Tie patys skirtingų rūšių organai gali skirtis savo struktūra ir funkcionalumu. Mūsų širdis turi keturias atskiras kameras, o varlės, rupūžės, gyvatės ir driežai gali išsiversti tik su trimis. Šiame straipsnyje galite sužinoti apie trijų kamerų širdžių funkcionalumą.
Stuburinių gyvūnų klasės ir širdies kameros
Stuburinius gyvūnus atstovauja skirtingos klasės: žuvys, varliagyviai, ropliai, žinduoliai ir paukščiai. Stuburiniams gyvūnams veikia širdis kraujo siurbimo funkcija visame kūne tai vadinama cirkuliacija. Nors kraujotakos sistemos daugeliu atžvilgių yra panašios, skirtingų klasių stuburinių gyvūnų širdys turi skirtingą kamerų skaičių. Šios kameros nustato, kaip efektyviai širdis perneša deguonies prisotintą kraują ir deguonies neturintį kraują atgal į širdį.
Stuburiniai gyvūnai gali būti klasifikuojami pagal širdies kamerų skaičių:
- Dvi kameros: vienas prieširdis ir vienas skilvelis (žuvis)
- Trys kameros: du prieširdžiai ir vienas skilvelis (varliagyviai, varliagyviai ir ropliai)
- Keturios kameros: du prieširdžiai ir du skilveliai (paukščiai ir žinduoliai)
Tiražas
Per žiaunas arba plaučius į kraują patenka pati svarbiausia medžiaga – deguonis. Norint efektyviau panaudoti deguonį, daugelis stuburinių turi du atskiri cirkuliacijos etapai: plaučių ir sisteminė.
Kamerinėje plaučių kraujotakoje širdis siunčia kraują į plaučius, kad praturtintų juos deguonimi. Procesas prasideda skilvelyje, iš ten per plaučių arterijas patenka į plaučius. Kraujas grįžta iš plaučių per plaučių venas ir teka į kairįjį prieširdį. Iš ten jis patenka į skilvelį, kur prasideda sisteminė kraujotaka.
Cirkuliacija yra deguonies turtingo kraujo pasiskirstymas visame kūne. Skilvelis pumpuoja kraują per aortą – masyvią arteriją, kuri išsišakoja į visas kūno dalis. Po to, kai deguonis patenka į organus ir galūnes, jis grįžta per venas, vedančias į apatinę tuščiąją arba viršutinę tuščiąją veną. Tada iš šių dviejų pagrindinių venų patenka į dešinįjį prieširdį. Ten patekęs į deguonies prisotintas kraujas grįžta į plaučių kraujotaką.
Širdis yra sudėtingas siurblys ir pagrindinis kraujotakos sistemos organas, aprūpinantis organizmą deguonimi.
Širdis sudaryta iš kamerų: prieširdis ir skilvelis. Po vieną kiekvienoje pusėje, kiekvienas turi skirtingas funkcijas. Kairė pusė užtikrina sisteminę kraujotaką, o dešinė širdies pusė yra atsakinga už plaučių cirkuliaciją, tai yra, deguonies prisotinimą.
atriumas
Prieširdžiai yra kameros, per kurias kraujas patenka į širdį. Jie yra priekinėje širdies pusėje, po vieną atriumą kiekvienoje pusėje. Veninis kraujas patenka į dešinįjį prieširdį per viršutinę tuščiąją veną ir apatinę tuščiąją veną. Kairysis gauna deguonies prisotintą kraują iš plaučių per kairę ir dešinę plaučių venas.
Kraujas patenka į atriumą, aplenkdamas vožtuvus. Prieširdžiai atsipalaiduoja ir išsiplečia, kai prisipildo kraujo. Šis procesas vadinamas diastoliniu virpėjimu, mes su jumis vadink tai pulsu. Prieširdžius ir skilvelius skiria mitralinis ir triburis vožtuvai. Prieširdžiai praeina šalia prieširdžių sistolės, sukeldami trumpus prieširdžių susitraukimus. Jie savo ruožtu išstumia kraują iš prieširdžių per vožtuvus ir į skilvelius. Prie skilvelio vožtuvo prisitvirtinusios elastinės sausgyslės atsipalaiduoja sistolės metu ir pereina į skilvelio diastolę, tačiau skilvelio sistolės metu vožtuvas užsidaro.
Viena iš pagrindinių prieširdžių savybių yra ta, kad jie netrikdyti veninio kraujo tekėjimo širdyje. Veninis kraujas, patenkantis į širdį, turi labai žemą spaudimą, palyginti su arteriniu, o vožtuvai perima veninį kraujospūdį. Prieširdžių sistolė yra neišsami ir neužstoja veninio kraujo tekėjimo per prieširdžius į skilvelius. Prieširdžių sistolės metu veninis kraujas ir toliau nuolat teka per prieširdžius į skilvelius.
Prieširdžių susitraukimai dažniausiai būna nedideli, jie tik užkerta kelią dideliam priešslėgiui, kuris trukdo veninei kraujotakai. Prieširdžių atsipalaidavimas yra suderintas su skilveliu, kad jis pradėtų atsipalaiduoti prieš prasidedant skilvelio susitraukimui, o tai padeda išvengti per lėto pulso.
Skilveliai
Skilveliai yra širdies gale. Skilvelis gauna kraują iš dešiniojo prieširdžio ir per plaučių veną pumpuoja jį į plaučių kraujotaką kuris patenka į plaučius dujų mainams. Tada jis gauna deguonies prisodrintą kraują iš kairiojo prieširdžio ir per aortą pumpuoja jį į sisteminę kraujotaką, kad aprūpintų kūno audinius deguonimi.
Skilvelių sienelės yra storesnės ir stipresnės nei prieširdžių. Fiziologinis stresas, kuris iš plaučių pumpuoja kraują visame kūne, yra daug didesnis nei slėgis, sukuriamas užpildyti skilvelius. Skilvelinės diastolės metu skilvelis atsipalaiduoja ir prisipildo krauju. Sistolės metu skilvelis susitraukia ir per pusmėnulio vožtuvus pumpuoja kraują į sisteminę kraujotaką.
Žmonės kartais gimsta su įgimtomis anomalijomis, vieno skilvelio su dviem prieširdžiais forma. Vestigialinės skilvelio pertvaros dalys gali būti, bet nefunkcionuoti. Liga vadinama širdies liga.
Vienintelė varliagyvių rūšis, turinti 4 širdies kameras, yra paprastasis krokodilas. Nemažai gyvūnų turi tris kameras, ty dvi prieširdžius ir vieną skilvelį.
- varliagyvių
- varliagyvių
- ropliai.
Gamtoje varliagyviai ir dauguma roplių turi prieškambarinę širdį ir susideda iš dviejų prieširdžių ir vieno skilvelio. Šie gyvūnai taip pat turi atskiros kraujagyslių grandinės, kur už deguonies prisotinimą atsakingos atskiros kameros, o veninė kamera grįžta ir teka į dešinįjį prieširdį. Iš ten kraujas patenka į skilvelį, o po to pumpuojamas į plaučius. Praturtėjęs deguonimi ir atpalaidavęs anglies dioksidą, kraujas grįžta į širdį ir teka į kairįjį prieširdį. Tada jis antrą kartą patenka į skilvelį ir toliau pasiskirsto visame kūne.
Tai, kad jie yra šaltakraujai gyvūnai, jų kūnai nenaudoja daug energijos šilumai gaminti. Taigi ropliai ir varliagyviai gali išgyventi turėdami mažiau veiksmingų širdies struktūrų. Jie taip pat gali blokuoti tekėjimą plaučių arterijoje nukreipti kraują į odą odos kvėpavimui nardymo metu. Jie taip pat gali šuntuoti kraujo tekėjimą plaučių arterijų sistemoje nardymo metu. Ši anatominė funkcija laikoma sudėtingiausia iš stuburinių gyvūnų širdies struktūrų.
Visi stuburiniai gyvūnai, tokie kaip žuvys, varliagyviai, ropliai, paukščiai, žinduoliai, naudoja deguonį iš oro (arba ištirpintą vandenyje), kad efektyviai išgautų energiją iš maisto ir išleistų anglies dioksidą kaip atliekas.
Bet kuris organizmas turi tiekti deguonį į visus organus ir surinkti anglies dioksidą. Žinome, kad ši specializuota sistema vadinama kraujotakos sistema: ją sudaro kraujas, joje yra ląstelių, pernešančių deguonį, kraujagyslės (vamzdeliai, kuriais teka kraujas) ir širdis (siurblys, pumpuojantis kraują per kraujagysles). ).
Nors visi mano, kad žuvys turi tik žiaunas, verta paminėti, kad daugelis rūšių turi ir plaučius. Daugelio žuvų kraujotakos sistema yra gana paprastas ciklas.. Širdis susideda iš dviejų susitraukiančių kamerų – prieširdžio ir skilvelio. Šioje sistemoje kraujas iš organizmo patenka į širdį ir pumpuojamas per žiaunas, kur yra praturtintas deguonimi.
Norėdami atsakyti į klausimą, kaip atsirado šis reiškinys, pirmiausia turime suprasti, kas lėmė tokios sudėtingos širdies ir kraujotakos sistemos formavimosi evoliucijos metu.
Apie 60 milijonų metų, nuo anglies periodo pradžios iki juros periodo pabaigos, varliagyviai buvo dominuojantys sausumos gyvūnai ant žemės. Netrukus dėl primityvios struktūros jie neteko garbės vietos. Nors tarp įvairių roplių šeimų, kilusių iš izoliuotų varliagyvių grupių, buvo ir patvaresnių. Pavyzdžiui, archozaurai (kurie ilgainiui išsivystė į dinozaurus) ir terapijos (kurie ilgainiui virto žinduoliais). Klasikinis varliagyvis buvo didžiagalvis Eryops, kurio ilgis nuo galvos iki uodegos buvo apie keturiolika metrų ir svėrė apie du šimtus kilogramų.
Žodis „amfibija“ graikų kalba reiškia „abi gyvybės rūšys“, ir tai gana apibendrina, kuo šie stuburiniai gyvūnai išskirtiniai: kiaušinius jie deda į vandenį, nes jiems reikia nuolatinio drėgmės šaltinio. Ir jie gali gyventi žemėje.
Didelė pažanga stuburinių gyvūnų evoliucijos srityje suteikė daugelio rūšių kraujotakos ir kvėpavimo sistemoms, labai efektyvus. Pagal šiuos parametrus varliagyviai, varliagyviai, ropliai išsidėstę deguonies-kvėpavimo laiptų apačioje: jų plaučiai turi palyginti mažą vidinį tūrį ir negali apdoroti tiek oro, kiek žinduolių plaučiai. Laimei, varliagyviai gali kvėpuoti per odą, o tai kartu su trijų kamerų širdimi leidžia jiems, nors ir sunkiai, patenkinti medžiagų apykaitos poreikius.
Kokie stuburiniai turi trijų kamerų širdį, sužinosite šiame straipsnyje.
Kokie gyvūnai turi trijų kamerų širdį?
Varliagyviai ( varliagyvių) ir ropliai ( ropliai arba ropliai) turi trijų kamerų širdį ir du kraujo apytakos ratai.
suaugusiųjų širdis varlių trijų kamerų, susidedanti iš skilvelio ir dviejų prieširdžių.
Trijų kamerų širdis susideda iš dviejų prieširdžių ir vieno skilvelio. (sakoma, kad krokodilas turi keturių kamerų širdį), tačiau širdį skirianti pertvara yra nepilna, tarp dviejų kamerų joje yra skylė. Kraujas iš skilvelio patenka į vieną iš dviejų kraujagyslių. Jis keliauja per plaučių arteriją į plaučius arba per aortą į likusį kūną. Deguonies prisotintas kraujas iš plaučių keliauja į širdį ir per plaučių veną į kairįjį prieširdį. O kraujas su anglies dioksidu, grįžęs iš organizmo, per veninį sinusą patenka į dešinįjį prieširdį. Abu prieširdžiai ištuštėja tame pačiame skilvelyje, maišydami deguonies turtingą kraują iš plaučių su deguonies stokojančiu krauju iš kūno audinių.
Nors ši sistema užtikrina, kad kraujas visada tekėtų į plaučius, o paskui atgal į širdį, kraujo maišymasis tame pačiame skilvelyje reiškia, kad organai negauna deguonies prisotinto kraujo.
Varliagyviai priklauso keturkojų stuburinių klasei, iš viso ši klasė apima apie šešis tūkstančius septynis šimtus gyvūnų rūšių, įskaitant varles, salamandras ir tritonus. Ši klasė laikoma reta. Rusijoje yra dvidešimt aštuonios rūšys, o Madagaskare - du šimtai keturiasdešimt septynios rūšys.
Varliagyviai priklauso sausumos primityviems stuburiniams gyvūnams, jie užima tarpinę padėtį tarp vandens ir sausumos stuburinių, nes dauguma rūšių dauginasi ir vystosi vandens aplinkoje, o subrendę individai pradeda gyventi sausumoje.
Varliagyviai turi plaučius, kuria jie kvėpuoja, kraujotaka susideda iš dviejų apskritimų, o širdis – trijų kamerų. Varliagyvių kraujas skirstomas į veninį ir arterinį. Varliagyvių judėjimas vyksta penkių pirštų galūnių pagalba, jie turi sferinius sąnarius. Stuburas ir kaukolė yra judriai sujungti. Gomurinė kvadratinė kremzlė susilieja su autostiliu, o apatinis žandikaulis tampa klausos kauliu. Varliagyvių klausa tobulesnė nei žuvų: be vidinės ausies, yra ir vidurinė ausis. Akys prisitaikė gerai matyti įvairiais atstumais.
Sausumoje varliagyviai nėra visiškai prisitaikę gyventi – tai matyti visuose organuose. Varliagyvių temperatūra priklauso nuo jų aplinkos drėgmės ir temperatūros. Jų galimybės naršyti ir judėti sausumoje yra ribotos.
Kraujotaka ir kraujotakos sistema
Varliagyviai turėti trijų kamerų širdį, jis susideda iš skilvelio ir prieširdžių dviejų dalių. Esant uodeginiam ir bekojui, dešinysis ir kairysis prieširdžiai nėra visiškai atskirti. Anuranai turi pilną pertvarą tarp prieširdžių, tačiau varliagyviai turi vieną bendrą angą, jungiančią skilvelį su abiem prieširdžiais. Be to, varliagyvių širdyje yra veninis sinusas, kuris gauna veninį kraują ir susisiekia su dešiniuoju atriumu. Arterinis kūgis ribojasi su širdimi, į jį pilamas kraujas iš skilvelio.
Arterinis konusas turi spiralinis vožtuvas, kuris paskirsto kraują į tris kraujagyslių poras. Širdies indeksas yra širdies masės ir kūno masės procento santykis, jis priklauso nuo gyvūno aktyvumo. Pavyzdžiui, žolės ir žalios varlės juda labai mažai, o širdies susitraukimų dažnis nesiekia pusės procento. O aktyvi, dirvinė rupūžė turi beveik vieną proc.
Varliagyvių lervose kraujotaka turi vieną ratą, jų kraujo tiekimo sistema panaši į žuvų: vienas prieširdis širdyje ir skilvelyje, yra arterinis kūgis, išsišakojęs į 4 poras žiaunų arterijų. Pirmosios trys arterijos skyla į kapiliarus išorinėse ir vidinėse žiaunose, o šakotieji kapiliarai susilieja šakotosiose arterijose. Arterija, kuri atlieka pirmąjį šakos lanką, skyla į miego arterijas, kurios aprūpina galvą krauju.
Antrojo ir trečiojo sujungimas eferentinės šakinės arterijos su dešiniąja ir kairiąja aortos šaknimis ir jų jungtis atsiranda nugarinėje aortoje. Paskutinė šakotųjų arterijų pora į kapiliarus neskyla, nes ant ketvirtojo lanko į vidines ir išorines žiaunas, nugaros aorta įteka į šaknis. Plaučių vystymąsi ir formavimąsi lydi kraujotakos restruktūrizavimas.
Atriumas yra padalintas išilgine pertvara į kairę ir dešinę, todėl širdis yra trijų kamerų. Kapiliarų tinklas yra sumažintas ir virsta miego arterijomis, o nugaros aortos šaknys kyla iš antrųjų porų, uodegos išlaiko trečią porą, o ketvirtoji pora virsta odos-plaučių arterijomis. Periferinė kraujotakos sistema taip pat transformuojama ir įgyja tarpinį pobūdį tarp antžeminės ir vandens sistemos. Didžiausias restruktūrizavimas vyksta varliagyvių anuranams.
Suaugę varliagyviai turi trijų kamerų širdį: vienas skilvelis ir prieširdžiai dviejų vienetų kiekiu. Dešinėje pusėje prie atriumo ribojasi veninis plonasienis sinusas, o arterinis kūgis nukrypsta nuo skilvelio. Galima daryti išvadą, kad širdis turi penkis skyrius. Yra bendra anga, dėl kurios abu prieširdžiai atsiveria į skilvelį. Ten pat yra ir atrioventrikuliniai vožtuvai, jie neleidžia kraujui prasiskverbti atgal į prieširdį susitraukus skilveliui.
Dėl skilvelių sienelių raumenų ataugų susidaro daugybė kamerų, kurios bendrauja tarpusavyje – tai neleidžia kraujui susimaišyti. Arterinis kūgis nukrypsta nuo dešiniojo skilvelio, o spiralinis kūgis yra jo viduje. Iš šio kūgio arterijų lankai pradeda nukrypti po tris poras, iš pradžių kraujagyslės turi bendrą membraną.
Kairė ir dešinė plaučių arterijos pirmiausia atsitraukite nuo kūgio. Tada aortos šaknys pradeda išsiskirti. Du šakiniai lankai skiria dvi arterijas: poraktinę ir pakaušio-slankstelinę, aprūpina krauju priekines galūnes ir kūno raumenis, susilieja nugaros aortoje po stuburu. Nugarinė aorta atskiria galingą enteromezenterinę arteriją (ši arterija aprūpina virškinimo vamzdelį krauju). Kaip ir kitose šakose, kraujas nugarine aorta teka į užpakalines galūnes ir kitus organus.
Miego arterijos
Miego arterijos paskutinės nukrypsta nuo arterinio kūgio ir skirstomi į vidinius ir išorinius arterijų. Veninį kraują iš užpakalinių galūnių ir užpakalinės kūno dalies surenka sėdmenų ir šlaunikaulio venos, kurios susilieja į inkstų vartų venas ir inkstuose skyla į kapiliarus, tai yra, susidaro inkstų vartų sistema. Venos išsiskiria iš kairės ir dešinės šlaunikaulio venų ir susilieja į neporinę pilvo veną, kuri išilgai pilvo sienelės eina į kepenis, todėl skyla į kapiliarus.
Kepenų vartų venoje kraujas surenkamas iš visų skrandžio ir žarnyno dalių venų, kepenyse suskyla į kapiliarus. Ten susilieja inkstų kapiliarai į venas, kurios yra eferentinės ir įteka į užpakalinę neporinę tuščiąją veną, ten taip pat teka venos, besitęsiančios iš lytinių liaukų. Užpakalinė tuščioji vena praeina per kepenis, tačiau joje esantis kraujas į kepenis nepatenka, į jas patenka mažos venos iš kepenų, o jos, savo ruožtu, patenka į veninį sinusą. Visi uodeginiai varliagyviai ir kai kurie anuranai išlaiko kardinalias užpakalines venas, kurios įteka į priekinę tuščiąją veną.
Odoje oksiduota medžiaga surenkama į didelę odos veną, o odos vena, savo ruožtu, perneša veninį kraują į poraktinę veną tiesiai iš žasto venos. Poraktinės venos susilieja su vidinėmis ir išorinėmis jungo venomis į kairę priekinę tuščiąją veną, kuri išteka į veninį sinusą. Iš ten kraujas pradeda tekėti į dešinėje pusėje esantį atriumą. Plaučių venose iš plaučių surenkamas arterinis kraujas, o venos teka į kairėje pusėje esantį prieširdį.
Arterinis kraujas ir prieširdžiai
Kvėpuojant plautine, dešinės pusės prieširdyje pradeda kauptis mišrus kraujas: jį sudaro veninis ir arterinis kraujas, veninis kraujas iš visų skyrių patenka per tuščiąją veną, o arterinis – per odos venas. arterinio kraujo užpildo atriumą kairėje pusėje kraujas ateina iš plaučių. Kai vienu metu susitraukia prieširdžiai, kraujas patenka į skilvelį, skrandžio sienelių išaugos neleidžia kraujui susimaišyti: dešiniajame skilvelyje vyrauja veninis, o kairiajame – arterinis.
Iš skilvelio dešinėje pusėje išeina arterinis kūgis, todėl skilveliui susitraukus į kūgį pirmiausia patenka veninis kraujas, kuris užpildo odos plaučių arterijas. Jei skilvelis ir toliau traukiasi arteriniame kūgiame, pradeda didėti slėgis, pradeda judėti spiralinis vožtuvas ir atveria aortos lankų angas, juose mišrus kraujas veržiasi iš skilvelio centro. Visiškai susitraukus skilveliui, arterinis kraujas iš kairės pusės patenka į kūgį.
Jis negalės patekti į lankinę aortą ir plaučių odos arterijas, nes jose jau yra kraujo, kuris esant stipriam slėgiui perstumia spiralinį vožtuvą, atverdamas miego arterijų žiotis, ten tekės arterinis kraujas, kuris bus siunčiamas. į galvą. Jei plaučių kvėpavimas ilgam išjungtas, pavyzdžiui, žiemojant po vandeniu, į galvą pritekės daugiau veninio kraujo.
Deguonis į smegenis patenka mažesniu kiekiu, nes apskritai sulėtėja medžiagų apykaita ir gyvūnas patenka į stuporą. Varliagyviams, kurie priklauso uodegai, tarp abiejų prieširdžių dažnai lieka skylė, o arterinio kūgio spiralinis vožtuvas yra menkai išvystytas. Atitinkamai, į arterijų lankus patenka daugiausia mišraus kraujo nei beuodegių varliagyvių.
Nors varliagyviai turi kraujotaka eina dviem ratais, dėl to, kad skilvelis yra vienas, tai neleidžia jiems visiškai atsiskirti. Tokios sistemos struktūra yra tiesiogiai susijusi su kvėpavimo organais, kurie turi dvigubą struktūrą ir atitinka varliagyvių gyvenimo būdą. Tai leidžia gyventi tiek žemėje, tiek vandenyje ir praleisti daug laiko.
raudonieji kaulų čiulpai
Varliagyviams pradeda atsirasti raudonieji vamzdinių kaulų čiulpai. Bendras kraujo kiekis yra iki septynių procentų viso varliagyvių svorio, o hemoglobinas svyruoja nuo dviejų iki dešimties procentų arba iki penkių gramų vienam masės kilogramui, deguonies talpa kraujyje svyruoja nuo pustrečių iki trylikos. procentų, šie skaičiai yra didesni, lyginant su žuvimi.
Varliagyviai turi didelius raudonuosius kraujo kūnelius, bet jų nedaug: nuo dvidešimties iki septynių šimtų trisdešimties tūkstančių kubiniame milimetre kraujo. Lervų kraujo skaičius yra mažesnis nei suaugusiųjų. Varliagyvių, kaip ir žuvų, cukraus kiekis kraujyje svyruoja priklausomai nuo metų laikų. Jis rodo didžiausias žuvų ir varliagyvių uodegos vertes nuo dešimties iki šešiasdešimties procentų, o anuranų – nuo keturiasdešimties iki aštuoniasdešimties procentų.
Pasibaigus vasarai stipriai padaugėja angliavandenių kraujyje, ruošiantis žiemoti, nes angliavandeniai kaupiasi raumenyse ir kepenyse, taip pat pavasarį, kai prasideda veisimosi sezonas ir angliavandeniai patenka į kraują. Varliagyviai turi hormoninį angliavandenių apykaitos reguliavimo mechanizmą, nors ir netobulą.
Trys varliagyvių ordinai
Varliagyviai skirstomi į šiuos skyrius:
Varliagyvių arterijos yra šių tipų:
- Miego arterijos – aprūpina galvą arteriniu krauju.
- Odos-plaučių arterijos – perneša veninį kraują į odą ir plaučius.
- Aortos lankuose teka kraujas, kuris sumaišomas su likusiais organais.
Varliagyviai yra plėšrūnai, seilių liaukos, kurios yra gerai išsivysčiusios, jų paslaptis drėkina:
Varliagyviai atsirado viduriniame ar žemutiniame devono amžiuje, ty maždaug prieš tris šimtus milijonų metų. Žuvys yra jų protėviai, jos turi plaučius ir suporuotus pelekus, iš kurių, tikėtina, išsivystė penkių pirštų galūnės. Senovinės skiltinės žuvys kaip tik atitinka šiuos reikalavimus. Jie turi plaučius, o pelekų skelete aiškiai matomi elementai, panašūs į penkių pirštų antžeminės galūnės skeleto dalis. Be to, tai, kad varliagyviai kilę iš senovės skilčių pelekų žuvų, rodo stiprus kaukolės sluoksnių kaulų panašumas, panašus į paleozojaus laikotarpio varliagyvių kaukoles.
Apatiniai ir viršutiniai šonkauliai taip pat buvo skilčių pelekų ir varliagyvių. Tačiau plaučių žuvys, kurios turėjo plaučius, labai skyrėsi nuo varliagyvių. Taigi judėjimo ir kvėpavimo ypatybės, suteikusios galimybę išvykti į sausumą varliagyvių protėviams, atsirado net tada, kai jie buvo tik vandens stuburiniai gyvūnai.
Priežastis, dėl kurios atsirado šios adaptacijos, matyt, buvo ypatingas gėlo vandens telkinių režimas ir juose gyveno kai kurios skiltinių žuvų rūšys. Tai gali būti periodinis džiūvimas arba deguonies trūkumas. Svarbiausias biologinis veiksnys, tapęs lemiamu protėvių lūžimui su rezervuaru ir jų fiksavimui sausumoje, yra naujas maistas, kurį jie rado naujoje buveinėje.
Varliagyvių kvėpavimo organai
Varliagyviai turi šie kvėpavimo organai:
Varliagyvių plaučiai yra suporuotų maišelių pavidalu, viduje yra tuščiaviduriai. Jų sienelės yra labai plonos, o viduje yra šiek tiek išvystyta ląstelių struktūra. Tačiau varliagyviai turi mažus plaučius. Pavyzdžiui, varlių plaučių paviršiaus ir odos santykis matuojamas santykiu nuo dviejų iki trijų, palyginti su žinduoliais, kurių šis santykis yra penkiasdešimt, o kartais ir šimtą kartų didesnis plaučių naudai.
Keičiantis varliagyvių kvėpavimo sistemai, kvėpavimo mechanizmo pasikeitimas. Varliagyviai vis dar turi gana primityvų priverstinį kvėpavimo tipą. Oras įtraukiamas į burnos ertmę, tam atsidaro šnervės ir nusileidžia burnos ertmės dugnas. Tada šnervės uždaromos vožtuvais, pakyla burnos dugnas, dėl kurio oras patenka į plaučius.
Kaip veikia varliagyvių nervų sistema
Varliagyvių smegenys sveria daugiau nei žuvų. Jei paimsime smegenų svorio ir masės procentą, tai šiuolaikinėse žuvyse, turinčiose kremzlę, šis skaičius bus 0,06–0,44%, kaulinėse žuvyse - 0,02–0,94%, varliagyviuose - 0,29–0,36%, beuodegėse varliagyviuose - 0,50–0,73 %.
Varliagyvių priekinės smegenys yra labiau išsivysčiusios nei žuvų, buvo visiškai padalintas į du pusrutulius. Taip pat vystymasis išreiškiamas didesnio skaičiaus nervinių ląstelių turiniu.
Smegenys sudarytos iš penkių skyrių:
Varliagyvių gyvenimo būdas
Varliagyvių gyvenimo būdas yra tiesiogiai susijęs su jų fiziologija ir struktūra. Kvėpavimo organai yra netobulos struktūros - tai taikoma plaučiams, pirmiausia dėl to įspaudas paliekamas kitose organų sistemose. Drėgmė nuolat išgaruoja iš odos, todėl varliagyviai priklausomi nuo drėgmės aplinkoje. Labai svarbi ir aplinkos, kurioje gyvena varliagyviai, temperatūra, nes jie neturi šiltakraujiškumo.
Šios klasės atstovų gyvenimo būdas skiriasi, todėl skiriasi struktūra. Varliagyvių įvairovė ir gausa ypač didelė tropikuose, kur didelė drėgmė ir beveik visada aukšta oro temperatūra.
Kuo arčiau ašigalio, tuo mažiau amfibijų rūšių. Sausuose ir šaltuose planetos regionuose varliagyvių yra labai mažai. Varliagyvių nėra ten, kur nėra rezervuarų, net laikinų, nes kiaušinėliai dažnai gali išsivystyti tik vandenyje. Sūriuose vandens telkiniuose varliagyvių nėra, jų oda nepalaiko osmosinio slėgio ir hipertoninės aplinkos.
Kiaušiniai nesivysto sūraus vandens rezervuaruose. Varliagyviai skirstomi į šias grupes pagal buveinės pobūdį:
Sausumos gyvūnai gali eiti toli nuo vandens telkinių, jei tai ne veisimosi sezonas. Tačiau vandens gyventojai, priešingai, visą savo gyvenimą praleidžia vandenyje arba labai arti vandens. Caudatuose vyrauja vandens formos, kai kurios anuranų rūšys taip pat gali priklausyti jiems, pavyzdžiui, Rusijoje tai yra tvenkinės ar ežerinės varlės.
Medžių varliagyviai plačiai paplitę tarp antžeminių, pavyzdžiui, ropinių varlių ir medžių varlių. Kai kurių sausumos varliagyvių gyvenimo būdas yra gilus, pavyzdžiui, kai kurie yra be uodegų ir beveik visi be kojų. Sausumos gyventojų plaučiai, kaip taisyklė, yra geriau išsivystę, o oda mažiau dalyvauja kvėpavimo procese. Dėl šios priežasties jie yra mažiau priklausomi nuo aplinkos, kurioje gyvena, drėgmės.
Varliagyviai užsiima naudinga veikla, kuri kasmet svyruoja, tai priklauso nuo jų skaičiaus. Jis skiriasi tam tikrais etapais, tam tikru laiku ir tam tikromis oro sąlygomis. Varliagyviai, labiau nei paukščiai, naikina blogo skonio ir kvapo vabzdžius, taip pat apsauginės spalvos vabzdžius. Kai beveik visi vabzdžiaėdžiai paukščiai miega, varliagyviai medžioja.
Mokslininkai jau seniai atkreipė dėmesį į tai, kad varliagyviai yra labai naudingi kaip vabzdžių naikintojai daržuose ir soduose. Olandijos, Vengrijos ir Anglijos sodininkai rupūžes specialiai atveždavo iš įvairių šalių, išleisdami jas į šiltnamius ir sodus. Trečiojo dešimtmečio viduryje iš Antilų ir Havajų salų buvo eksportuota apie šimtas penkiasdešimt rūšių aga rupūžių. Jos pradėjo daugintis ir į cukranendrių plantaciją buvo paleista daugiau nei milijonas rupūžių, rezultatai pranoko visus lūkesčius.
Varliagyvių akys apsaugo nuo užsikimšimo ir išsausėjimo judantys apatiniai ir viršutiniai akių vokai, taip pat žadinanti membrana. Ragena tapo išgaubta, o lęšiukas – lęšinis. Iš esmės varliagyviai mato objektus, kurie juda.
Kalbant apie klausos organus, atsirado klausos kaulas ir vidurinė ausis. Tokia išvaizda atsirado dėl to, kad tapo būtina geriau suvokti garso virpesius, nes oro terpė turi didesnį tankį nei vanduo.
Testai
706-01. Stuburiniai gyvūnai su trijų kamerų širdimi, kurių dauginimasis glaudžiai susijęs su vandeniu, yra sujungti į klasę
A) kaulinė žuvis
B) žinduoliai
B) ropliai
D) Varliagyviai
Atsakymas
706-02. Kokiai klasei priklauso gyvūnai, kurių širdies sandaros schema parodyta paveikslėlyje?
A) vabzdžiai
B) Kremzlinės žuvys
B) varliagyviai
D) Paukščiai
Atsakymas
706-03. Varliagyvius nuo žuvų skiria savybė
A) šaltakraujiškumas
B) širdies sandara
B) vystymasis vandenyje
D) uždara kraujotakos sistema
Atsakymas
706-04. Varliagyviai skiriasi nuo žuvų
A) smegenys
B) uždara kraujotakos sistema
C) suporuoti suaugusiųjų plaučiai
D) jutimo organai
Atsakymas
706-05. Kuris iš išvardytų bruožų skiria daugumą varliagyvių klasės gyvūnų nuo žinduolių?
B) išorinis tręšimas
B) lytinis dauginimasis
D) naudojimas vandens aplinkoje
Atsakymas
706-06. Ropliai evoliucijos procese įgijo, skirtingai nei varliagyviai,
A) uždara kraujotakos sistema
B) didelis vaisingumas
B) didelis kiaušinis su embrioninėmis membranomis
D) trijų kamerų širdis
Atsakymas
706-07. Jei evoliucijos procese gyvūnas suformavo širdį, kaip parodyta paveikslėlyje, tada gyvūno kvėpavimo organai turi būti 
A) plaučiai
B) oda
B) plaučių maišeliai
D) žiaunos
Atsakymas
706-08. Kurioje gyvūnų grupėje dauginimasis nepriklauso nuo vandens?
A) ne kaukolės (lancetai)
B) kaulinė žuvis
B) varliagyviai
D) ropliai
Atsakymas
706-09. Kurių gyvūnų embrionas vystosi kiaušinėlio viduje?
A) kaulinė žuvis
B) uodegos varliagyviai
B) beuodegės varliagyviai
D) ropliai
Atsakymas
706-10. Stuburiniai gyvūnai su trijų kamerų širdimi, kurių dauginimasis nesusijęs su vandeniu, yra sujungti į klasę
A) kaulinė žuvis
B) žinduoliai
B) ropliai
D) Varliagyviai
Atsakymas
706-11. Stuburiniai gyvūnai su kintama kūno temperatūra, plaučių kvėpavimu, trijų kamerų širdimi su nepilna pertvara skilvelyje yra klasifikuojami kaip
A) kaulinė žuvis
B) varliagyviai
B) ropliai
D) kremzlinės žuvys
Atsakymas
706-12. Ropliai, skirtingai nei varliagyviai, linkę
A) išorinis tręšimas
B) vidinis tręšimas
C) vystymasis susidarant lervai
D) kūno padalijimas į galvą, kamieną ir uodegą
Atsakymas
706-13. Kuris iš šių gyvūnų yra šaltakraujis?
A) driežas
B) Amūro tigras
B) stepių lapė
D) paprastasis vilkas
Atsakymas
706-14. Kuriai klasei priklauso gyvūnai su sausa oda su raguotomis žvyneliais ir trijų kamerų širdimi su nepilna pertvara?
A) ropliai
B) žinduoliai
B) varliagyviai
D) Paukščiai
Atsakymas
706-15. Paukščiai nuo roplių skiriasi tuo, kad turi
A) vidinis tręšimas
B) centrinė nervų sistema
B) du kraujo apytakos ratai
D) pastovi kūno temperatūra
Atsakymas
706-15. Kokia šiuolaikinių roplių ir paukščių struktūra panaši?
A) kaulai pripildyti oro
B) sausa oda, be liaukų
B) uodegos sritis stubure
D) maži dantys žandikaulyje
Atsakymas
706-16. Kuriam gyvūnui per odą vyksta dujų mainai tarp atmosferos oro ir kraujo?
A) žudikas banginis
B) tritonas
B) krokodilas
D) rožinė lašiša
Atsakymas
706-17. Kuri gyvūnų grupė turi dviejų kamerų širdį?
Žuvis
B) varliagyviai
B) ropliai
D) žinduoliai
Atsakymas
706-18. Kūdikio vystymasis gimdoje vyksta
A) plėšrūs paukščiai
B) ropliai
B) varliagyviai
D) žinduoliai
Atsakymas
706-19. Kokiai chordatų klasei būdingas odos kvėpavimas?
A) varliagyviai
B) Ropliai
B) paukščiai
D) Žinduoliai
Atsakymas
706-20. Varliagyvių klasės ženklas yra
A) chitininis dangalas
B) plika oda
B) gyvas gimimas
D) suporuotos galūnės
Atsakymas
706-21. Kuo varliagyvių klasės nariai skiriasi nuo kitų stuburinių?
A) stuburas ir laisvos galūnės
B) plaučių kvėpavimas ir kloakos buvimas
C) plika gleivinė oda ir išorinis tręšimas
D) uždara kraujotakos sistema ir dviejų kamerų širdis
Atsakymas
706-22. Kuris iš išvardytų bruožų skiria roplių klasės gyvūnus nuo žinduolių klasės gyvūnų?
A) uždara kraujotakos sistema
B) kūno temperatūros svyravimai
C) plėtra be transformacijos
D) žemės-oro aplinkos naudojimas gyvenimui
Keturių kamerų širdies atsiradimas paukščiams ir žinduoliams buvo svarbiausias evoliucijos įvykis, kurio dėka šie gyvūnai galėjo tapti šiltakraujai. Išsamus driežų ir vėžlių embrionų širdies vystymosi tyrimas ir jo palyginimas su turimais duomenimis apie varliagyvius, paukščius ir žinduolius parodė, kad reguliuojamojo geno pokyčiai vaidino pagrindinį vaidmenį transformuojant trijų kamerų širdį į keturias. -kamerinis. Tbx5, kuri iš pradžių veikia viename skilvelio užuomazga. Jeigu Tbx5 jis išreikštas (veikia) tolygiai per visą rudimentą, širdis pasirodo trikamerė, jei tik kairėje pusėje yra keturių kamerų.
Stuburinių gyvūnų atsiradimas sausumoje buvo susijęs su plaučių kvėpavimo išsivystymu, dėl kurio reikėjo radikaliai pertvarkyti kraujotakos sistemą. Žuvys, kvėpuojančios žiaunomis, turi vieną kraujotakos ratą, o širdis atitinkamai yra dviejų kamerų (susideda iš vieno prieširdžio ir vieno skilvelio). Sausumos stuburiniai turi trijų ar keturių kamerų širdį ir dvi kraujotakas. Vienas iš jų (mažas) varo kraują per plaučius, kur jis prisotinamas deguonimi; tada kraujas grįžta į širdį ir patenka į kairįjį prieširdį. Didelis ratas siunčia deguonimi prisodrintą (arterinį) kraują į visus kitus organus, kur išskiria deguonį ir venomis grįžta į širdį, patekdamas į dešinįjį prieširdį.
Gyvūnų, kurių širdis yra trijų kamerų, kraujas iš abiejų prieširdžių patenka į vieną skilvelį, iš kurio patenka į plaučius ir visus kitus organus. Šiuo atveju arterinis kraujas vienokiu ar kitokiu laipsniu susimaišo su veniniu krauju. Gyvūnų, kurių širdis yra keturių kamerų, embriono vystymosi metu iš pradžių vienas skilvelis pertvara padalijamas į kairę ir dešinę puses. Dėl to visiškai atsiskiria du kraujo apytakos ratai: veninis kraujas patenka tik į dešinįjį skilvelį ir iš ten patenka į plaučius, arterinis – tik į kairįjį skilvelį, o iš jo patenka į visus kitus organus.
Keturių kamerų širdies susidarymas ir visiškas kraujotakos ratų atsiskyrimas buvo būtina sąlyga žinduolių ir paukščių šiltakraujiškumui išsivystyti. Šiltakraujų gyvūnų audiniai sunaudoja daug deguonies, todėl jiems reikia „švaraus“ arterinio kraujo, maksimaliai prisotinto deguonimi, o ne mišraus arterinio-veninio kraujo, kuriuo pasitenkina šaltakraujai stuburiniai trijų kamerų širdimi ( žr.: chordatų kraujotakos sistemos filogenija).
Trijų kamerų širdis būdinga varliagyviams ir daugumai roplių, nors pastarųjų skilvelis dalinai dalijasi į dvi dalis (susidaro nepilna intraventrikulinė pertvara). Tikroji keturių kamerų širdis vystėsi nepriklausomai trimis evoliucinėmis linijomis: krokodilų, paukščių ir žinduolių. Tai laikomas vienu ryškiausių konvergencinės (arba lygiagrečios) evoliucijos pavyzdžių (žr.: Aromorfozės ir lygiagreti evoliucija; Paralelizmas ir homologinis kintamumas).
Didelė grupė mokslininkų iš JAV, Kanados ir Japonijos, kurie savo rezultatus paskelbė naujausiame žurnalo numeryje Gamta, siekė išsiaiškinti šios svarbiausios aromorfozės molekulinį genetinį pagrindą.
Autoriai išsamiai ištyrė širdies vystymąsi dviejų roplių - raudonausio vėžlio - embrionuose. Trachemys scripta ir anole driežai ( Anolis carolinensis). Ropliai (išskyrus krokodilus) yra ypač svarbūs sprendžiant problemą, nes jų širdies struktūra daugeliu atžvilgių yra tarpinė tarp tipiškos trijų kamerų (pvz., varliagyvių) ir tikros keturių kamerų, kaip krokodilų, paukščių ir paukščių. gyvūnai. Tuo tarpu, pasak straipsnio autorių, 100 metų niekas rimtai netyrė roplių širdies embrioninio vystymosi.
Tyrimai, atlikti su kitais stuburiniais gyvūnais, dar nedavė vienareikšmiško atsakymo į klausimą, kokie genetiniai pokyčiai lėmė keturių kamerų širdies susiformavimą evoliucijos metu. Tačiau pastebėta, kad reguliavimo genas Tbx5, koduojantis transkripcijos reguliatorių (žr. transkripcijos faktorius), veikia (išreiškiamas) skirtingai varliagyvių ir šiltakraujų gyvūnų besivystančioje širdyje. Pirmajame jis tolygiai išreikštas visame būsimajame skilvelyje, antrajame jo išraiška maksimali kairėje skilvelėje, iš kurios vėliau susidaro kairysis skilvelis, o minimali dešinėje. Taip pat nustatyta, kad sumažėjęs aktyvumas Tbx5 veda prie pertvaros tarp skilvelių vystymosi defektų. Šie faktai leido autoriams teigti, kad geno aktyvumo pokyčiai Tbx5 galėjo suvaidinti tam tikrą vaidmenį keturių kamerų širdies evoliucijoje.
Vystantis driežo širdžiai, skilvelyje susidaro raumeninė raukšlė, iš dalies atskirianti skilvelio išėjimą nuo pagrindinės jo ertmės. Kai kurie autoriai šią keterą aiškino kaip struktūrą, homologišką stuburinių, turinčių keturių kamerų širdį, tarpskrandžių pertvarą. Remdamiesi gūbrio augimo ir smulkios struktūros tyrimu, aptariamo straipsnio autoriai atmeta šį aiškinimą. Jie atkreipia dėmesį į tai, kad vystantis vištienos embriono širdžiai trumpam pasirodo tas pats volelis - kartu su tikra pertvara.
Autorių gauti duomenys rodo, kad, matyt, tikrajai tarpskrandžio pertvarai homologiškų struktūrų drieže nesusidaro. Kita vertus, vėžliui susidaro nepilna pertvara (kartu su mažiau išsivysčiusiu raumenų ketera). Šios pertvaros formavimas vėžliui prasideda daug vėliau nei vištoje. Nepaisant to, pasirodo, kad driežo širdis yra „primityvesnė“ nei vėžlio. Vėžlio širdis yra tarpinė tarp tipiškos trijų kamerų širdies (pavyzdžiui, varliagyvių ir driežų) ir keturių kamerų krokodilų ir šiltakraujų gyvūnų širdžių. Tai prieštarauja visuotinai priimtoms idėjoms apie roplių evoliuciją ir klasifikaciją. Remiantis anatominėmis savybėmis, vėžliai tradiciškai buvo laikomi primityviausia (bazine) grupe tarp šiuolaikinių roplių. Tačiau kai kurių tyrinėtojų lyginamoji DNR analizė ne kartą atkreipė dėmesį į vėžlių artumą archozaurams (grupei, kuriai priklauso krokodilai, dinozaurai ir paukščiai) ir į bazinę skvomatų (driežų ir gyvačių) padėtį. Širdies struktūra patvirtina šį naują evoliucinį modelį (žr. pav.).
Autoriai ištyrė kelių reguliuojančių genų ekspresiją besivystančioje vėžlio ir driežo širdyje, įskaitant geną Tbx5. Paukščiams ir žinduoliams jau labai ankstyvose embriogenezės stadijose susidaro ryškus šio geno raiškos gradientas skilvelio angoje (raiška sparčiai mažėja iš kairės į dešinę). Paaiškėjo, kad drieže ir vėžlyje ankstyvosiose stadijose genas Tbx5 išreikštas taip pat, kaip ir varle, tai yra tolygiai visame būsimajame skilvelyje. Driežams tokia situacija išlieka iki embriogenezės pabaigos, o vėžliui vėlesnėse stadijose susidaro ekspresijos gradientas, iš esmės toks pat kaip ir viščiuko, tik ne toks ryškus. Kitaip tariant, dešinėje skilvelio dalyje geno aktyvumas palaipsniui mažėja, o kairėje išlieka didelis. Taigi pagal genų raiškos pobūdį Tbx5 vėžlys taip pat užima tarpinę padėtį tarp driežo ir vištos.
Yra žinoma, kad baltymas, užkoduotas geno Tbx5, yra reguliuojantis – jis reguliuoja daugelio kitų genų veiklą. Remiantis gautais duomenimis, buvo natūralu manyti, kad skilvelių vystymąsi ir tarpskilvelinės pertvaros klojimą kontroliuoja genas. Tbx5. Anksčiau buvo įrodyta, kad aktyvumo sumažėjimas Tbx5 pelių embrionuose sukelia skilvelių vystymosi defektus. Tačiau to nepakako norint įvertinti „pagrindinį“ vaidmenį Tbx5 formuojantis keturių kamerų širdžiai.
Norėdami gauti tvirtesnių įrodymų, autoriai panaudojo kelias genetiškai modifikuotų pelių linijas, kuriose embriono vystymosi metu genas Tbx5 eksperimentuotojo prašymu galėjo būti išjungtas vienoje ar kitoje širdies gemalo dalyje.
Paaiškėjo, kad jei visame skilvelio pumpure išjungiamas genas, pumpuras net nepradeda dalytis į dvi dalis: iš jo išsivysto vienas skilvelis be jokių tarpskrandžio pertvaros pėdsakų. Taip pat nesusidaro būdingi morfologiniai požymiai, pagal kuriuos galima atskirti dešinįjį skilvelį nuo kairiojo, neatsižvelgiant į pertvaros buvimą. Kitaip tariant, gaunami pelių embrionai su trijų kamerų širdimi! Tokie embrionai miršta 12 embriono vystymosi dieną.
Kitas eksperimentas buvo tas genas Tbx5 išjungtas tik dešinėje skilvelių užuomazgos dalyje. Taigi šio geno koduojamo reguliuojančio baltymo koncentracijos gradientas buvo smarkiai pasislinkęs į kairę. Iš esmės galima būtų tikėtis, kad tokioje situacijoje tarpskrandžio pertvara ims formuotis labiau į kairę, nei turėtų būti. Bet taip neatsitiko: pertvara visai nepradėjo formuotis, o pagal kitus morfologinius požymius įvyko rudimento padalijimas į kairę ir dešinę dalis. Tai reiškia, kad išraiškos gradientas Tbx5 nėra vienintelis veiksnys, kontroliuojantis keturių kamerų širdies vystymąsi.
Kito eksperimento metu autoriams pavyko sukurti geną Tbx5 išreikštas tolygiai visame pelės embriono skilvelyje, maždaug toks pat kaip varlės ar driežo. Tai vėl paskatino pelių embrionų su trijų kamerų širdimi vystymąsi.
Gauti rezultatai rodo, kad keičiasi reguliuojančio geno darbas Tbx5 iš tikrųjų gali atlikti svarbų vaidmenį keturių kamerų širdies evoliucijoje, ir šie pokyčiai vyko lygiagrečiai ir nepriklausomai žinduoliams ir archozaurams (krokodilams ir paukščiams). Taigi tyrimas dar kartą patvirtino, kad esminį vaidmenį gyvūnų evoliucijoje atlieka genų, reguliuojančių individo vystymąsi, veiklos pokyčiai.
Žinoma, dar įdomiau būtų sukurti tokius genetiškai modifikuotus driežus ar vėžlius, kurie turi Tbx5 būtų išreikštas kaip pelėms ir vištoms, tai yra, kairėje skilvelio pusėje jis stiprus, o dešinėje silpnas, ir pažiūrėkite, ar dėl to jų širdis atrodo panašesnė į keturių kamerų. Tačiau tai dar nėra techniškai įmanoma: roplių genų inžinerija dar nėra taip toli.