Эволюция дыхательной системы позвоночных животных

Такой ход эмбрионального развития легких млекопитающих ставит их в особое положение по сравнению с легкими амфибий, рептилий и птиц. Вероятно, альвеолярные легкие возникли в ходе эволюции путем радикальной перестройки самых ранних стадий эмбриогенеза этих органов. Такая форма эволюционных перестроек эмбрионального развития была названа А.Н. Северцовым архаллаксисом.[8]

Легкие млекопитающих, образованные совокупностью альвеол  и ветвящихся бронхов, обычно не образуют компактных мешковидных органов, а  разделены довольно глубокими вырезками на крупные доли (число которых различно у разных групп млекопитающих).[11]

Механизм вентиляции легких у млекопитающих в принципе сходен с таковым у других амниот. Это всасывающий (разрежающий) насос, работа которого основана на изменениях объема грудной полости. Последняя у млекопитающих обособлена от брюшной полости грудобрюшной преградой – диафрагмой. Изменения объема грудной полости обусловлены не только движениями ребер и грудины, но в значительной степени также работой диафрагмы. Диафрагма имеет куполообразную форму и обращена выпуклой поверхностью в сторону грудной полости, а вогнутой – в сторону брюшной полости, охватывая спереди (у человека – сверху) печень. Средняя часть диафрагмы перепончатая, периферическая – мышечная. Мышцы диафрагмы в эволюции обособились из мускулатуры брюшной стенки тела. При их сокращении купол диафрагмы становится более плоским, ее средняя часть оттягивается назад. Объем грудной полости при этом существенно увеличивается. Дыхательный насос млекопитающих весьма совершенен, но строение легких не позволяет избежать сохранения в них определенного запаса застойного воздуха.[6]

Органы дыхания  млекопитающих и птиц обеспечивают такую интенсивность газообмена, которая достаточна для достижения высокого уровня метаболизма, позволяющего возникновение гомойотермии. При этом необходимо отметить, что в целом интенсивность газообмена в легких птиц выше, чем таковая в легких млекопитающих. Это обеспечивается высокой эффективностью механизма вентиляции легких у птиц и огромной поверхностью газообмена; при сравнении животных с одинаковой массой тела оказывается, что поверхность дыхательных капилляров птицы примерно в 10 раз больше, чем поверхность легочных альвеол млекопитающего.[5]

 

Рис.8. Дыхательная  система человека.

Одним из эволюционных достижений млекопитающих является первичная переработка пищи в  ротовой полости (пережевывание, смачивание слюной), которая существенно повышает эффективность работы органов пищеварения. Поскольку хоаны у предков  млекопитающих открывались в переднюю часть ротовой полости сверху, а гортанная щель – в глотку снизу, при обработке пищи в ротовой полости неизбежно возникала некоторая задержка дыхания. Это стало серьезной проблемой при достижении гомойотермии, требующей высокого уровня метаболизма и непрерывного интенсивного дыхания. Выход был найден в развитии вторичного нёба, отделившего верхнюю часть ротовой полости в качестве носового хода, открывающегося вторичными хоанами в задней части ротовой полости – практически над гортанной щелью, так что при пережевывании пищи дыхание не прерывается.[8]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

 

Мы уже подчеркивали, что дыхательная система часто  является «узким местом» в организации  животных, определяя доступный для  данной группы организмов уровень энергетики и метаболизма. Эволюционные преобразования органов дыхательной системы часто выступают как ароморфозы. В эволюции наземных позвоночных несомненными ароморфозами были развитие всасывающего дыхательного насоса грудной клетки у древнейших амниот – предков современных пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, а также дифференциация структуры легких и дыхательных путей в филогенетических стволах птиц и млекопитающих. Первое из этих преобразований сыграло особенно важную роль: как мы видели, оно позволило устранить целый ряд эволюционных морфофизиологических запретов, характерных для организации земноводных, и открыло путь для быстрого развития многих важных перестроек различных систем органов, позволивших амниотам в полной мере освоить сушу как среду обитания.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  литературы

1. Акимушкин  И.И. – «Птицы. Рыбы, земноводные  и пресмыкающиеся». Мысль, 462 с.  – 1995

2. Акимушкин  И.И. Мир животных: «Рассказы о  птицах» / Худож. А.Блох, Б.Жутовский.  — М.: Мол. гвардия,  383 с.: ил. (Эврика) - 1973.

3. Банников А. Г., Денисова М. Н. – «Очерки по биологии земноводных». Гос. Учебно-педагогическое изд. министерства просвещения РСФСР ,168 с.- 1956

4. Ганзак Я.  – «Иллюстрированная энциклопедия  птиц». Прага: Артия,      582 с.- 1986

5. Дзержинский  Ф.Я.   «Сравнительная анатомия позвоночных животных».

Аспект Пресс - 2005

6. Денисова М.  Н., Подаруева В. И.. «Зоология с  основами эволюционного учения. Хордовые». Издательство Российского  Университета дружбы народов, 136 с. - 2006

7. Иорданский  Н.Н. «Эволюция органов дыхания хордовых (Низшие хордовые и первичноводные позвоночные) // Биология в школе». – 1989

8. Иорданский  Н.Н. «Эволюция органов дыхания  хордовых (Наземные позвоночные) // Биология  в школе». – 1989

9. Иванов А.А.  – «Физиология птиц». Мир, 284 с. - 2003

10. Константинов В.М., Позвоночные животные и наблюдение за ними в природе. М.: Академия, 103 с. - 2000

11. Константинов  В.М., Наумов С.П., Шаталова С.П.  – «Зоология позвоночных». Академия, 496 с. - 2000

12. Левушкин  С.И., Шилов И.А. – «Общая зоология».  М.: Высш. шк.,432 с. – 1992

13. Наумов Н.  П., Карташев Н. Н.Зоология позвоночных.  — Ч. 2. М.: Высш. Школа, 1979

14. Ромер А.,  Парсонс Т.«Анатомия позвоночных. Том 1-2. М.: МИР, 1992

15. Хадорн Э., Венер Р. «Общая зоология».  Москва. 'Мир', 528 с. - 1989

16. Школьник Ю.К. – «Птицы. Полная энциклопедия».  Эксмо, 256 с. – 2007

17. Шмальгаузен  И.И.  «Основы сравнительной анатомии позвоночных животных». М.: Советская наука, 1947

18. http://forums.zooclub.ru/showthread.php?t=54574

19. http://www.biopractice.ru/amfibies-anatomy

20. http://www.ebio.ru/zoo26.html