерию. У животных, живущих на суше, имеются воздухоносные пути и легкие. Легкие большинства примитивных амфибий – тритонов, амбистом и др.

– имеют вид простых мешков, покрытых снаружи капиллярами. Они играют также играют роль гидростатического аппарата. Плюс ко всему у амфибий появляются гортань, снабженная мышцами, трахея и зачатки бронхов. Легкие лягушек и жаб имеют внутри складки, увеличивающие дыхательную поверхность.

Лягушки и жабы не обладают грудной клеткой и у них нет межреберных мышц, поэтому у них существует нагнетательный тип дыхания, основанный на действии клапанов в ноздрях и мышц в области горла. Когда открыты носовые клапаны, дно ротовой полости опускается (рот закрыт) и в нее входит воздух. Затем носовые клапаны закрываются и мышцы горла, сокращаясь, уменьшают размеры ротовой полости и вытесняют воздух в легкие.

     Эволюция дыхательной системы происходила в направлении постепенного расчленения легкого на более мелкие полости, так что строение легких у рептилий, птиц и млекопитающих постепенно усложняется. У рептилий развиты гортань, трахея и два бронха, в стенках последних имеются хрящи (неполные или полные кольца). В губчатых легких появляются внутрилегочные бронхи двух-трех порядков.

У ряда рептилий (например, у хамелеона) легкие снабжены придаточными воздушными мешками, которые раздуваются при наполнении воздухом. Животные принимают угрожающий вид – это играет роль защитного приспособления для отпугивания хищников. Дыхательные пути птиц состоят из нижней гортани, трахеи и бронхов. Их губчатые легкие пронизаны системой бронхов, соединенных между собой.

Также легкие птиц имеют воздушные мешки, распространяющиеся по всему телу. Благодаря им воздух может проходить через легкое и полностью обновляться при каждом вдохе. У птиц при полете существует двойное дыхание, когда воздух в легких насыщается кислородом при вдохе и выдохе.

Кроме того, воздушные мешки играют роль мехов, продувающих воздух через легкие за счет сокращения летательных мышц.

     Легкие млекопитающих и человека имеют более сложное и совершенное строение. Они разделены на доли и покрыты со всех сторон плеврой. Внутрилегочные бронхи многократно ветвятся и заканчиваются бронхиолами с альвеолами.

Такая система обеспечивает достаточное насыщение кислородом всех клеток тела, и тем самым, способствует высокому обмену веществ. У млекопитающих гортань является воздухоносной трубкой, а у высших – органом голосообразования.

В ней появляется ряд новых хрящей: надгортанник, щитовидный хрящ, образуются ые связки. Гортань снабжена мышцами. Поверхность органов дыхания у млекопитающих во много раз превышает площадь поверхности тела.

Совершенный газообмен поддерживает постоянство внутренней среды организма, что дает возможность млекопитающим и человеку обитать в различных климатических условиях.                

     Список литературы 

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

Источник: https://student.zoomru.ru/bio/filogenez-dyhatelnoj-sistemy-pozvonochnyh-zhivotnyh/153502.1188428.s1.html

Филогенез пищеварительной и дыхательной систем

Филогенез дыхательной системы позвоночных животных. Филогенез органов дыхания

Филогенез пищеварительной системы.Органы пищеварения беспозвоночных. Впервые пищеварительная система начинает формироваться у кишечнополостных. В процессе гаструляции за счет впячивания энтодермы образуется первичная кишка (гастральная полость).

Она сообщается с внешней средой только одним отверстием — ротовым, которое одновременно служит для выбрасы­вания непереваренных остатков пищи. Заднепроходного отверстия нет.

Большинство типов животного мира, как и кишечнополостные, относятся к первичноротым, так как рот, образовавшийся в эмбриоге­незе, функционирует всю жизнь. Иглокожие, погонофоры и хордовые составляют группу вторичноротых (см. рис. 127).

У них ротовое отверстие сначала образуется на одном конце зародыша, а затем на противоположном конце происходит впячивание эктодермы, и образу­ется второе ротовое отверстие (вторичный рот). Первичный рот зарастает, а на его месте позднее формируется анальное отверстие.

У кишечнополостных внутриклеточное пищеварение начинает за­мещаться внутриполостным. Пища первоначально подвергается воз­действию ферментов и измельчается в полости, а затем захватывается клетками энтодермы, где переваривается в пищеварительных вакуолях.

У плоских червей (трематод) пищеварительная трубка также заканчива­ется слепо и состоит из двух отделов — переднего эктодермального, представленного хорошо развитой глоткой, и среднего (кишечник), развивающегося из энтодермы. Пищеварение внутриполостное и внут­риклеточное.

У круглых червей появляется третий отдел пищевари­тельного тракта — задний. Он образуется путем впячивания эктодермы на заднем конце тела, соединяется с полостью средней кишки и заканчивается на заднем конце тела анальным отверстием.

С появлени­ем задней кишки пиша продвигается только в одном направлении, что обеспечивает более полное ее усвоение. Пищеварение становится только внутриполостным. Передний и задний отдел кишки, имеющие эктодермальное происхождение, выстланы кутикулой.

У кольчатых червей в стенке кишки появляются мышечные элементы, обеспечиваю­щие перистальтику, и развивается сеть кровеносных сосудов. У чле­нистоногих происходит дальнейшая дифференцировка кишечной труб­ки и одновременно появляются приспособления для измельчения пищи (челюсти) и железы, секретирующие пищеварительные ферменты.

Органы пищеварения позвоночных. В связи с полупаразитическим или паразитическим образом жизни у круглоротых челюсти отсутствуют. Вместо ротовой полости имеется присасыва-тельная воронка, на дне которой находится рот. Пищеварительная трубка не дифференцирована.

Желудок отсутствует, глотка, прони­занная жаберными щелями, непосредственно переходит в кишечник, который не разделен на отделы и имеет незначительную длину. Кишечная трубка прямая, не образует изгибов.

Печень развивается как вырост начального отдела средней кишки и сохраняет примитивное строение ветвистой трубчатой железы. Поджелудочная железа нахо­дится в зачаточном состоянии.

Пищеварительный тракт рыб начинается ротовой полостью, крыша которой образована непосредственно основанием черепа (первичное небо).

По краю челюстей, а у некоторых на всей поверхности ротовой по­лости расположены зубы. Зубная система у рыб гомодонтная, т. е. зубы одинаковы по строению и функции.

Обычно они имеют коническую форму, обращены назад и служат лишь для удержания пищи. По своему происхождению и развитию зубы гомологичны плакоидной чешуе хрящевых рыб. Смена зубов происхо­дит в течение всей жизни.

В ротовой полости рыб расположен примитивный язык в виде двойной складки слизистой оболочки. Железы отсутствуют.

По сравнению с низшими хордовыми пищеварительный тракт рыб значительно дифференцирован, особенно у хрящевых. Ротовая полость переходит в глотку, стенки которой пронизаны жаберными щелями.

За ней следует короткий пищевод, затем желудок, степень обособленности которого различна. В кишечнике выделяют тонкий отдел и толстый, заканчивающийся анусом. Длина кишечника увеличивается, он образует петли. В петле тонкой кишки лежит поджелудочная железа.

Печень азвита хорошо, имеется желчный пузырь. У костистых рыб кишечник менее дифференцирован.

У амфибий ротовая полость не отделяется от глотки. Зубная система гомодонтная. Появляются слюнные железы. Их секрет служит для смачивания пищи, не оказывая на нее химического воздействия. В рото-глоточную полость открываются хоаны, евстахие­вы трубы и гортанная щель.

Полость продолжается в пищевод, переходящий в желудок. Собственно кишечник имеет большую длину по сравнению с рыбами и отчетливо подразделяется на тонкий отдел и толстый, открывающий в клоаку.

Печень имеет больший объем, разветвленная поджелудочная железа лежит в петле тонкого ки­шечника.

Ротовая полость рептилий более обособлена от глотки, у большинства гомодонтная зубная система. Однако у некоторых, в основном вымерших форм, обнаруживается начальная дифференци-ровка зубов. Язык имеет иное происхождение, чем язык анамний. Он развивается из зачатка, лежащего в области 2-й и 3-й жаберных дуг.

Форма и степень подвижности языка у разных видов рептилий различна. Ротовые железы развиты лучше. Среди них выделяют подъязычные, зубные и губные. У ядовитых змeй задняя пара зубных желез преобразуется в ядовитую железу. Из яда змей выделен ряд биологически активных веществ, например, фактор роста нервов.

Названный фактор, а также другие вещества, которые могут быть отнесены по физиологическому действию к гормонам, обнаруже­ны в гомологах ядовитых желез — слюнных железах млекопитающих. У рептилий появляются зачатки вторичного неба.

Оно образуется боковыми складками верхней челюсти, которые доходят до середины и делят ротовую полость на верхний отдел — дыхательный и нижний -вторичную ротовую полость.

Строение глотки, пищевода и желудка не имеет существенных отли­чий по сравнению с амфибиями. Собственно кишечник подразделяется на тонкую и толстую кишки. На границе тонкого и толстого отдела появляется небольшой слепой вырост. Длина кишечника по сравнению с амфибиями увеличивается. Задняя кишка оканчивается клоакой.

Пищеварительный тракт млекопитающих достигает наибольшей степени дифференцировки. Он начинается предротовой полостью или преддверьем рта, расположенным между губами, щеками и челюстями.

Мясистые губы, свойственные только млекопитающим, служат для захвата пищи. Ротовая полость ограничена сверху твердым небом.

Кзади твердое небо продолжается в мягкое небо — двойную складку слизистой, отделяющую ротовую полость от глотки. На твердом небе имеются поперечные валики, которые способствуют перетиранию пищи.

У человека при рождении также имеются такие валики, впоследствии исчезающие.

Зубы млекопитающих неодинаковы по строению и функции — гетородонтная зубная система. Различают резцы, клыки, малые коренные (ложнокоренные) и большие коренные (истинные коренные). Соотношение зубов различного типа составляет зубную формулу.

Резцы — передние зубы — имеют долотовидную форму и служат для захвата и разрезания пищи. Следующие — клыки — сохранили коническую форму, но имеют большие размеры и используются для разрывания пищи. Задние зубы приобрели сложную бугристую или складчатую поверхность и служат для перетирания пищи.

Они подразделяются на малые жевательные — (премоляры) и большие жевательные (моляры).

Ротовые железы у млекопитающих достигают наивысшего развития. Имеются как мелкие слизистые железы, так и крупные слюнные — подъязычная, заднеязычная, подчелюстная и околоушная. У высших млекопитающих в ротовой полости появляются крупные скопления лимфатической ткани — миндалины. В глотку открываются носоглоточные ходы, евстахиевы трубы, гортанная щель.

Желудок млекопитающих хорошо обособлен от других отделов и у разных видов имеет свои специфические отличия. Общим служит разнообразие желез слизистой оболочки, участвующих в образовании желудочного сока. Собственно кишечник дифференцируется на отделы — двенадцатипер­стная, тонкая, толстая, слепая и прямая кишки.

Слепая кишка имеет вид непарного слепого выроста, расположенного на границе толстрй и тонкой кишки, достигающего у некоторых животных (травоядные, грызуны) больших размеров — от 10 до 27% всей длины кишечника. У многих видов на слепой кишке имеется вырост — червеобразный отросток, в стенке которого содержится большое количество лимфо-идной ткани.

Длина кишечника по сравнению с рептилиями резко увеличена.

Филогенез дыхательной системы.У низших беспозвоночных специальные органы дыхания отсутству­ют, газообмен происходит через покровы — диффузное дыхание (кишечнополостные, плоские, круглые черви). У кольчатых червей кожа богато снабжена кровеносными капиллярами, в которые поступает кислород.

Диффузное дыхание встречается также у мелких членистоно­гих, имеющих тонкий хитин и относительно большую поверхность тела. Энергетический обмен таких животных отличается малой интен­сивностью.

У многих беспозвоночных появляются приспособления, увеличивающие дыхательную поверхность в виде местных специализи­рованных органов дыхания. У водных форм органы дыхания пред­ставлены жабрами, у наземных — легкими и трахеями.

Впервые жабры появляются у многощетинковых кольчецов и представляют собой разрастания эпителия, пронизанные кровеносными сосудами. Многие виды одновременно сохраняют диффузное дыхание. У наземных (паукообразные) появляются листовидные легкие, у насекомых — трахеи.

Функцию органов дыхания у низших хордовых (ланцетник) принимает на себя передняя часть кишечной трубки. В стенках глотки имеется 100—150 пар отверстий, или жаберных щелей. Органами дыхания служат межжаберные перегородки, в которых проходят кровеносные сосуды — жаберные артерии.

Вода, проходя через жаберные щели, омывает названные перегородки и кислород диффун­дирует через стенки артерий. Поскольку жаберные артерии ланцетника не разветвляются на капилляры, общая поверхность, через которую поступает кислород, невелика, окислительные процессы идут на низком уровне.

Соответственно этому ланцетник ведет малоподвижный, пассивный образ жизни.

Прогрессивные изменения органов дыхания у р ы б заключаются в появлении на межжаберных перегородках многочисленных эпители­альных выростов — жаберных лепестков. Жаберные лепестки, распо­ложенные на одной перегородке, составляют жабру.

Жаберные артерии рыб в отличие от ланцетника образуют в жаберных лепестках густую сеть капилляров. Дыхательная поверхность за счет лепестков резко увеличивается, поэтому число жаберных перегородок у рыб сокраща­ется до четырех.

Изменения дыхательной системы сочетаются у рыб с прогрессивными изменениями органов кровообращения, о чем будет сказано ниже.

Жаберные щели у рыб возникают путем выпячивания стенки глотки. Сначала образуются парные слепые выросты — жаберные мешки, растущие по направлению к периферии. Навстречу каждому из них образуется впячивание кожных покровов. Выросты глотки и выросты кожи растут друг другу навстречу.

На месте их соединения ткань прорывается и образуется щель, соединяющая полость глотки с наружной средой, т. е. жаберная щель. Позднее на перегородках образуются жаберные лепестки. У большинства рыб закладываются пять пар жаберных мешков.

У кистеперых рыб появляются наряду с жабрами органы для использования атмосферного кислорода. Таким дополнительным органом дыхания у них служит плавательный пузырь, представляющий собой парный мешковидный вырост брюшной стороны глотки, стенки которого богаты кровеносными сосудами.

Пузырь соединен с глоткой короткой широкой камерой. Кровоснабже­ние происходит за счет 4-й жаберной артерии, окисленная кровь поступает прямо в сердце.

Земноводные обладают способностью, хотя и ограни­ченной, жить в наземных условиях, что обусловило дальнейшее развитие органов атмосферного дыхания в виде легких и кожи. Легкие земноводных гомологичны плавательному пузырю кистеперых рыб.

Они представляют собой два мешка, соединенных с глоткой небольшой гортанно-трахейной камерой. Так же, как плавательный пузырь кистеперых рыб, они снабжаются кровью от 4-й жаберной артерии. Легкие амфибий весьма примитивны.

Как правило, стенки легочных мешков гладкие, с небольшими перегородками, дыхательная площадь мала. Поверхность легких относится к поверхности тела, как 2 к 3. Количество кислорода, поступающего через легкие, составляет при­мерно лишь 30—40% от его общего количества. Воздухоносные пути слабо дифференцированы.

В связи с недостаточным развитием легких основным органом дыхания служит кожа, в которой имеется большое количество мелких кровеносных сосудов-капилляров.

Урептилий с переходом к жизни на суше происходит дальнейшее развитие дыхательной системы.

Кожа рептилий выключа­ется из дыхания, поскольку толстая роговая чешуя, защищающая рептилий от высыхания, препятствует газообмену, и легкие становятся основным органом дыхания.

Дыхательная поверхность легочных мешков резко увеличивается благодаря появлению на их стенках большого количества разветвленных перегородок, в которых проходят кровеносные сосуды.

Одновременно у рептилий наблюдаются прогрессивные изменения в воздухоносных путях. В трахее формируются хрящевые кольца, разделяясь, она дает два бронха. Начинается формирование внутриле-гочных бронхов.

Отдельные крупные перегородки вдаются глубоко в полость легкого, оставляя свободным лишь узкий центральный вход. Дистальные края перегородок покрыты мерцательным эпителием, а в наиболее крупных из них появляются хрящи.

В результате образуются стенки внутрилегочных бронхов.

Млекопитающие обладают легкими наиболее сложного строения. Характерен древовидный тип разветвления бронхов.

Основ­ной бронх делится на довольно большое количество вторичных бронхов, те в свою очередь распадаются на еще более мелкие бронхи 3-го порядка, а последние дают многочисленные мелкие бронхи 4-го порядка и т. д., и, наконец, идут тонкостенные трубочки — бронхио­лы.

На концах бронхиол находятся мелкие пузырьки, выстланные эпителием, или альвеолы. Стенки каждой альвеолы оплетены густой сетью капилляров, где и происходит газообмен. Количество альвеол достигает огромного числа, благодаря чему дыхательная поверхность резко возрастает.

У ряда млекопитающих поверхность легких в 50—100 раз больше поверхности тела. У человека площадь легких составляет 90 м2 и превышает поверхность тела во много раз, ветвления бронхов составляют 23 порядка.

Таким образом, основное направление эволюции дыхательной системы заключается в увеличении дыхательной поверхности, обо­соблении воздухоносных путей.

Источник: https://studopedia.su/15_65929_filogenez-pishchevaritelnoy-i-dihatelnoy-sistem.html

Филогенез дыхательной системы – СРАВНИТЕЛЬНАЯ АНАТОМИЯ СИСТЕМ ОРГАНОВ ПОЗВОНОЧНЫХ – ЗООЛОГИЯ

Филогенез дыхательной системы позвоночных животных. Филогенез органов дыхания

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.

Источник: https://compendium.su/biology/entering_2/123.html

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.