Газообмен животных

■ 1. Зачем нужен газообмен? Вы уже знаете, что большинство животных относится к аэробным (31.2, с. 124). Для их жизнедеятельности нужен кислород. Он используется при высвобождении энергии органических веществ, которые разлагаются до неорганических, в частности к углекислого газа. Итак, большинству животных надо транспортировать кислород из среды к клеткам тела, а углекислый газ – от клеток тела наружу.

■ 2. Чем газообмен отличается от дыхания? На первый взгляд, эти два понятия являются подобными, однако нужно научиться их различать. Газообмен – это обмен тела животного кислородом и углекислым газом с окружающей средой. Дыхание – это биохимический процесс, происходящий в клетках, точнее, в митохондриях (органеллах клеток; 3.3, с.14). Дыхание – это превращение сложных органических молекул под действием кислорода на воду и углекислый газ с выделением значительного количества энергии. Эта энергия накапливается в специальных молекулах.
К сожалению, представление о газообмен и дыхания в значительной степени перепутаны. Например, систему, функцией которой является газообмен, называют дыхательной. В быту дыханием называют и газообмен, и перемещения воздуха воздухоносных путей дыхательной системы, а также движения животных, обеспечивающих газообмен. Но мы будем принимать эти слова именно в указанных выше значениях.

■ 3. Газообмен водных животных. В небольших по размеру животных, например планария или гидра из воображаемого ставка, газообмен осуществляется через покровы. Если животное мелкая, то такое перемещение газов может полностью обеспечить все его потребности кислород будет поступать к телу, а углекислый газ – выходить наружу.
Почему во время газообмена газы переходят туда, куда нужно организму? Через проницаемую для них препятствие газы переходят оттуда, где их больше, туда, где их меньше (35.1).
Для крупных животных газообмена через поверхность тела мало, и в них появляется специальная система газообмена. В водных животных – это жабры (35.2, с. 140) – разрастание покровов, в которых хорошо развита
транспортная система. Газообмен происходит между окружающей средой и транспортной веществом (например, кровью). Жабры есть и у некоторых взрослых амфибий, повторно вернулись к жизни в воде.

■ 4. Газообмен наземных животных. Существуют наземные животные, дышащие жабрами? Да, но их жизнь ограничена влажной средой. Мокрицы (см. Табл. 11.1, с. 46) обитают во влажных тайниках, а пальмовый вор (тропический рак- отшельник), что дышит жабрами на суше, активный преимущественно ночью.
В большинстве наземных животных возникают специализированные органы газообмена с воздухом. В них газообмен также происходит через влажную поверхность. Именно поэтому эти органы имеют вид камер или ходов, где поддерживается высокая влажность. К ним относятся легкие и трахеи.
Легкие могут иметь разное происхождение у разных групп (353,35.4). Они обычно имеют вид одной или нескольких ячеек, в которых ведут отверстия или достаточно сложно построенные воздухоносные пути. В брюхоногих моллюсков легкое имеет вид мешочка, открывающуюся наружу отверстием в верхней части тела у устья раковины (35.3). В паукообразных в середине легкие часто является книжкоподибни выросты, увеличивающие поверхность газообмена (35.4).
Парные легкие позвоночных образуются как выпячивание передней части пищевода. Они появились еще в рыб как орган газообмена
с воздухом из воды и пригодились во время заселения суши. В амфибий, для которых большое значение имеет газообмен через кожу, легкие простые по своему строению (355).
В полностью наземных позвоночных дыхательная система усложняется. Возникают сложные воздухоносные пути, в которых воздух охлаждается или нагревается и увлажняется. Усложняется и внутреннее строение легких. В легких рептилий появляются перегородки, увеличивающие поверхность газообмена. В легких млекопитающих образуется множество ячеек – альвеол.
Эффективность газообмена в легких птиц повысилась иначе, чем у млекопитающих. Благодаря наличию системы воздушных пузырей птицы обеспечивают непрерывный поток свежего воздуха через легкие (35.6).
Особыми являются органы газообмена насекомых – трахеи. Они имеют вид трубочек, разветвляются в теле. Трахеями кислород поступает ко всем органам и тканям. Трахеи открываются парными отверстиями на сегментах тела насекомого (35.7).
Дыхательная система является для газообмена у крупных животных. В мелких животных газообмен осуществляется через покровы. В водных организмов дыхательная система – это жабры различного строения и происхождения. У наземных животных возникают легкие или трахеи.
1. Как вы считаете, почему легкое моллюсков имеет более простое строение, чем у пауков?
2. Объясните, почему с выходом на сушу у позвоночных животных жабры превратились в легкие.
3. Почему у амфибий форуме воздухоносных путей, а у рептилий, птиц и млекопитающих они хорошо развиты?
4 *. Рассмотрите схему двойного дыхания птиц ^ 35.6, 35.8). Попробуйте объяснить, почему в легких птиц всегда есть насыщенный кислородом воздух.

■ 5. Двойное дыхание птиц. Совершенную систему газообмена имеют птицы (35.6, 35.8). их легкие относительно небольшие и не растягиваются. Зато они связаны бронхами с системой воздушных пузырей (три передних и четыре задних), которые способны изменять свой объем. Во время вдоха пузыри наполняются, причем в передние пузыри воздуха проходит через легкие, а в задние – поступает напрямую. Во время выдоха свежий воздух из задних пузырей проходит через легкие, а из передних – выходит наружу. То есть как на вдохе, так и на выдохе через легкие проходит поток свежего воздуха. Эффективность обмена газов в легких птиц выше, чем в любой другой группы животных.

■ 6. Изменение способа газообмена в течение жизни. Вы уже знаете, что в головастиков газообмен обеспечивают жабры, а у взрослых бесхвостых амфибий – легкие. Это не единственный пример. Личинки стрекоз, однодневок и других насекомых, развивающихся в воде, имеют трахейные жабры. Это тонкие листовидные выросты тела, куда заходят трахеи, не открываются отверстием наружу (35.9). Газообмен происходит через их стенку.
Изменение органа газообмена может происходить и у взрослых особей. Например, болотные черепахи (см. Табл. 24.1, с. 95) при нормальных условиях дышат легкими. Во время зимовки в воде газообмен в них происходит через слизистые оболочки ротовой полости и клоаки.

Посилання на основну публікацію