Какое сердце у пресмыкающихся: Кровеносная система пресмыкающихся – органы, особенности строения, функции кратко (7 класс, биология)

Содержание

Четырехкамерное сердце имеют земноводные и пресмыкающиеся: примеры

Наша планета густо заселена животными различных классов, отрядов и видов. Ученые изучают их строение и функциональное значение отдельных органов. О том, какое сердце у земноводных и пресмыкающихся, читайте в статье.

Как сердце из трех камер превратилось в четырехкамерное?

Позвоночные вышли на сушу из-за того, что их легочное дыхание стало интенсивно развиваться. Кровеносная система начала перестраиваться. Рыбы, дышащие жабрами, обладают одним кругом обращения крови, их сердце состоит всего из двух камер. Они не могут жить на суше.

Трех- или четырехкамерное сердце имеют наземные позвоночные. Они отличаются наличием двух кругов кровообращения. Их постоянная среда обитания – суша. Орган с тремя камерами имеют амфибии и рептилии. Хотя у отдельных видов пресмыкающихся имеется неполное его разделение на четыре части. Развитие настоящего четырехкамерного сердца в процессе эволюции происходило параллельно у млекопитающих, птиц и крокодилов.

Пресмыкающиеся и земноводные

У этих двух классов животных имеется по два круга обращения крови и сердце, состоящее из трех камер. Только у одной рептилии есть неполноценное, но обладающее четырьмя камерами, сердце. Это крокодил. Полноценный сердечный орган впервые появился у примитивных млекопитающих. В будущем сердце с таким строением унаследовали потомки динозавров – птицы. Оно передалось по наследству и современным млекопитающим.

Птицы

Четырехкамерное сердце имеют пернатые. Птицы отличаются полным разобщением кругов кровообращения: большого и малого, как у человека, когда не происходит смешивание крови – артериальной и венозной. Правая и левая половины органа полностью разделены.

У птиц четырехкамерное сердце, его строение представлено двумя предсердиями и таким же количеством желудочков. В желудочек венозная кровь поступает через правое предсердие. От него происходит отхождение легочной артерии, которая делится на левую и правую ветви. В результате кровь венозная оказывается в соответствующем легком. В это время кровь в легких окисляется и поступает в левое предсердие. Такое кровообращение называется его малым кругом.

Большой круг обращения крови берет начало с левого желудочка. От него отходит один-единственный сосуд, который называется правой дугой аорты, которая сразу на выходе из сердца отделяет две безымянные артерии: левую и правую. Сама же аорта разворачивается в области расположения правого бронха и идет параллельно позвоночному столбу уже в качестве спинной аорты. Каждая безымянная артерия разделяется на сонную и подключичную. Первая идет в голову, а вторая снова разделяется на грудную и плечевую. От спинной аорты отходят крупные артерии. Непарные предназначены для снабжения кровью желудка и кишечника, а парные – задних конечностей, органов полости таза и мышц стенок брюшины.

Четырехкамерное сердце имеют птицы, оно отличается тем, что у пернатых движение крови осуществляется в основном по сосудам крупных размеров, и только небольшая ее часть поступает в почечные капилляры. Птицы отличаются наличием крупного сердца с частыми сокращениями и поступлением в органы только чистой артериальной крови. Это позволило считать птиц теплокровными животными.

Кровеносная система млекопитающих

У млекопитающих четырехкамерное сердце, как у человека или птиц. Его формирование с полным разделением кругов обращения крови вызвано необходимостью развития такого качества, как теплокровность. Это объясняется так: теплокровные животные испытывают постоянную потребность в кислороде, удовлетворить которую способна лишь чистая кровь артерий с большим количеством кислорода. Обеспечить ею организм способно только четырехкамерное сердце. А смешанная кровь позвоночных, у которых сердце имеет три камеры, не способна дать нужную температуру тела. Поэтому такие животные и называются хладнокровными.

Благодаря наличию полных перегородок кровь не смешивается. По большому кругу обращения течет только артериальная кровь, которой в нужной мере снабжаются все органы млекопитающего, что способствует ускорению обмена веществ. Этот процесс способствует поддержанию температуры на постоянном уровне. Четырехкамерное сердце имеют млекопитающие, птицы и другие классы животных, которым жизненно необходима постоянная и устойчивая температура тела. Теперь окружающая среда не влияет на них.

Ящерицы

На самом деле сердце у этих пресмыкающихся имеет три камеры с двумя предсердиями и одним желудочком. Но принцип его работы дает возможность утверждать, что четырехкамерное сердце имеют ящерицы. Объяснение это явление имеет следующее. Венозная полость заполняется бедной кислородом кровью, источником поступления которой является правое предсердие. Артериальная кровь, обогащенная кислородом, поступает из противоположного предсердия.

Легочная артерия и обе дуги аорты сообщаются. Казалось бы, кровь должна полностью смешаться. Но этого не происходит, так как наличие мышечного лоскута в совокупности с двухфазным сокращением желудочка и дальнейшая работа сердца препятствуют смешиванию крови. Оно имеется, но в очень маленьких количествах. Поэтому по функциональному значению трехкамерное сердце ящериц похоже на четырехкамерное.

Рептилии

Крокодил имеет четырехкамерное сердце, хотя круги обращения крови полностью не разделены перегородкой. У пресмыкающегося орган (сердце), отвечающий за снабжение всего организма питанием через кровь, имеет особое строение. Кроме легочной артерии, отходящей от желудочка с правой стороны, имеется дополнительная, левая. По ней основная масса крови поступает в пищеварительную систему.

Между двумя артериями, правой и левой, сердце крокодила имеет отверстие. Через него кровь из вен имеет возможность попадать в большой круг обращения, и наоборот. Ученые долго считали, что сердце рептилии имеет тип переходного характера на пути следования к развитию полноценного сердца из четырех камер, как у теплокровных млекопитающих. Но это не так.

Черепахи

Система сосудов и сердца у этих пресмыкающихся такая же, как у других рептилий: сердце с тремя камерами, соединенные между собой вены и артерии. Содержание недостаточно окисленной крови увеличивается, когда возрастает внешнее давление. Это может происходить, когда животное ныряет или быстро передвигается. Частота сокращений сердца уменьшается, хотя значительно увеличивается концентрация углекислого газа.

Четырехкамерное сердце имеют черепахи, хотя по физиологическому строению орган имеет всего три камеры. Дело в том, что сердце черепахи отличается неполной перегородкой желудочка, вокруг которой кровь функционирует, имея разное количество кислорода.

Кровеносная система пресмыкающихся (рептилий) | Зоология. Реферат, доклад, сообщение, кратко, презентация, лекция, шпаргалка, конспект, ГДЗ, тест

Эволюция земноводных разре­шила проблему последовательного соединения сосудистых сетей и создала проблему смешивания артериальной и венозной кро­ви в сердце. Дальнейшее совершенствование кровеносной систе­мы происходит в ходе эволюции пресмыкающихся. Общеизвестно, что в сердце рептилий появляется частичная межжелудочковая пере­городка, снижающая степень смешивания артериальной и веноз­ной крови. Менее известны перестройки системы артериального выхода из сердца (рис. 136).

На сильно упрощённой схеме сердца рептилии виден главный результат преобразований. Разделение потоков крови в сердце у пресмыкающихся достигается не физиологически — за счёт работы, а ана­томически — за счёт строения сердца. Поток венозной крови из правой части желудочка направляется в ствол лёгочных артерий. Левая системная дуга получает смешанную кровь, а правая — чистую артериальную. При этом сонные артерии отходят у пресмыкающихся не от сердца, а от основания правой системной дуги, и получают из неё чистую артериальную кровь. Системные дуги (корни спинной аорты), сливаясь, образуют спинную аорту, от которой расходятся артерии ко всем органам тела. Очевидно, что при такой организации кровеносной системы орга­ны тела пресмыкающихся получают больше кислорода, чем при организации у земноводных.

Достаточно широко известно, что у крокодилов межжелудочковая перегородка полная (на самом деле — почти полная), и сердце, соответственно,— четырёхкамерное. Значительно менее известно, что смешивание крови у них всё равно происходит — через окно межжелудочковой перегородки и через артериальные протоки. Это обеспечивает возможность длительного нахожде­ния пресмыкающихся под водой. При погружении газообмен идёт не через лёгкие, а через складки покровов глотки —

нёбную штору. Сосуды этой системы относятся к большому кругу и, соответственно, более артериальная кровь поступает в правую часть желудочка, из ко­торой невозможно попасть к мозгу — только к лёгким и, отчасти, в один из корней спинной аорты. Функционально абсолютно сходная проблема возникает в эмбриогенезе плацентарных мле­копитающих.

Рис. 136. 1 — сердце амфибии, 2 — сердце рептилии. A — сонные артерии, B — системные дуги, C — артериальные протоки, D — лёгочные ар­терии, E — неполная межжелудочковая перегородка. Стрелками условно показано на­правление смещения артериальных стволов. Темно-серым обозначена венозная кровь, светло-серым — артериальная, серым — смешанная

Поскольку лёгочные вены у всех позвоночных открываются в

левое предсердие, то в ходе эволюции выход в сонные арте­рии, так или иначе, связывается именно с этой стороной сердца. У земноводных это достигается функционально, за счёт работы спи­рального клапана, у всех остальных — структурно, за счёт межже­лудочковой перегородки. Это и понятно: лёгкие — ведущий орган газообмена, а мозг нуждается в большом количестве кислоро­да. Однако у некоторых позвоночных по разным причинам в определённом режиме внешний газообмен проходит не через лёгкие, а через сосуды большого круга. У лягушки это время зи­мовки, у крокодила — время затяжного погружения, у эмбриона плацентарного млекопитающего — всё время до рождения. И это создаёт сходную для всех проблему: более насыщенная кисло­родом кровь начинает поступать не в левую половину сердца (ведь лёгкие в указанных режимах не дают, а потребляют кис­лород), а в правую, связанную с малым кругом.
В норме мозг связан с левой половиной, которая получает теперь венозную кровь. Это приводит к необходимости сохранения ме­ханизма смешивания и перераспределения крови внутри сердца. У амфибий задача решается функционально — за счёт изменения режима работы спирального клапана, у рептилий и млекопитаю­щих — за счёт окон в сплошной перегородке сердца и артериаль­ных протоков (рис. 136). Материал с сайта http://doklad-referat.ru

Рис. 137. Венозная система ящерицы (по Наумову, 1973)

В венозной системе рептилий существуют воротные системы печени и почек (рис. 137). Хвостовая вена (14) в области таза делит­ся на две подвздошные (12), принимающие в себя вены от задних конечностей (13). Подвздошные вены отделяют от себя воротные вены почек (11) и после этого сливаются в брюшную вену (8). Брюшная вена вместе с несущей кровь от кишечника (6) ворот­ной веной печени (7) распадается в печени (5) на капилляры.

Сли­ваясь, капилляры печени образуют печёночную вену (на схеме не показана), впадающую в проходящую сквозь печень заднюю полую вену (4). Последняя образуется при слиянии почечных вен (9) и впадает в правое предсердие. От головы пресмыкающихся кровь несут парные ярёмные вены (1). Сливаясь с подключичными венами (2), они образуют парные передние полые вены, впадающие в правое предсердие (3 — правая передняя полая вена).

На этой странице материал по темам:
  • Спиральный клапан клапан сердца

  • Спиральный клапан на сердце у пресмыкающихся

  • Спиральный клапан в сердце у пресмыкающихся

  • Спиральный клапан в сердце пресмыкающихся

  • Спиральный клапан есть у пресмыкающихся

Особое строение сердца крокодила может помочь ему в пищеварении

Учёные выяснили, зачем крокодилу уникальное строение его сердца. По их мнению, направляя венозную кровь вместо лёгких к желудку, рептилия помогает себе переваривать пищу.

И облегчает страдания от ломоты в мышцах после тяжёлой охоты.

Жизнь крокодила вряд ли можно назвать размеренной. В засушливые периоды эти зубастые рептилии подолгу отлёживаются в последних оставшихся лужицах, медленно расходуя разумно заготовленные запасы жира. Зрелище жалкое. Но когда праздник приходит на их улицу, крокодилам мало найдётся равных в способности мгновенно схватить, утопить или просто сломать жертве шею. Не имея возможности пережёвывать добычу своими мощными, но достаточно примитивными челюстями, крокодил заранее рвёт её на части и отправляет в желудок огромными кусками.

Общая масса добычи может составлять до пятой части собственной массы животного.

Конечно, до родственных им питонов этим рептилиям далеко, но и представить себе человека, способного за один присест слупить 15–20 килограммов сырого мяса, да ещё и с костями, довольно сложно.

По мнению американских биологов, за такие удивительные пищеварительные способности крокодил может благодарить свою уникальную систему кровообращения.

Работа учёных из Университета штата Юта и Института искусственного сердца в Солт-Лейк-Сити принята к публикации в мартовском выпуске журнала Physiological and Biochemical Zoology.

Круги кровообращения

У всех животных, кроме рыб, конец большого круга кровообращения является началом малого и наоборот, что не дает возможности говорить об их полной замкнутости. Фактически, оба круга кровообращения составляют единое целое кровеносное русло, в…

В организме большинства позвоночных — и крокодила в том числе — кровь движется по так называемым двум кругам кровообращения. В малом, или лёгочном, она, проходя сквозь лёгкие, обогащается кислородом и избавляется от углекислого газа, в большом, или системном, питает кислородом все органы тела. Собственно, ни тот, ни другой полноценными кругами не являются, так как замыкаются друг на друга: из лёгких кровь возвращается в начало большого круга, а от органов — малого.

В организме млекопитающих и птиц эти круги, тем не менее, чётко разделены. По малому кругу насыщенную углекислым газом кровь, прибывающую в правое предсердие, гонит в лёгкие правый желудочек. Левый желудочек же отправляет поступающую из левого предсердия обогащённую кислородом кровь дальше по всему организму. По сути, четырёхкамерное сердце — это два насоса в одном, и такое разделение даже позволяет поддерживать в малом круге существенно меньшее давление, чем в большом.

У амфибий и рептилий сердце трёхкамерное — его предсердие разделено надвое, а вот желудочек всего один, он отправляет кровь дальше — как в лёгкие, так и к органам. Понятно, что в этом случае возможно частичное смешивание крови, что делает систему не очень эффективной. Однако хладнокровные ящеры и земноводные, по большей части ведущие не слишком активный образ жизни, могут себе это позволить.

Сердце крокодила — особый случай.

Оно четырёхкамерное, но круги обращения разделены не полностью. Кроме того, от правого желудочка отходит не только лёгочная артерия, но и дополнительная, так называемая левая артерия, большая часть крови по которой направляется к пищеварительной системе, в первую очередь к желудку. Между левой и правой артериями (правая идёт от левого желудочка) имеется отверстие Паниццы, позволяющее венозной крови попадать в начало большого круга кровообращения — и наоборот.

close

100%

У человека подобное является аномалией и носит название врождённого порока сердца. Крокодил же не только не чувствует здесь порока, но и обладает дополнительным механизмом, позволяющим искусственно нагнетать бедную кислородом кровь в правую артерию. Или вовсе закрыть левую артерию, при этом его кровеносная система будет работать почти так же, как и у млекопитающих. Этим так называемым зубцовым клапаном крокодил может управлять по своей воле.

Причины, побудившие природу создать столь примечательный механизм, давно занимали учёных. Долгое время считалось, что сердце крокодила — переходный этап на пути к полноценному четырёхкамерному сердцу теплокровных млекопитающих.

Однако была и противоположная точка зрения, согласно которой крокодил — потомок теплокровного животного, которому по эволюционным причинам стало выгодней жить жизнью хладнокровного убийцы. В этом случае отверстие Паниццы и зубцовый клапан оказываются адаптационным механизмом, позволившим перейти к хладнокровному существованию. Например, в 2004 году Роджер Сеймур из австралийского Университета Аделаиды показал вместе с коллегами, что такое строение сердца может быть очень полезно для полуподводного образа жизни: снижение содержания кислорода в крови может замедлить обмен веществ, что помогает в долгих погружениях, когда хищник неподвижно ждёт свою жертву.

Профессор Университета штата Юта Коллин Фармер и её коллеги считают, что благодаря такой сложной системе крокодил может быстро разлагать проглоченные им куски добычи.

А медлить крокодилу нельзя: если рыба, обезьяна, а то и человеческая нога, не будут переварены слишком быстро, рептилия погибнет. Либо в пасти другого хищника в виду своей неповоротливости, либо от голода и кишечного расстройства: в жарком климате бактерии очень быстро размножатся на проглоченном куске мяса в чреве животного.

Фармер полагает, что дело не в том, что не прошедшая лёгких кровь бедна кислородом — для достижения подобного эффекта не нужно сложное устройство сердца, а достаточно замедлить дыхание. По её мнению, дело в том, что эта кровь богата углекислым газом. Когда крокодил направляет богатую CO2 кровь к желудку и другим органам пищеварения, специальные железы используют его при выработке желудочного сока, и чем больше к ним поступает углекислого газа, тем активнее секреция. Известно, что в интенсивности выделения желудочного сока своими железами крокодилы в десяток раз превосходят чемпионов по этому показателю среди млекопитающих. Это позволяет не только переваривать пищу, но и подавлять рост вредных бактерий в желудке.

Крокодилы (Crocodylia, или Loricata)

отряд водных пресмыкающихся. Длина большинства крокодилов 2-5 м, некоторых — до 6 м (гребнистый крокодил, старые самцы). Голова плоская, с длинным рылом и характерно изогнутым разрезом рта, туловище приплюснутое, хвост мощный, веслообразно…

Чтобы доказать свою гипотезу, учёные сначала изучили состояние кровеносной системы в периоды вынужденного поста и во время переваривания крокодилом пищи. Оказалось, что у только что откушавшего крокодила в течение многих часов клапан действительно заставляет кровь течь преимущественно в обход лёгких.

Далее учёные хирургическим путём дезактивировали клапан, закрыв вход в левую аорту, у группы молодых крокодилов. Контрольную группу для чистоты эксперимента также прооперировали, однако им аорту не закрывали. Как оказалось, после кормления у крокодилов, левая аорта которых была заблокирована, выработка желудочного сока значительно снижалась — несмотря на то, что кровь продолжала поступать к пищеварительным органам в достаточном количестве через правую аорту. При этом также резко снижалась способность крокодилов разлагать кости, составляющие немалую часть их рациона.

Помимо функции переноса CO2 к желудку, замечает Фармер, пуск крови в обход лёгких мог играть и другую важную функцию, наличию которой позавидуют многие посетители тренажёрных залов.

У крокодила богатая трапеза почти всегда следует за рывком к добыче, во время которого неповоротливое обычно животное мгновенно выпрыгивает из воды, хватает зазевавшуюся у водопоя жертву и затаскивает её под воду. В это время в мускулах генерируется такое количество ядовитой молочной кислоты (именно из-за них после физических нагрузок мышцы ломит), которое способно стать причиной гибели животного. По предположению учёных из Юты, с кровью эта кислота также переносится к желудку, где и утилизируется.

А что касается отверстия Паниццы, то его роль не только в том, чтобы направлять бедную кислородом кровь к другим органам, притормаживая метаболизм крокодила, но и в том, чтобы, наоборот, снабжать пищеварительную систему дополнительным кислородом из правой аорты, когда это нужно. Зубцовый клапан же помогает время от времени отправлять богатую углекислым газом кровь не только к желудку, но и к другим внутренним органам, которым она может понадобиться.

Земноводные и пресмыкающиеся — Портал органов власти Ярославской области

Составитель: кандидат биологических наук
заведующий кафедрой зоологии
ЯГПУ им. К.Д. Ушинского

Елена Николаевна Анашкина

Земноводные. Видовой состав земноводных, обитающих в  Ярославской области, относительно беден и представлен 10 видами. Хвостатые амфибии представлены обыкновенным и гребенчатым тритонами. К бесхвостым относятся два вида бурых и два вида зеленых лягушек (травяная, остромордая, озерная и прудовая лягушки), краснобрюхая жерлянка, чесночница, серая и зеленые жабы. В Красную книгу Ярославской области занесены краснобрюхая жерлянка, чесночница и зеленая жаба.

Тритоны – хвостатые  земноводные, по внешнему виду несколько напоминающие ящериц. В наших водоемах встречаются обыкновенный и гребенчатый тритоны. Наиболее распространенным  считается обыкновенный тритон, достигающий 8-9 сантиметров в длину. Для размножения тритоны выбирают хорошо прогреваемые водоемы, расположенные на просеках, лесных опушках и полянах. Пока еще обыкновенные тритоны нередки и в водоемах городских садов и парков.

Гребенчатый тритон намного крупнее обыкновенного, его длина более 15 см.  Туловище массивное, голова уплощенная и широкая. У самцов гребень высокий, зубчатый, резко обособленный выемкой от хвоста. Гребенчатый тритон довольно редок, избегает загрязненных водоемов и встреч с человеком, поэтому не встречается в городских водоемах. Этот тритон обитает преимущественно в лесной зоне, предпочитая для размножения более глубокие водоемы, нежели обыкновенный тритон.

Оба вида тритонов исключительно полезные животные. Обитая в водоеме, взрослые тритоны и их личинки уничтожают огромное количество личинок комаров. Немало вредных насекомых поедают тритоны и обитая на суше. И, наконец, сами они входят в меню многих животных и птиц – ужей, гадюк, цапель, аистов, мелких хищных млекопитающих. Осушение мелких водоемов, уничтожение как взрослых тритонов, так и их икры приводит к сокращению численности тритонов.

Чаще тритонов в водоемах и на суше встречаются лягушки. Бурые лягушки отличаются от других, похожих на них лягушек, темным височным пятном. К ним относятся травяная  и остромордая. И, несмотря на их почти одинаковые размеры (около 8 см) и на похожую окраску (спинки у них бурые, разных оттенков), эти лягушки легко различимы. У травяной лягушки снизу на брюшке – мраморный пятнистый рисунок (у самцов он грязно-белый, а у самок – красновато-коричневый). Если же вам попалась лягушка с однотонным брюшком и чуть поменьше размером, – значит это остромордая. Озерная лягушка – самая большая, из обитающих в нашей стране. Длина ее тела иногда может достигать 17 см.  Озерная лягушка постоянно живет в воде. Прудовые лягушки отличаются от озерных меньшими размерами и изумрудной или ярко-оливковой окраской.

Чесночница обыкновенная обитает на равнинах в лесной зоне, предпочитая участки с неплотной почвой. В Ярославской области редкие встречи отмечены в Любимском районе. Занесена в Красную книгу ЯО.

Длина тела чесночницы до 71 мм. Основной тон окраски серый или коричневый, на спине более или менее симметричный рисунок из темных пятен, иногда образующих полосы; края пятен четко очерчены. Вдоль спины проходит светлая полоса. Низ тела светлый с темно-серыми пятнышками. Характерной особенностью этой лягушки является способность быстро зарываться в почву, используя для этого задние конечности и крупный пяточный бугор. Чесночница – сухолюбивый вид. В водоемах она встречается только в период размножения.

Жерлянка краснобрюхая населяет низинные участки в поймах рек и озер, прудах и болотах. В Ярославской области редкие встречи отмечены в Брейтовском и Пошехонском районах. Занесена в Красную книгу.

Длина тела этой лягушки не более 64 мм. Спина коричнево-серая с темными, реже зелеными пятнами. Брюхо у жерлянки яркое с  крупными темными и оранжевыми  или красными пятнами. В случае опасности жерлянка принимает характерную позу –переворачивается вверх брюхом, демонстрируя яркую предупреждающую окраску. Вне сезона размножения жерлянки предпочитают мелкие прогреваемые солнцем водоемы или мелководья, поросшие водной растительностью, где и проводят немало времени. В лесу жерлянку можно встретить на опушках, полянах и вырубках.

Из жаб в Ярославской области  встречаются серая, или обыкновенная и зеленая жабы. В отличие от своих ближайших родственников – лягушек, жабы не требовательны к воде. Их кожа частично ороговевает, поэтому они могут обитать в лесу довольно далеко от водоемов. Приносят огромную пользу, уничтожая слизней, личинок комаров и вредных насекомых.

Серая жаба предпочитает лесные ландшафты, однако хорошо уживается с человеком  и обычна в парках, садах, на полях, огородах и приусадебных участках. Эти животные предпочитают влажные места с высокой травой. Взрослые жабы активны преимущественно в сумерки и первую половину ночи. В жаркое время они скрываются в убежищах под камнями, корягами, копнами сена. Молодые жабята активны круглосуточно, а в сырых местах с густой травой попадаются даже в жаркую погоду.  

Зеленые жабы  отличаются от серых  более разнообразной окраской: на спине по оливковому фону разбросаны крупные темно-зеленые пятна с черной каймой и красными точками. Иногда вдоль спины проходит светлая полоса. Брюхо беловатое, с пятнами или без них. Кроме того, зеленые жабы более сухолюбивы и теплолюбивы, чем серые. Эти животные способны переносить большие потери воды и приспособлены к жизни в очень засушливых условиях. В Ярославской области  редкие встречи отмечены в Переславском и Ростовском районах.

На численность жаб влияет беспокойство со стороны человека и прямое истребление, а также нарушение естественных местообитаний в результате хозяйственной деятельности людей. 

Пресмыкающиеся. Природные условия Ярославской области мало благоприятны для существования пресмыкающихся, поэтому они представлены шестью видами – тремя видами ящериц и тремя видами змей.

Обыкновенного ужа и обыкновенную гадюку можно назвать обычными и распространенными змеями Ярославской области. Уж отличается желтыми (или почти белыми или оранжевыми) пятнами по бокам головы. Общий тон окраски гадюки – ядовитой змеи – варьирует от светло-серого до черного. Вдоль спины тянется почти черная зигзагообразная полоса;  между головой и туловищем имеется резкий перехват, а на голове хорошо различим рисунок в виде латинской буквы «икс».  Обыкновенные гадюки наиболее часто встречаются в болотистых лесах по окраинам болот, на лесных полянах и опушках с хорошим травостоем, на вырубках, по берегам рек и озер. В жаркие солнечные дни гадюки выползают погреться на солнышке. В это время их часто можно увидеть на старом пне или даже на утоптанной лесной тропинке. Часто встречаются на приусадебных участках, рекреационных территориях.

Согласно проведенным в 2010 г. исследованиям, в Ярославской области постоянно обитает более 500 тыс. гадюк обыкновенных. Популяция гадюк довольно устойчива, имеет тенденцию к увеличению численности и пока в дополнительных мерах охраны не нуждается.

Уничтожая мышевидных грызунов, ужи и гадюки приносят немалую пользу.

В Ярославской области отмечены спорадичные встречи змеи медянки, имеющей международный ранг охраны, в Переславском районе. Медянка относится к семейству ужей. При встрече с человеком эта змея обычно сворачивается в плотный комок, внутри которого она прячет голову, и на все прикосновения реагирует еще большим сжатием тела. Медянка занесена в Красную книгу Ярославской области.

Из ящериц наиболее распространены два вида настоящих ящериц – прыткая и живородящая. Они невелики по размерам – первая не более 25 сантиметров (вместе с хвостом), вторая чуть короче – 20 сантиметров. Прыткую ящерицу можно встретить даже в городском парке. Она хорошо приспосабливается к измененным человеком ландшафтам, предпочитая сухие и солнечные участки, склоны холмов и даже железнодорожные насыпи. Живородящая ящерица обитает  в местах более влажных, на облесенных участках болот, торфяниках, зарастающих вырубках, по берегам рек.

Оба вида ящериц полезны, истребляют слизней, медведок, гусениц, вредных насекомых и их личинок.

В Ярославской области встречается и безногая ящерица – веретеница ломкая, или медяница. К сожалению, это животное часто путают со змеей медянкой и другими змеями (в том числе и ядовитыми), пугаются и даже уничтожают. Змеевидное тело веретеницы достигает в длину 60 см (вместе с хвостом). Молодые животные обычно очень светлые. Взрослые – сверху буро-коричневые или бронзового цвета с более темными боками. Низ –синевато-черный. У самцов на спине имеются голубые или синие пятна. Тело ящерицы покрыто мелкой, очень гладкой и блестящей чешуей.     

В нашей области веретеница встречается намного реже ящериц других видов.  Она обитает преимущественно в смешанных и широколиственных лесах, встречаясь также у границы леса по окраинам полей и лугов, на лесных просеках и вырубках, в садах. Полезна. 

Библиографический список: 

1.      Анашкина Е.Н., Белоусов Ю.А. Класс Земноводные. Класс Пресмыкающиеся//Красная книга Ярославской области. – Ярославль: Издательство Александра Рутмана, 2004. С.254-256; С.257-258.

2.     Белоусов Ю.А. Мир животных//Природа Ярославской области и ее охрана. – Ярославль: Верх.-Волж.кн.изд-во, 1984. – С.84-96.

3.     Доклад о состоянии и охране окружающей среды Ярославской области в 2004–2006 годах. Ярославль. Департамент охраны окружающей среды и природопользования Ярославской области, 2008.

4.     Доклад о состоянии и охране окружающей среды Ярославской области в 20072008 годах. Ярославль. Департамент охраны окружающей среды и природополь-зования Ярославской области, 2010.

5.     Зайцев В.А. Позвоночные животные северо-востока Центрального региона России. (Виды фауны, численность и ее изменения). М.: Т-во научных изданий КМК, 2006. – 513 с.

6.     Кузнецов Н.В., Макковеева И.И. Животный мир Ярославской области. Ярославское книжное издательство, 1959.

7.     Солопова М.И. Наши земноводные//Животные водоемов Ярославской области: Уч. зап. ЯГПИ. Вып.93. – Ярославль, 1971.

8.     Солопова М.И. Пресмыкающиеся// Очерки о наземных животных Ярославской области: Уч. зап. ЯГПИ. Вып.105. – Ярославль, 1972.

Рептилии (пресмыкающиеся) . Биология, 7 класс: уроки, тесты, задания.

1. Покровы рептилий

Сложность: среднее

1
2. Приспособления, позволившие завоевать сушу

Сложность: среднее

1
3. Внешнее строение рептилий

Сложность: среднее

1
4. Эволюция строения сердца животных

Сложность: среднее

2
5. Особенности строения сердца животных

Сложность: среднее

2
6. Различия Земноводных и Пресмыкающихся

Сложность: среднее

1
7. Сходство и различие Амфибий и Рептилий

Сложность: среднее

1
8. Особенности скелета животных

Сложность: среднее

2
9. Размножение и развитие рептилий

Сложность: среднее

1
10. Признаки, характеризующие прогрессивную эволюцию рептилий

Сложность: среднее

1
11. Приспособление к жизни на суше

Сложность: среднее

1
12. Сравни Пресмыкающихся и Рыб

Сложность: среднее

2
13. Сравни Пресмыкающихся и Земноводных

Сложность: среднее

2
14. Сравни кожу Пресмыкающихся и Земноводных

Сложность: среднее

2
15. Установи систематическое положение вида Гадюка обыкновенная

Сложность: сложное

12

Крокодилы используют венозную кровь для пищеварения: Наука и техника: Lenta.

ru

Исследователи из Университета Чикаго объяснили особенности строения кровеносной системы крокодилов. В экспериментах с американскими аллигаторами им удалось показать, что возможность пускать венозную кровь в обход легких к тканям тела необходима им для переваривания пищи. Работа ученых опубликована в журнале Physiological and Biochemical Zoology.

У крокодилов, как и у других рептилий, сохранились правая и левая дуги аорты. Однако, в отличие от остальных пресмыкающихся, сердце крокодила четырехкамерное, то есть, разделяется на два предсердия и два желудочка.

От левого желудочка отходит правая дуга аорты, по которой насыщенная кислородом после циркуляции через легкие кровь идет в ткани и органы. Левая дуга аорты отходит от правого желудочка и несет венозную кровь, содержащую мало кислорода. На выходе из сердца происходит частичное смешение венозной и артериальной крови из двух дуг аорты. Смешение венозной и артериальной крови характерно для несовершенных кровеносных систем амфибий и рептилий.

Однако крокодилы могут «перекрыть» соединение между дугами аорты. В этом случае венозная кровь из левой дуги не смешивается с артериальной кровью из правой. То есть, основное кровообращение протекает по схеме, характерной для млекопитающих.

Левая дуга аорты ведет к желудку крокодила. При «перекрывании» соединения дуг венозная кровь, текущая по левой дуге, попадает прямо туда. Ученым удалось показать, что в находящихся в желудке железах происходят реакции с участием углекислого газа крови, в результате которых образуются бикарбонат и кислота, которая помогает крокодилу переваривать кости своих жертв. Концентрация кислоты в желудке крокодила при активном пищеварении более чем в десять раз превышает концентрацию, характерную для млекопитающих.

Крокодилы известны тем, что способны переваривать огромные количества пищи — до четверти их собственного веса. Если искусственно помешать венозной крови попадать в желудок в обход легких, пищеварение крокодила нарушается, и он не справляется с перевариванием своей обычной пищи.

Ученые выдвигают несколько предположений, объясняющих такую высокую концентрацию кислоты. Во-первых, кислота препятствует размножению бактерий, что особенно актуально, если учесть, что недопереваренная еда находится в желудке крокодила достаточно долгое время. Во-вторых, бикарбонат необходим крокодилам для нейтрализации большого количества молочной кислоты, которая образуется в мышцах при нападении на жертву. Если вовремя не «очистить» кровь, доза молочной кислоты может оказаться смертельной. «Запасной путь» помогает крокодилам сделать это.

В качестве третьей возможной причины ученые называют необходимость быстро секретировать большое количество кислоты. Это особенно важно для юных крокодилов. Пищеварение лучше протекает в тепле, а теплые места привлекательны также и для естественных врагов, которых много у не вступившего в полную силу молодняка. Как только крокодил попадает в тепло, он должен начать переваривать пищу, и для этого ему необходимо быстро секретировать много кислоты, для чего он использует «перекрывание» дуг аорты.

Заболевания сердечно-сосудистой системы у ящериц

Васильев Дмитрий Борисович
врач-герпетолог

Особенности строения и работы сердечно-сосудистой системы ящериц

Остановимся только на нескольких «узловых» моментах, отличающих ящериц от высших позвоночных.

  1. Сердце у ящериц относительно небольших размеров.
    У рептилий масса сердца составляет около 0,2–0,3% от массы тела, что больше, чем у рыб, но меньше, чем у амфибий.
  2. Положение сердца варьирует у многих рептилий.
    У ящериц с вытянутым телом, особенно, у варанов, сердце располагается за рукояткой грудины, то есть почти на середине тела.
  3. Частота сердечных сокращений (ЧСС) у рептилий обратно пропорциональна массе тела (как у всех позвоночных) и прямо пропорциональна температуре тела и окружающей среды (как у всех холоднокровных).
    У ящерицы массой 1 кг ЧСС должна составлять около 33 ударов/мин. На самом деле у игуан даже при температуре 24°С ЧСС обычно составляет не менее 40–70 ударов/мин (Bennett, Schumacher, et al, 1998) и только у очень крупных ящериц она может быть меньше 30 ударов/мин.
  4. Все рептилии, за исключением крокодилов, имеют трехкамерное сердце с неполной межжелудочковой перегородкой, и поэтому в большей части кровеносной системы кровь остается смешенной.
  5. Трехкамерное сердце рептилий «технически» позволяет регулировать распределение сердечного выброса между большим и малым кругом кровообращения с помощью интервентрикулярного шунта (преимущественной подачи потока крови в правый или левый желудочек сердца).
    Многие рептилии способны к периодической задержке дыхания. При этом сосудистое сопротивление в легких возрастает, давление в малом круге повышается, и кровь шунтируется (сбрасывается) в левое сердце и в большой круг — наблюдается левый шунт, который позволяет выключать циркуляцию в малом круге в состоянии апноэ (отсутствия дыхания). И, наоборот, в процессе самостоятельного дыхания преобладает правый шунт.
  6. Рептилии способны к анаэробному гликолизу (процесс распада глюкозы без участия кислорода с образованием молочной кислоты), хотя это видоспецифично.
    Некоторые ящерицы могут выживать без кислорода не более 25 минут, а пресноводные черепахи — более 33 часов. Игуаны выживают в бескислородной среде около 4,5 часов (Moberly, 1968). Это зависит в первую очередь от устойчивости миокарда к гипоксии (пониженному содержанию кислорода в его клетках). При этом сердечный выброс уменьшается до 5% от нормы, и кровь направляется в основном к голове и главным внутренним органам. Это позволяет рептилиям поддерживать только жизненно важные функции, в отличие от ныряющих птиц и млекопитающих.
    При нормальном воздухообмене уровень сердечной деятельности мгновенно восстанавливается.
  7. Рептилии, подобно птицам, рыбам и амфибиям имеют воротную систему почек.
    Кровь туда собирается из капиллярного ложа задних конечностей и хвоста. Конечно, под воздействием многих факторов, кровоток может изменять своё направление и обходить воротную систему почек по анастомозам с брюшной веной. Это происходит, прежде всего, при изменении температуры тела и статуса гидратации. Но, при возможности выбора лучше инъецировать препараты в переднюю половину тела, чтобы избежать их преждевременного выделения почками и нефротоксического действия некоторых препаратов при увеличении их концентрации в воротной системе почек.
  8. У ящериц по белой линии живота примерно в середине тела непосредственно под брюшной мускулатурой расположена крупная вентральная брюшная вена.
    Поэтому, уже давно при полостных операциях у ящериц выбирают парамедианный доступ (т. е. продольный разрез делают не по центральной линии живота, а в стороне от неё), чтобы избежать травмирования вены и кровотечения. Но всё-таки хирургический доступ по белой линии имеет свои преимущества: доступ равнозначен для парных органов, кроме того, он уменьшает постоперационную боль и дискомфорт, а также при этом не приходится пересекать мышцы брюшной стенки. У крупных видов ящериц, брюшную вену можно сдвинуть вбок от белой линии в любом направлении. В случае пересечения и/или лигирования (перевязки) брюшной вены кровь оттекает обратно через тазовые и почечные вены в заднюю полую вену. Поэтому выключение данного сосуда из кровотока не вызывает серьезных нарушений циркуляции крови. Мы редко используем доступ по белой линии, так как в этом случае швы находятся в постоянном контакте с грунтом. Однако, это удобный и быстрый доступ к брюшной вене для её катетеризации и, как менее кровавый, оптимален для пациентов с возможной коагулопатией.

Источник: ветклиника «Белый Клык»

Ссылка на эту статью для вашего сайта, форума или блога

%PDF-1.3 % 251 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 172 80 0000002072 00000 н 0000002968 00000 н 0000003577 00000 н 0000023315 00000 н 0000023357 00000 н 0000026045 00000 н 0000026111 00000 н 0000026921 00000 н 0000027469 00000 н 0000035462 00000 н 0000036123 00000 н 0000036611 00000 н 0000044465 00000 н 0000044922 00000 н 0000045246 00000 н 0000048427 00000 н 0000048935 00000 н 0000049348 00000 н 0000054306 00000 н 0000054763 00000 н 0000055095 00000 н 0000057296 00000 н 0000058073 00000 н 0000058793 00000 н 0000059384 00000 н 0000059932 00000 н 0000060504 00000 н 0000061013 00000 н 0000061791 00000 н 0000062529 00000 н 0000062651 00000 н 0000062714 00000 н 0000062835 00000 н 0000062898 00000 н 0000063020 00000 н 0000063083 00000 н 0000063203 00000 н 0000063266 00000 н 0000063388 00000 н 0000063451 00000 н 0000063549 00000 н 0000063612 00000 н 0000063710 00000 н 0000063807 00000 н 0000063904 00000 н 0000064001 00000 н 0000064097 00000 н 0000064194 00000 н 0000064290 00000 н 0000064387 00000 н 0000064484 00000 н 0000064581 00000 н 0000064677 00000 н 0000064774 00000 н 0000064870 00000 н 0000064967 00000 н 0000065064 00000 н 0000065161 00000 н 0000065257 00000 н 0000065354 00000 н 0000065450 00000 н 0000065546 00000 н 0000065642 00000 н 0000065737 00000 н 0000065835 00000 н 0000065932 00000 н 0000066030 00000 н 0000066128 00000 н 0000067103 00000 н 0000067159 00000 н 0000067740 00000 н 0000067808 00000 н 0000068016 00000 н 0000068079 00000 н 0000068200 00000 н 0000068359 00000 н 0000068495 00000 н 0000068620 00000 н 0000002308 00000 н 0000000017 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 172 0 объект > эндообъект 250 0 объект > поток xc«`a`da`g`Jg`t6vI’0\V[omUpE%H&-Z-. `ZԶ+1(drs0g[E͐IWO0L98v[yd&:OX6QUcLh󂧗7rjGl-i.3J’K44nJ:̮hdjSXx)e%o_?gTk\Mg斬Cs открыто1T& `[email protected]«Xp5_$?(;xXV)!F_ *> \ Б XdD 0`.`;{@!(!2d58’532cՀ#!V>|g>#

Кровеносная система рептилий — Видео и стенограмма урока

Сердца рептилий

Представим, что вы клетка крови в теле рептилии и вы в сердце животного. Лабиринт, через который вы пробираетесь, будет различаться по структуре в зависимости от рептилии. Во время обсуждения помните, что «артерии отходят» от сердца, а «вены отходят» к сердцу.Это поможет вам вспомнить движение крови по венам и артериям.

Трехкамерное сердце есть у большинства рептилий. Подобно нашим четырехкамерным человеческим сердцам, трехкамерные сердца имеют два верхних предсердия . В отличие от наших собственных сердец, трехкамерное сердце рептилий имеет один большой желудочек , или нижнюю и более мышечную часть сердца.

B. Анатомия сердца ящерицы, черепахи и змеи с тремя камерами.

В этом единственном желудочке насыщенная кислородом — или богатая кислородом — и деоксигенированная — или обедненная кислородом кровь могут смешиваться вместе.

Если вы деоксигенированная клетка крови, вам нужно получать кислород в легких. Итак, вы попадаете в сердце через крупную вену, венозный синус , и попадаете в правое предсердие. Затем правое предсердие выталкивает клетку крови в единственный нижний желудочек, который выталкивает кровь в легкие через легочных артерий . Там клетка крови заберет кислород.

Насыщенная кислородом кровь движется из легких по легочным венам в левое предсердие и главный желудочек, где пути оксигенированной и деоксигенированной крови пересекаются.Подавляющее большинство насыщенной кислородом крови выталкивается из сердца через аорту , крупную артерию. Смешивание крови сводится к минимуму за счет перепада давления во время сокращения аорты по сравнению с желудочками. Это дает типичному сердцу рептилии звук lub-DUB, хотя он не такой сильный, как звуки, которые издают наши сердечные клапаны, когда их принудительно закрывают.

C. Сердце крокодила, четырехкамерное.

Крокодилы имеют четырехкамерное сердце с полностью разделенным набором предсердий и желудочков.Ткань перегородки , которая разделяет сердце посередине, не перфорирована, как в трехкамерном сердце других рептилий, где оксигенированная и деоксигенированная кровь пересекают один и тот же путь. У крокодилов происходит очень небольшое смешивание насыщенной кислородом и деоксигенированной крови (фиолетового цвета).

Вены рептилий

Вены рептилий транспортируют кровь к сердцу. Это включает в себя попадание клеток крови в сердце из организма через венозный синус, аналог нижней и верхней полых вен наших млекопитающих.Легочные вены транспортируют насыщенную кислородом кровь от легких к сердцу. Вены также транспортируют кровь обратно к сердцу по ее длинному пути циркуляции по всему телу.

На переходе между венами и артериями крошечные структуры, известные как венулы , переносят кровь из капилляров в сами вены.

Артерии рептилий

Артерии отводят кровь рептилий от сердца. Кровь транспортируется от сердца через легочных артерий , которые ведут от сердца к легким.Артерии также транспортируют кровь от сердца через аорту, главную артерию как нашего тела, так и рептилий. У некоторых видов рептилий, таких как ящерицы, черепахи и крокодилы, присутствуют две отдельные аорты.

На переходе между артериями и венами крошечные структуры, известные как артериолы , переносят кровь из артерий в капилляры, а затем в венулы и вены.

Специальные приспособления

Для борьбы с энергетической неэффективностью пересечения пути между насыщенной кислородом и деоксигенированной кровью рептилии развили структуры сердца и специальные приспособления.

У многих рептилий, не являющихся крокодилами, в одном желудочке развились специальные камеры, отделяющие оксигенированную и деоксигенированную кровь. Это важный фактор предотвращения смешивания крови и поддержки более высокого метаболизма.

Другим примером адаптации кровообращения являются змеи. Когда змеи поедают добычу, подумайте, сколько энергии на это уходит — и все это с набитым ртом! Змеи могут отводить насыщенную кислородом кровь от легких к другим тканям во время кормления.Это предохраняет змею от потери кислорода, одновременно приводя в действие мышцы, завершающие процесс кормления.

Чтобы у черепах было место для сердца, когда они засовывают голову в панцирь, сердце черепахи часто располагают в центре или на крайней боковой стороне тела, а не рядом с грудью или головой. Сердце крокодила и варана одинаково расположено ближе к середине тела, чем можно было бы ожидать.

Сердца змей также довольно подвижны, так как они толкаются при поглощении более крупной добычи.

Резюме урока

Замкнув круг, мы проследили путь крови через два разных типа сердец рептилий, изучая структуру и функции трехкамерных сердец и четырехкамерных сердец по пути. Мы рассмотрели типы кровеносных сосудов и особые приспособления в кровеносной системе рептилий. Система кровотока у рептилий столь же разнообразна и интересна, как и сама группа существ.

40.1С: Типы систем кровообращения у животных

Кровеносные системы животных различаются по количеству камер сердца и количеству контуров, по которым течет кровь.

Цели обучения

  • Описать, чем отличается кровообращение у рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих

Ключевые моменты

  • Рыбы имеют единый системный контур для крови, где сердце перекачивает кровь к жабрам для повторного насыщения кислородом (жаберная циркуляция), после чего кровь течет к остальным частям тела и обратно к сердцу.
  • Другие животные, такие как амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие, имеют легочный контур, по которому кровь перекачивается от сердца к легким и обратно, и второй, системный контур, по которому кровь перекачивается к телу и обратно.
  • Земноводные уникальны тем, что у них есть третий контур, который доставляет деоксигенированную кровь к коже для осуществления газообмена; это называется легочно-кожным кровообращением.
  • Количество сердечных камер, предсердий и желудочков уменьшает количество смешивания оксигенированной и деоксигенированной крови в сердце, поскольку большее количество камер обычно означает большее разделение между системным и легочным контурами.
  • Теплокровным животным требуется более эффективная система из четырех камер, в которой насыщенная кислородом кровь полностью отделена от деоксигенированной крови.

Основные термины

  • предсердие : верхняя камера сердца, которая получает кровь из вен и нагнетает ее в желудочек
  • желудочек : нижняя камера сердца

Простые системы кровообращения

Кровеносная система варьируется от простых систем у беспозвоночных до более сложных систем у позвоночных. Простейшие животные, такие как губки (Porifera) и коловратки (Rotifera), не нуждаются в системе кровообращения, поскольку диффузия обеспечивает адекватный обмен воды, питательных веществ и отходов, а также растворенных газов (рис. а). Более сложные организмы, но все еще имеющие только два слоя клеток в своем плане тела, такие как желейные (Cnidaria) и гребневые (Ctenophora), также используют диффузию через свой эпидермис и внутрь через желудочно-сосудистый отдел. Их внутренние и внешние ткани погружены в водную среду и обмениваются жидкостями путем диффузии с обеих сторон (рис. b).Обмену жидкости способствует пульсация тела медузы.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Животные без системы кровообращения : Простые животные, состоящие из одного слоя клеток, такие как (а) губка, или всего несколько слоев клеток, такие как (б) медуза, не имеют кровеносной системы. Вместо этого газы, питательные вещества и отходы обмениваются путем диффузии.

Для более сложных организмов диффузия неэффективна для эффективной циркуляции газов, питательных веществ и отходов в организме; поэтому возникли более сложные системы кровообращения. Замкнутые кровеносные системы характерны для позвоночных; однако существуют значительные различия в строении сердца и кровообращении между различными группами позвоночных из-за адаптации в ходе эволюции и связанных с этим различий в анатомии.

Системы кровообращения рыб

Рыбы имеют один контур кровотока и двухкамерное сердце, имеющее только одно предсердие и один желудочек (рисунок а). Предсердие собирает кровь, вернувшуюся из организма, а желудочек перекачивает кровь к жабрам, где происходит газообмен и повторное насыщение крови кислородом; это называется жаберным кровообращением.Затем кровь проходит через остальную часть тела, прежде чем вернуться в предсердие; это называется системным кровообращением. Этот однонаправленный поток крови создает градиент от насыщенной кислородом крови к деоксигенированной в большом круге кровообращения рыбы. Результатом является ограничение количества кислорода, которое может достигать некоторых органов и тканей организма, что снижает общую метаболическую способность рыб.

Рисунок \(\PageIndex{1}\): Примеры кровеносных систем животных : (a) Рыбы имеют простейшие кровеносные системы позвоночных: кровь течет в одном направлении от двухкамерного сердца через жабры, а затем к остальным тело.(б) У амфибий есть два пути кровообращения: один для насыщения крови кислородом через легкие и кожу, а другой — для доставки кислорода к остальным частям тела. Кровь перекачивается из трехкамерного сердца с двумя предсердиями и одним желудочком. (c) Рептилии также имеют два пути кровообращения; однако кровь насыщается кислородом только через легкие. Сердце трехкамерное, но желудочки частично разделены, поэтому происходит некоторое смешивание насыщенной кислородом и деоксигенированной крови, за исключением крокодилов и птиц.(d) У млекопитающих и птиц самое эффективное сердце с четырьмя камерами, полностью разделяющими оксигенированную и деоксигенированную кровь; он перекачивает только насыщенную кислородом кровь через тело и кровь с пониженным содержанием кислорода в легкие.

Кровеносные системы амфибий

У амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих кровоток направлен по двум контурам: один через легкие и обратно к сердцу (малый круг кровообращения), а другой по всему телу и его органам, включая головной мозг (системный тираж).

У амфибий трехкамерное сердце с двумя предсердиями и одним желудочком, в отличие от двухкамерного сердца рыб (рис. b). Два предсердия получают кровь из двух разных контуров (легкие и системы). В желудочке сердца происходит некоторое перемешивание крови, что снижает эффективность оксигенации. Преимущество такого расположения заключается в том, что высокое давление в сосудах толкает кровь к легким и телу. Перемешивание смягчается гребнем внутри желудочка, который отводит богатую кислородом кровь через системную систему кровообращения, а деоксигенированную кровь — в легочно-кожный контур, где газообмен происходит в легких и через кожу.По этой причине амфибии часто описываются как имеющие двойную циркуляцию.

Кровеносные системы рептилий

У большинства рептилий также есть трехкамерное сердце, похожее на сердце земноводных, которое направляет кровь в легочный и системный контуры (рис. c). Желудочек более эффективно разделен частичной перегородкой, что приводит к меньшему смешиванию оксигенированной и дезоксигенированной крови. Некоторые рептилии (аллигаторы и крокодилы) являются самыми примитивными животными с четырехкамерным сердцем.У крокодилов есть уникальный механизм кровообращения, при котором сердце перебрасывает кровь из легких в желудок и другие органы во время длительных периодов погружения; например, пока животное ждет добычу или остается под водой, ожидая, пока добыча сгниет. Одна адаптация включает в себя две основные артерии, отходящие от одной и той же части сердца: одна несет кровь в легкие, а другая обеспечивает альтернативный путь к желудку и другим частям тела. Два других приспособления включают в себя отверстие в сердце между двумя желудочками, называемое отверстием Паницца, которое позволяет крови перемещаться из одной части сердца в другую, и специализированную соединительную ткань, которая замедляет приток крови к легким.Вместе эти приспособления сделали крокодилов и аллигаторов одной из наиболее успешно эволюционировавших групп животных на Земле.

Кровеносные системы млекопитающих и птиц

У млекопитающих и птиц сердце также разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка (рис. d). Насыщенная кислородом кровь отделяется от дезоксигенированной крови, что повышает эффективность двойной циркуляции и, вероятно, необходимо для теплокровного образа жизни млекопитающих и птиц. Четырехкамерное сердце птиц и млекопитающих развилось независимо от трехкамерного сердца.

ЛИЦЕНЗИИ И СВИДЕТЕЛЬСТВА

CC ЛИЦЕНЗИОННЫЙ КОНТЕНТ, РАСПРОСТРАНЕННЫЙ РАНЕЕ

  • Курирование и доработка. Предоставлено : Boundless.com. Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike

CC ЛИЦЕНЗИОННОЕ СОДЕРЖИМОЕ, ​​КОНКРЕТНОЕ АВТОРСТВО

  • Колледж OpenStax, Биология. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44800/последние. ..ol11448/последние . Лицензия : CC BY: Attribution
  • дыхание. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : http://en.wiktionary.org/wiki/respiration . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • сердечный. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/кардиак . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Введение. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44800/latest…e_40_00_01.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Сердце человека и система кровообращения. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Hu…ory_System.png . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Биология. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44801/latest…ol11448/latest . Лицензия : CC BY: Attribution
  • устье. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/ostium . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • гемолимфа. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary. org/wiki/hemolymph . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • гемоцель. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/hemocoel . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Введение. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44800/latest…e_40_00_01.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Сердце человека и система кровообращения. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Hu…ory_System.png . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Обзор системы кровообращения. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44801/latest…40_01_01ab.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Колледж OpenStax, Биология.17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44801/latest…ol11448/latest . Лицензия : CC BY: Attribution
  • желудочек. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en.wiktionary.org/wiki/ventricle . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • атриум. Предоставлено : Викисловарь. Расположен по адресу : en. wiktionary.org/wiki/atrium . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Введение. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44800/latest…e_40_00_01.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Сердце человека и система кровообращения. Предоставлено : Википедия. Расположен по адресу : en.Wikipedia.org/wiki/File:Hu…ory_System.png . Лицензия : CC BY-SA: Attribution-ShareAlike
  • Колледж OpenStax, Обзор системы кровообращения. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44801/latest. ..40_01_01ab.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Колледж OpenStax, Обзор системы кровообращения.17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44801/latest…40_01_02ab.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution
  • Колледж OpenStax, Обзор системы кровообращения. 17 октября 2013 г. Предоставлено : OpenStax CNX. Расположен по адресу : http://cnx.org/content/m44801/latest…_01_03abcd.jpg . Лицензия : CC BY: Attribution

Обзор системы кровообращения – Биология 2e

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете делать следующее:

  • Опишите открытую и закрытую кровеносную систему
  • Опишите интерстициальную жидкость и гемолимфу
  • Сравните и сопоставьте организацию и эволюцию кровеносной системы позвоночных

У всех животных, за исключением нескольких простых видов, кровеносная система используется для транспортировки питательных веществ и газов по телу. Простая диффузия обеспечивает некоторый обмен водой, питательными веществами, отходами и газом в примитивных животных, толщина которых составляет всего несколько клеточных слоев; однако объемный поток — единственный метод, с помощью которого можно получить доступ ко всему телу более крупных и сложных организмов.

Архитектура системы кровообращения

Кровеносная система фактически представляет собой сеть цилиндрических сосудов: артерий, вен и капилляров, которые исходят из насоса, сердца. У всех позвоночных организмов, а также у некоторых беспозвоночных это замкнутая система, в которой кровь не свободна в полости.В замкнутой системе кровообращения кровь содержится внутри кровеносных сосудов и циркулирует в одном направлении от сердца по большому кругу кровообращения, а затем снова возвращается к сердцу, как показано на (рис.) a . В отличие от закрытой системы, членистоногие, включая насекомых, ракообразных и большинство моллюсков, имеют открытую систему кровообращения, как показано на (Рисунок) b . В открытой кровеносной системе кровь не заключена в кровеносные сосуды, а перекачивается в полость, называемую гемоцелем и называемую гемолимфой, потому что кровь смешивается с интерстициальной жидкостью.Когда сердце бьется и животное движется, гемолимфа циркулирует вокруг органов внутри полости тела, а затем снова попадает в сердце через отверстия, называемые устьями. Это движение обеспечивает газообмен и обмен питательными веществами. Открытая система кровообращения не использует столько энергии, сколько закрытая система для работы или обслуживания; однако существует компромисс с количеством крови, которое может быть перемещено в метаболически активные органы и ткани, требующие высокого уровня кислорода. На самом деле, одна из причин, по которой насекомых с размахом крыльев до двух футов (70 см) в настоящее время не существует, вероятно, заключается в том, что 150 миллионов лет назад они были вытеснены птицами.Считается, что птицы с замкнутой кровеносной системой двигались более проворно, что позволяло им быстрее добывать пищу и, возможно, охотиться на насекомых.

В (а) замкнутых системах кровообращения сердце качает кровь по сосудам, отделенным от интерстициальной жидкости организма. Кровеносная система большинства позвоночных и некоторых беспозвоночных, таких как дождевой кольчатый червь, замкнута. В (б) открытых системах кровообращения жидкость, называемая гемолимфой, прокачивается через кровеносный сосуд, который впадает в полость тела.Гемолимфа возвращается в кровеносный сосуд через отверстия, называемые устьями. Членистоногие, такие как эта пчела и большинство моллюсков, имеют открытую систему кровообращения.


Изменения системы кровообращения у животных

Кровеносная система варьируется от простых систем у беспозвоночных до более сложных систем у позвоночных. Простейшие животные, такие как губки (Porifera) и коловратки (Rotifera), не нуждаются в системе кровообращения, поскольку диффузия обеспечивает адекватный обмен воды, питательных веществ и отходов, а также растворенных газов, как показано на (рис. ) а. .Организмы, которые являются более сложными, но все еще имеют только два слоя клеток в своем плане тела, такие как желе (Cnidaria) и гребневики (Ctenophora), также используют диффузию через эпидермис и внутрь через желудочно-сосудистый отдел. Их внутренние и внешние ткани погружены в водную среду и обмениваются жидкостями путем диффузии с обеих сторон, как показано на (Рисунок) b . Обмену жидкости способствует пульсация тела медузы.

Простые животные, состоящие из одного слоя клеток, такие как (а) губка, или только из нескольких слоев клеток, такие как (б) медуза, не имеют системы кровообращения.Вместо этого газы, питательные вещества и отходы обмениваются путем диффузии.


Для более сложных организмов диффузия неэффективна для эффективной циркуляции газов, питательных веществ и отходов в организме; поэтому возникли более сложные системы кровообращения. У большинства членистоногих и многих моллюсков кровеносная система открыта. В открытой системе удлиненное бьющееся сердце проталкивает гемолимфу через тело, а сокращения мышц помогают перемещать жидкости. Более крупные и сложные ракообразные, в том числе омары, развили сосуды, похожие на артерии, для проталкивания крови через их тела, а наиболее активные моллюски, такие как кальмары, развили замкнутую систему кровообращения и способны быстро двигаться, чтобы поймать добычу.Замкнутые кровеносные системы характерны для позвоночных; однако существуют значительные различия в строении сердца и кровообращении между различными группами позвоночных из-за адаптации в ходе эволюции и связанных с этим различий в анатомии. (Рисунок) иллюстрирует основные системы кровообращения некоторых позвоночных: рыб, амфибий, рептилий и млекопитающих.

(а) У рыб простейшая из позвоночных кровеносная система: кровь течет однонаправленно от двухкамерного сердца через жабры и далее по всему телу.(б) У амфибий есть два пути кровообращения: один для насыщения крови кислородом через легкие и кожу, а другой — для доставки кислорода к остальным частям тела. Кровь перекачивается из трехкамерного сердца с двумя предсердиями и одним желудочком. (c) Рептилии также имеют два пути кровообращения; однако кровь насыщается кислородом только через легкие. Сердце трехкамерное, но желудочки частично разделены, поэтому происходит некоторое смешивание насыщенной кислородом и деоксигенированной крови, за исключением крокодилов и птиц.(d) У млекопитающих и птиц самое эффективное сердце с четырьмя камерами, полностью разделяющими оксигенированную и деоксигенированную кровь; он перекачивает только насыщенную кислородом кровь через тело и кровь с пониженным содержанием кислорода в легкие.


Как показано на (Рисунок) a . У рыб один контур для кровотока и двухкамерное сердце с одним предсердием и одним желудочком. Предсердие собирает кровь, вернувшуюся из организма, а желудочек перекачивает кровь к жабрам, где происходит газообмен и повторное насыщение крови кислородом; это называется жаберным кровообращением. Затем кровь проходит через остальную часть тела, прежде чем вернуться в предсердие; это называется системным кровообращением. Этот однонаправленный поток крови создает градиент от насыщенной кислородом крови к деоксигенированной в большом круге кровообращения рыбы. Результатом является ограничение количества кислорода, которое может достигать некоторых органов и тканей организма, что снижает общую метаболическую способность рыб.

У амфибий, рептилий, птиц и млекопитающих кровоток направлен по двум контурам: один через легкие и обратно к сердцу, который называется малым кругом кровообращения, а другой проходит через остальную часть тела и его органы, включая головной мозг (Систематическая циркуляция).У амфибий газообмен также происходит через кожу во время легочного кровообращения и называется легочно-кожным кровообращением.

Как показано на (Рисунок) b , у амфибий трехкамерное сердце с двумя предсердиями и одним желудочком, а не двухкамерное сердце рыб. Два предсердия (верхние камеры сердца) получают кровь из двух разных контуров (легкие и системы), а затем происходит некоторое смешивание крови в желудочке сердца (нижняя камера сердца), что снижает эффективность оксигенации.Преимущество такого расположения заключается в том, что высокое давление в сосудах толкает кровь к легким и телу. Смешивание смягчается гребнем внутри желудочка, который отводит богатую кислородом кровь через системный кровоток и деоксигенированную кровь в легочно-кожный контур. По этой причине амфибии часто описываются как имеющие двойную циркуляцию.

Большинство рептилий также имеют трехкамерное сердце, подобное сердцу земноводных, которое направляет кровь в легочный и системный контуры, как показано на (Рисунок) c .Желудочек более эффективно разделен частичной перегородкой, что приводит к меньшему смешиванию оксигенированной и дезоксигенированной крови. Некоторые рептилии (аллигаторы и крокодилы) являются самыми примитивными животными с четырехкамерным сердцем. Крокодилы обладают уникальным механизмом кровообращения, при котором сердце направляет кровь от легких к желудку и другим органам во время длительных периодов погружения, например, когда животное ждет добычу или остается под водой, ожидая, пока добыча сгниет. Одна адаптация включает в себя две основные артерии, отходящие от одной и той же части сердца: одна несет кровь в легкие, а другая обеспечивает альтернативный путь к желудку и другим частям тела.Два других приспособления включают в себя отверстие в сердце между двумя желудочками, называемое отверстием Паницца, которое позволяет крови перемещаться из одной части сердца в другую, и специализированную соединительную ткань, которая замедляет приток крови к легким. Вместе эти адаптации сделали крокодилов и аллигаторов одной из самых эволюционно успешных групп животных на Земле.

У млекопитающих и птиц сердце также разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка, как показано на (рис.) d . Насыщенная кислородом кровь отделяется от дезоксигенированной крови, что повышает эффективность двойной циркуляции и, вероятно, необходимо для теплокровного образа жизни млекопитающих и птиц. Четырехкамерное сердце птиц и млекопитающих развилось независимо от трехкамерного сердца. Независимая эволюция одного и того же или сходного биологического признака называется конвергентной эволюцией.

Резюме раздела

У большинства животных кровеносная система используется для транспортировки крови по телу.Некоторые примитивные животные используют диффузию для обмена воды, питательных веществ и газов. Однако сложные организмы используют систему кровообращения для переноса газов, питательных веществ и отходов по телу. Кровеносные системы могут быть открытыми (смешанными с интерстициальной жидкостью) или закрытыми (отделенными от интерстициальной жидкости). Замкнутые кровеносные системы характерны для позвоночных; однако существуют значительные различия в строении сердца и кровообращении между различными группами позвоночных из-за адаптаций в ходе эволюции и связанных с ними различий в анатомии. У рыб двухкамерное сердце с однонаправленным кровообращением. Земноводные имеют трехкамерное сердце, в котором происходит некоторое перемешивание крови, и у них двойное кровообращение. У большинства нептичьих рептилий сердце трехкамерное, но кровь слабо смешивается; у них двойная циркуляция. У млекопитающих и птиц сердце четырехкамерное, без смешения крови и с двойным кровообращением.

Контрольные вопросы

Почему некоторым животным выгодна открытая система кровообращения?

  1. Они потребляют меньше метаболической энергии.
  2. Они помогают животному двигаться быстрее.
  3. Им не нужно сердце.
  4. Они помогают развиваться крупным насекомым.

Некоторые животные используют диффузию вместо кровеносной системы. Примеры включают:

  1. птицы и медузы
  2. плоские черви и членистоногие
  3. моллюски и медузы
  4. ничего из вышеперечисленного

Кровоток, который направляется через легкие обратно к сердцу, называется ________.

  1. однонаправленная циркуляция
  2. жаберное кровообращение
  3. легочное кровообращение
  4. легочно-кожное кровообращение

Вопросы критического мышления

Опишите замкнутую кровеносную систему.

Замкнутая кровеносная система – это замкнутая система, в которой кровь не находится в свободной полости. Кровь отделена от интерстициальной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах. В системе этого типа кровь циркулирует в одном направлении от сердца по системному циркуляторному пути, а затем возвращается к сердцу.

Опишите системный кровоток.

Большой круг кровообращения протекает через системы организма. Кровь оттекает от сердца к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела; затем он возвращается к сердцу.

Глоссарий

атриум
(множественное число: предсердия) камера сердца, которая получает кровь из вен и направляет кровь в желудочки
замкнутая кровеносная система
система, в которой кровь отделена от интерстициальной жидкости организма и содержится в кровеносных сосудах
двойная циркуляция
ток крови по двум контурам: легочному контуру через легкие и системному контуру через органы и тело
жаберное кровообращение
кровеносная система, специфичная для животных с жабрами для газообмена; кровь течет через жабры для насыщения кислородом
гемоцель
полость, в которую перекачивается кровь в открытой кровеносной системе
гемолимфа
смесь крови и интерстициальной жидкости, встречающаяся у насекомых и других членистоногих, а также у большинства моллюсков
интерстициальная жидкость
жидкость между ячейками
открытая кровеносная система
система, в которой кровь смешивается с интерстициальной жидкостью и непосредственно покрывает органы
устье
(множественное число: устья) отверстия между кровеносными сосудами, обеспечивающие движение гемолимфы по телу насекомых, членистоногих и моллюсков с открытой системой кровообращения
легочно-кожное кровообращение
кровеносная система амфибий; приток крови к легким и влажной коже для газообмена
малое кровообращение
поток крови от сердца через легкие, где происходит оксигенация, а затем снова возвращается к сердцу
системный кровоток
отток крови от сердца к мозгу, печени, почкам, желудку и другим органам, конечностям и мышцам тела, а затем возврат этой крови к сердцу
однонаправленная циркуляция
кровотока в одном контуре; происходит у рыб, когда кровь течет через жабры, затем мимо органов и остальной части тела, прежде чем вернуться к сердцу
желудочек
(сердце) большая нижняя камера сердца, которая перекачивает кровь в артерии

Сравнительная анатомия сердец позвоночных

Сравнительная анатомия сердец позвоночных

Сравнительная анатомия сердец позвоночных

Ключевые понятия : позвоночное животное, сердце, камера, двойное кровообращение, перегородка, шунт, предсердие, желудочек, вена, артерия

Функция : Сердце представляет собой полый мышечный орган, который ритмично сокращается и расслабляется. Во время каждого цикла сокращения-расслабления кровь втягивается из вен в тонкостенную собирательную камеру, предсердие, а затем проходит во вторую камеру с толстыми стенками, желудочек, который принудительно сокращается, распределяя кровь по артериям. Обратный поток предотвращается односторонними клапанами.

Обратите внимание, что частичная перегородка в желудочке рептилий становится полной перегородкой у птиц и млекопитающих.

На изображении выше вы можете видеть прогрессивные изменения в сердце между предками позвоночных, рыб, и наиболее производными формами, птицами и млекопитающими.У рыб простое двухкамерное сердце, которое, по сути, является просто утолщением участка кровеносной системы, и кровь течет по единому контуру от сердца к жабрам, к телу и обратно к сердцу. Начиная с амфибий, первых из позвоночных с легкими, кровеносная система добавляет вторую петлю или цепь. В этой конструкции кровь проходит через сердце дважды при каждом обходе системы, один раз на пути к легким и один раз на обратном пути из легких, что придает ему дополнительный импульс. Это называется двойной тираж . У амфибий с двумя предсердиями, но только с одним желудочком это приводит к смешиванию дезоксигенированной и насыщенной кислородом крови, но земноводные также собирают кислород через влажную кожу, поэтому эта неэффективность не является критической. Начиная с рептилий, развивается перегородка или стенка, которая частично отделяет деоксигенированную кровь от насыщенной кислородом в желудочке, и это важно, потому что рептилии с водонепроницаемой кожей полностью полагаются на кислород в своих легких.Рептилии также обладают уникальной способностью перенаправлять или шунтировать кровь, выходящую из сердца, обратно через сердце, не проходя через контур тела, и направлять деоксигенированную кровь обратно через тело, не попадая в легкие. Назначение этого шунта (см. фиолетовые сосуды на рисунке ниже) не совсем понятно. Считается, что первый способ отдать приоритет оксигенации сердца в периоды высокой нагрузки, а второй — способ улучшить пищеварение из-за повышенной кислотности деоксигенированной крови из-за накопления углекислого газа. Среди современных рептилий только крокодилы полностью расширили перегородку и имеют четырехкамерное сердце, но есть предположение, что это новшество могло быть и у динозавров. Птицы и млекопитающие имеют одинаковую четырехкамерную конструкцию, которая имеет повышенную эффективность, поскольку деоксигенированная и насыщенная кислородом кровь не могут смешиваться.

Красные кровеносные сосуды несут богатую кислородом кровь. Фиолетовые сосуды несут смешанную кровь. Синие сосуды несут деоксигенированную кровь.

Развитие сердца рептилий и молекулярная основа эволюции камеры сердца

Abstract

Возникновение земной жизни свидетельствует о необходимости более сложных систем кровообращения.У птиц, млекопитающих и крокодилов это развилось в полное разделение сердца на левую и правую части, что позволило разделить легочную и системную системы кровообращения, что является ключевым требованием для развития эндотермии 1 3 . Однако эволюция сердца амниоты плохо изучена. Сердце рептилий было предметом дебатов в контексте эволюции сердечной перегородки: обладают ли они одной желудочковой камерой или двумя не полностью разделенными желудочками 4 7 ? Мы исследовали развитие сердца у красноухой черепахи-ползунка, Trachemys scripta elegans (челония), и зеленого анола, Anolis carolinensis (чешуйчатый), сосредоточив внимание на экспрессии генов в развивающихся желудочках.Обе рептилии изначально образуют желудочковую камеру, которая гомогенно экспрессирует ген фактора транскрипции T-box Tbx5 . Напротив, у птиц и млекопитающих Tbx5 ограничивается предшественниками левого желудочка 8, 9. На более поздних стадиях экспрессия Tbx5 в сердце черепахи (но не анола) постепенно ограничивается отчетливым левым желудочком, формируя лево-правый градиент. Это указывает на то, что экспрессия Tbx5 усовершенствовалась в ходе эволюции, чтобы сформировать паттерн желудочков. В поддержку этой гипотезы мы показываем, что потеря Tbx5 в желудочке мыши приводит к тому, что одна камера не имеет отчетливой идентичности, что указывает на потребность в Tbx5 при перегородке. Важно отметить, что неправильная экспрессия Tbx5 во всем развивающемся миокарде, чтобы имитировать паттерн экспрессии рептилий, также приводит к тому, что одна камера желудочка с неправильным паттерном лишена перегородки. Таким образом, желудочковая перегородка определяется крутым и правильно расположенным градиентом Tbx5 .Наши результаты обеспечивают молекулярный механизм эволюции желудочка амниоты и подтверждают концепцию, что измененная экспрессия регуляторов развития является ключевым механизмом эволюции позвоночных.

Сердце земноводных трехкамерное, тогда как сердце млекопитающих, крокодилов и птиц имеет четыре камеры, по две для легочного и системного кровообращения. Приобретение полностью разделенного желудочка развилось независимо у птиц, млекопитающих и крокодилов 10 и является важным примером конвергентной эволюции. Некрокодиловые рептилии (чешуйчатые, челони и ринхоцефалы) занимают уникальное место в эволюции сердца, поскольку их желудочковые камеры являются очевидными промежуточными звеньями между этими формами 4 7 . У рептилий шунтирование может обеспечить функциональное разделение между левой и правой системами кровообращения, но только полное разделение позволяет создать систему с двойным давлением, необходимую для эндотермии. Таким образом, эволюционный статус желудочков рептилий является спорным 7 .Является ли это примитивным устройством, предвещающим разделенное сердце крокодилов, птиц и млекопитающих? Или это адаптация к особым требованиям кровообращения? Развитием рептильных сердец не занимались более 100 лет 11 , и, таким образом, эволюционная основа образования рептильных сердец неизвестна. Кроме того, ясное представление об эволюции кардиальной перегородки не появилось из молекулярных исследований развития сердца -3-.

Транскрипционные факторы семейства T-box являются важными регуляторами формирования сердца 12 .Один ген T-box, Tbx5 , имеет паттерн экспрессии, который предполагает роль в эволюции сердечной перегородки (см. Дополнительное примечание 1). У земноводных Tbx5 экспрессируется по всему развивающемуся сердцу 13 . У птиц и млекопитающих наблюдается резкий градиент экспрессии Tbx5 от высоких уровней в предполагаемом левом желудочке (LV) до низких уровней в предполагаемом правом желудочке (RV) 8 , 9 . Снижение дозы Tbx5 у людей и мышей приводит к дефектам формирования межжелудочковой перегородки (IVS) и паттерна 14 17 , что позволяет предположить, что крутой градиент Tbx5 имеет решающее значение для образования IVS.Эволюционная роль Tbx5 в септации неизвестна.

Мы исследовали сердечную эмбриологию красноухой черепахи-ползунка, T. scripta elegans (челонская), и зеленого анола, A. carolinensis (чешуйчатая), сосредоточив внимание на желудочках. Хотя филогенетическое родство черепах с другими рептилиями является спорным на основании анатомических соображений 18 , 19 , молекулярные филогенезы постоянно группируют черепах с архозаврами (птицами и крокодилами) 20

4 , 5 8,5Анолы считаются более базальными, чем архозавры 19 21 . Сердце анола после вылупления имеет толстый мышечный гребень (и дополнительный рис. 1), который отделяет проксимальный тракт оттока, или легочную полость 6 , 11 , от основной камеры желудочка. Черепахи имеют меньший мышечный гребень и, как полагают, имеют примитивную структуру, подобную IVS 4 , 6 , 11 , как мы определили с помощью трехмерных реконструкций, показывающих плотное слияние трабекул, охватывающих всю глубина сердца (и дополнительный рис. 1). Первоначально в развивающихся сердцах черепах и анолов не было явных признаков желудочковой перегородки (и дополнительные рисунки 2–4). Напротив, у цыпленка есть хорошо развитая IVS на сопоставимых ранних стадиях (и дополнительная рис. 3). У черепахи структура, напоминающая МЖП, появляется только на стадии 21 (). Эмбрионы аллигатора () имеют мышечный гребень и отчетливую межжелудочковую перегородку. Мышечный гребень был интерпретирован как аналог IVS, что привело к впечатлению, что у рептилий есть множественные перегородки 4 6 .Мы предполагаем, что развитие мышечного гребня у рептилий отражает постоянный рост проксимального тракта оттока 11 , как временно наблюдается в сердце цыпленка (и дополнительная рис. 3).

Развитие сердца рептилий

a–h . Оптическая проекционная томография сердец анолов ( a–d ) и черепах ( e–h ) после вылупления. a,e внешний вид, b,c,f,g заполнение камеры; d,h гистология. i , Гистологический анализ развития сердца у эмбрионов черепах, анолов и кур.Показанные четыре репрезентативные стадии эквивалентны между видами. стрелка: межжелудочковая борозда. Дж. Гистология сердца эмбриона аллигатора 21 стадии. к. ОПТ ул. 17 (слева) и ул. 21 (справа) черепашье сердце. У всех эмбрионов рептилий ( i–k ) обратите внимание на близкое расположение mr и ot. a: предсердие, МЖП?: МЖП-подобная структура, la: левое предсердие, lv: левый желудочек, mr: мышечный гребень, ot: выходной тракт, ra: правое предсердие, rv: правый желудочек.

Чтобы наблюдать молекулярный паттерн желудочков рептилий, мы исследовали экспрессию Tbx5 .У млекопитающих и птиц мРНК и белок Tbx5 сильно обогащены предполагаемым LV (и дополнительная рис. 5) 8 , 9 . На стадиях петлеобразной сердечной трубки Tbx5 широко экспрессировался во всем эмбриональном сердце черепахи и анола (12), сходно с Xenopus Tbx5 (Ref 13), но в отличие от его ранней ограниченной экспрессии у кур и мышей (4). В аноле экспрессия Tbx5 распространяется до границы желудочка и выводного тракта, где формируется мышечный гребень.На более поздних стадиях экспрессия Tbx5 у черепахи (стадия 15) и анола (стадия 13) оставалась гомогенной по всему желудочку (и данные не показаны). На сопоставимых стадиях у кур она была резко ограничена зачатком LV. На стадиях 17–18 у черепахи уровни мРНК Tbx5 снизились в зачатке RV, оставаясь обогащенными в зачатке LV, создавая крутой градиент слева направо, хотя и не такой резкий, как у цыпленка (и дополнительные рисунки 6,7). . Этот градиент сохранялся на стадии 21 (+).Экспрессия Tbx5 в Anolis не ограничивалась желудочком (и дополнительная рис. 7). Мы исследовали экспрессию генов-мишеней Tbx5, экспрессируемых в трабекулах, но исключенных из миокарда IVS млекопитающих 14 , 16 , 17 , 857 22 9. Bmp10 экспрессировался во всех трабекулах ранних черепах и анолов, но был исключен у черепах на стадии 17–18 из расширения компактного миокарда, соответствующего предполагаемым предшественникам IVS, что коррелирует с границей экспрессии Tbx5 (и дополнительная рис. 6 ).Это свидетельствует о законсервированном молекулярном переходе в трабекулах, образующих МЖП. Черепаха Nppa (не обнаружена у анолов 23 ), образовала градиент, аналогичный Tbx5 (). Таким образом, желудочки черепахи, но не Anolis , приобретают различия между левым и правым компонентами поздно в развитии.

Экспрессия генов у эмбрионов амниот

a–c , Tbx5 Экспрессия у черепах, цыплят и мышей. Левые панели: виды всего эмбриона.He: сердце, fl: передние конечности, dr: дорсальная часть сетчатки, hl: задние конечности. Правые панели: крупный план вентральных изображений эмбриональных сердец. В c нижняя панель показывает иммуногистохимию Tbx5; красные стрелки: перекресток RV/LV; пурпурный наконечник стрелки: эпикард. la: левое предсердие, lv: левый желудочек, ot: тракт оттока, ra: правое предсердие, rv: правый желудочек. d–g , Экспрессия Tbx5 . Как: межпредсердная перегородка; avc: атриовентрикулярная подушка. Стрелки отмечают границу между lv и rv или V и OT для Anole в d . ч . Количественное определение уровней мРНК Tbx5 в LV и RV черепахи; данные средние ± стандартное отклонение, нормализованное к St 15 RV. * P <0,005 по критерию Стьюдента. я . Соотношение уровней мРНК Tbx5 между LV и RV. и . Выражение Bmp10 в сердцах черепах и анолов. Стрелки: межжелудочковая борозда и перегородка. Скобки: толщина Bmp10 -отрицательная область. к . Экспрессия Nppa у черепахи находится в градиенте слева направо, аналогичном Tbx5 .

Крутой градиент Tbx5 у цыплят и мышей, возможно, эволюционировал в паттерн желудочков. Уменьшение уровней Tbx5 поддерживает это 14 , 16 , 17 . Чтобы рассмотреть потенциальную роль Tbx5 в септации, мы удалили Tbx5 из сегментов развивающихся желудочков мышей, используя условно удаляемый аллель Tbx5 ( Tbx5 LDN ) 16 , специфичный для миоцитов N9x, и 12kocyte-9x. 5::Cre мыши 24 ().У этих мышей ( Nkx2.5::Cre tg/0 ; Tbx5 LDN/LDN мышей или Tbx5 мышей V-del ) отсутствовали морфологические различия между LV и RV. эмбрионы дикого типа по эмбриональному дню (E) 9,5 (). Эмбрионы с этим одножелудочковым фенотипом сохранялись до E11.5 (11). Экспрессия Nppa и Bmp10 , в норме исключенных из межжелудочковой бороздки, была распространена по всему единственному желудочку эмбрионов Tbx5 V-del (). Hand1 экспрессировался на более низких уровнях, но в его нормальных доменах, зачатках LV и RV (4). Таким образом, потеря Tbx5 из развивающихся желудочков приводит к одному желудочку с неправильной структурой.

Ограниченная желудочком делеция мышиного Tbx5

a , Стратегия желудочковой делеции Tbx5 . b–d , OPT дикого типа (WT) и Tbx5 vdel/vdel эмбрионов и сердца на E9. 5 ( b ) и E11.5 ( c, d ).Стрелки указывают положение ИВС. e,f,g: Экспрессия генов для указанных транскриптов. h , Стратегия делеции Tbx5 в передних производных поля сердца. I–k , OPT сердца дикого типа (WT) и Tbx5 AHFdel/AHFdel на E10.5. i: вид снаружи, j: заполнение камеры, k: виртуальных секций. l,m,n: Экспрессия генов для указанных транскриптов.

Чтобы определить, является ли крутой градиент Tbx5 в межжелудочковой средней точке критическим для формирования IVS, мы удалили Tbx5 с мышами Mef2cAHF::Cre 25 ().Поскольку Mef2cAHF::Cre активен в предшественниках RV и IVS, но не в свободной стенке LV, граница экспрессии Tbx5 сдвинута влево. Tbx5 LDN/LDN ; У мышей Mef2cAHF::Cre ( Tbx5 AHF-del ) отсутствовала IVS (). Анализ экспрессии генов показал, что различие между LV и RV сохраняется (), но явное отсутствие обогащенных IVS маркеров ( Irx2 , Dkk3 ) в средней точке желудочка, хотя и сохраняется в соседних трабекулах, подчеркивает отсутствие желудочковая перегородка (дополнительный рис.8). Таким образом, граница клеток, экспрессирующих высокие уровни Tbx5, необходима в пределах сегмента миокарда, где будет происходить разрастание МЖП. Это подразумевает предварительный шаблон, в рамках которого должен функционировать Tbx5; природа этого препаттерна неизвестна (см. дополнительное примечание 2). Экспрессия Tbx5 и дополнительные сигналы формирования паттерна могут эволюционировать одновременно, или препаттерн может существовать у всех амниот. Несмотря на это, формирование IVS требует четкой границы Tbx5, что указывает на то, что формирование паттерна Tbx5 было основным фактором в эволюции перегородки.

Наши эксперименты с потерей функции демонстрируют потребность в Tbx5 в формировании IVS, отличную от более глобальной роли в дифференцировке. Эти результаты не касаются эволюционной роли формирования паттерна Tbx5 ; в частности, будет ли широкая экспрессия Tbx5 , наблюдаемая у анолов и черепах, препятствовать образованию IVS. Предыдущие попытки неверного выражения давали разные результаты, начиная от отсутствия эффекта и заканчивая тяжелыми уродствами сердца (ссылка 9 и J.K.Т., неопубликованные данные). Мы неправильно экспрессировали Tbx5 в желудочках, скрещивая линию мышей, несущих стабильный Cre-активируемый трансген, экспрессирующий умеренные уровни Tbx5 при индукции ( CAT-Tbx5 ) 26 с Mef2cAHF::Cre или Nkx2.5::Cre . мышей (). CATTbx5 ; эмбриона Mef2cAHF::Cre выжили до E11 и имели один желудочек на E10.25. Молекулярный анализ выявил расширенную экспрессию Tbx5 , Nppa и Bmp10 в межжелудочковой бороздке CAT-Tbx5 ; эмбриона Mef2cAHF::Cre (). CAT-Tbx5 ; Эмбрионы Nkx2.5::Cre выживали дольше (до E12), предположительно потому, что эта манипуляция позволяла избежать вторичных эффектов гиперэкспрессии Tbx5 у кардиальных предшественников. CAT-Tbx5 ; Эмбрионы Nkx2.5::Cre на E11.5 также имели дефектную желудочковую перегородку и неправильную экспрессию генов (и дополнительная рис. 9). Интересно, что из-за мозаичной экспрессии Tbx5 Nkx2.5::Cre некоторые эмбрионы вообще не имели перегородки, в то время как другие с более градуированной экспрессией Tbx5 имели зачаток перегородки, в которой не все гены имели неправильный паттерн ( и дополнительный рис.9). Т.о., неправильная экспрессия Tbx5 в паттерне, напоминающем сердце рептилий, приводит к потере паттернирования IVS и морфогенеза, дополнительно подтверждая роль паттернирования Tbx5 в эволюции перегородок.

Неправильное выражение Tbx5 приводит к потере паттерна IVS

a . Стратегия желудочковой неправильной экспрессии Tbx5 . б . Морфология и экспрессия генов в эмбрионах CAT-Tbx5;Mef2cAHF::Cre для указанных транскриптов.Скобки: область IVS, увеличенная на нижних панелях. Наконечники стрелок: трабекулярная экспрессия Bmp10 . в. Морфология и экспрессия генов у эмбрионов CAT-Tbx5;Nkx2.5::Cre на стадии E11.5. Оранжевые стрелки: область межжелудочковой перегородки (МЖП). В скобках показана рудиментарная перегородка у мутантного эмбриона. д . Схематическое изображение эмбриональных структур сердца и паттернов экспрессии Tbx5 (синий) в эволюции позвоночных. la: левое предсердие, lv: левый желудочек, ot: тракт оттока, ra: правое предсердие, rv: желудочек, v: желудочек.

Наши результаты свидетельствуют о том, что сердце рептилий, хотя и эволюционировало, чтобы функционировать физиологически в условиях, характерных для жизни рептилий 7 , является эволюционным промежуточным звеном между амфибийными и птичьими/крокодильими сердцами в развитии желудочков. Динамическая экспрессия Tbx5 и его рестрикция влево указывают на модель временного уточнения, в которой раннее ограничение экспрессии Tbx5 предшественниками LV, наблюдаемое у кур и мышей, обеспечивает надежный сигнал формирования паттерна для желудочковой перегородки. В этой модели (2) количественный градиент Tbx5 необходим для правильного формирования и формирования паттерна IVS. Наши генетические анализы мышей, включая снижение дозы , 14, , , , , 16, , согласуются с важной ролью крутого градиента Tbx5 в формировании паттерна камер и формировании IVS. В сердце рептилий отсроченное и менее выраженное формирование этого паттерна может способствовать различной степени перегородки. Следовательно, формирование паттерна Tbx5 в линиях архозавров и синапсид, вероятно, является важным механизмом в конвергентной эволюции перегородок.Наши находки в целом подтверждают концепцию, что измененная экспрессия регуляторов развития является важным аспектом морфологической эволюции 27 .

Сердца и бессердечные в царстве животных · Границы для юных умов

Аннотация

Мы все воспринимаем наши сердца как должное: удивительный орган внутри каждого человека, который непрерывно бьется, чтобы кровь циркулировала в наших телах. Кровоток гарантирует, что кислород, питательные вещества из пищи, гормоны и отходы попадают в нужные клетки.Сердце необходимо для поддержания жизни людей и большинства животных. Сердца еще более интересны, когда мы исследуем, что они делают, как они выглядят, как они работают, а также сходства и различия в сердцах видов по всей планете. Сердце жирафа похоже на сердце человека? Какое животное выживает, несмотря на то, что у него нет сердца? Может ли сердце биться более 1500 раз в минуту? От динозавров до насекомых, от людей до собак, в этой статье рассматривается то, что на самом деле происходит внутри, исследуя мир анатомии сердца.

Сколько у нас сердец?

Вы наверняка знаете, что у людей и жирафов только одно сердце, как и у большинства животных, но не у всех. Осьминоги и кальмары (животные, называемые головоногими ) имеют три сердца. Два сердца перекачивают кровь к жабрам, чтобы поглощать кислород, а другое перекачивает кровь по всему телу (рис. 1). Черви также необычны: пять структур, называемых дугами аорты, действуют как основные сердца. Миксина, которую иногда называют слизистым угрем, имеет одно настоящее сердце и три вспомогательных насоса, помогающих движению крови.Как только вы подумали, что уже все это слышали, некоторые животные бессердечны. Медузы, морские звезды и даже кораллы прекрасно обходятся без сердечек. У морских звезд даже нет крови, поэтому это объясняет, почему не требуется сердце. Вместо этого они используют небольшие волосовидные структуры, называемые ресничками, чтобы проталкивать морскую воду через свое тело и извлекать из воды кислород.

  • Рисунок 1 – Основные структуры сердца животных.
  • Сердце птиц и млекопитающих имеет четыре камеры (два предсердия и два желудочка).У лягушки, которая является земноводным, есть сердце с тремя камерами (один желудочек и два предсердия), а сердца рыб имеют две камеры (одно предсердие и один желудочек). Сердечная система осьминога состоит из трех сердец: одного основного сердца (h2), перекачивающего кровь к телу, и двух других сердец (h3 и h4), перекачивающих кровь к жабрам. А, атриум; В, желудочек.

Для фанатов «Доктора Кто» у вымышленных Повелителей Времени два сердца, но у реальных людей они очень редки. В крайне редких случаях у людей с кардиомиопатией врачи прикрепляют к собственному сердцу второе сердце.Здоровое и поврежденное сердце работают вместе, чтобы разделить нагрузку. Кроме того, близнецы, рожденные связанными друг с другом (сиамские близнецы), могут иметь два сердца естественным образом.

Сердца млекопитающих и птиц

У разных видов может различаться не только количество сердец. Базовая структура этого жизненно важного органа может сильно отличаться от одного вида к другому. Сердце в основном состоит из мышц, которые сокращаются и расслабляются, заставляя кровь двигаться по кровеносным сосудам в легкие и обратно по всему телу (рис. 2) 1 .Как у млекопитающих, у нас есть четыре основных части сердца: левое и правое предсердия и левый и правый желудочки . Это называется четырехкамерным сердцем. У других млекопитающих и птиц сердце четырехкамерное. Другие группы животных, такие как рептилии, амфибии , рыбы и насекомые, имеют сердце, которое выглядит немного иначе (рис. 1).

  • Рисунок 2. Сердца адаптировались по-разному, чтобы лучше всего подходить каждому животному.
  • (A) У жирафа очень большой левый желудочек, так что сердечная мышца может перекачивать кровь к телу и по длинной шее к голове.Правый желудочек жирафа меньше, так как он перекачивает кровь только в легкие. Также показаны микроскопические изображения сердечной мышцы цыпленка (B) и собаки (C) . Цыпленок молодой и поэтому имеет только один желудочек и одно предсердие. Позже куриное сердце станет четырехкамерным, с двумя предсердиями и двумя желудочками.

Сердца рептилий и динозавров

Сердце рептилий состоит из трех камер, двух предсердий и одного желудочка (рис. 1). Исключение составляют крокодилы, у которых сердце четырехкамерное, как у млекопитающих и птиц. Однако в стенке камеры крокодила есть отверстие, поэтому вопрос о том, три или четыре камеры сердца, является предметом споров. Люди часто задаются вопросом, произошли ли динозавры от птиц или рептилий. Найти сердце динозавра очень редко, потому что, в отличие от кости, сердце представляет собой мягкую ткань, поэтому не часто сохраняется. Одно потенциально окаменевшее сердце показало, что у динозавров было четыре сердечных камеры, больше похожих на птиц, чем на рептилий. К сожалению, по мере дальнейшего исследования этого образца с использованием более передовых научных технологий было обнаружено, что он не является тканью динозавра, поэтому мы до сих пор недостаточно знаем о сердцах динозавров, чтобы предсказать, от каких животных произошли динозавры [2].

Сердца земноводных

Земноводные — интересная группа, так как их сердца сильно различаются. Живя на суше и в воде, многие получают кислород не только через легкие, но и через кожу. У большинства земноводных, включая лягушек и жаб, сердце трехкамерное, с двумя предсердиями и одним желудочком (рис. 1). Однако у безлегочных саламандр нет структуры, называемой перегородкой, которая делит предсердие на две отдельные части, поэтому у этого животного только одно предсердие и один желудочек. У некоторых менее известных земноводных между желудочками имеется перегородка, поэтому, возможно, у древних амфибий было четырехкамерное сердце, как у млекопитающих и птиц.

Сердца рыб и насекомых

В сердце рыб всего две камеры: предсердие и желудочек (рис. 1). У насекомых часто есть только трубка, которая свободно перекачивает гемолимфу (название эквивалента крови насекомых) по всему телу, с сосудом, помогающим ей двигаться. Однако у тараканов 13 камер сердца!

Насколько велико ваше сердце?

Само собой разумеется, что размеры сердца различаются у разных животных. Ведь кит не смог бы выжить с сердцем размером с мышь.Сердце взрослого человека весит около 0,6 кг. Если вы сожмете кулак, это будет примерно размер вашего сердца. Сердце жирафа весит 26 фунтов, но синий кит действительно весит 400 фунтов. Самое маленькое сердце в мире принадлежит фее. Это крошечное животное имеет длину всего 0,2 мм, и чтобы увидеть его сердце, нужен микроскоп.

Сердца обычно составляют около 0,6% массы тела животного. Собаки и волки имеют относительно большое сердце по сравнению с их массой, на 0,8%. Между тем, кошачье сердце просто 0.35% массы тела кошки. Будем надеяться, что относительный размер сердца и количество любви, которую испытывают животные, не связаны. Если бы это было так, самое маленькое млекопитающее в мире, этрусская землеройка, подарила бы много любви! Мышевидная землеройка весит всего 2 г и имеет длину около 4 см, но ее сердце составляет 1,2% массы тела [3]. Ученые также обнаружили, что сердце землеройки может сжиматься в холодную погоду. Эта усадка помогает землеройкам выжить в суровом климате за счет уменьшения количества необходимой им пищи. Это маленькое млекопитающее каждый день съедает в два раза больше своего веса, поэтому впадать в спячку не вариант.Они редко даже спят.

Быстрый и вялый сердечный ритм

То, как работает сердце животных, также различается у разных видов. Частота сердечных сокращений , измеряемая в ударах в минуту (уд/мин), различается у разных видов. Как правило, у более крупных животных частота сердечных сокращений медленнее. У крупного слизня частота сердечных сокращений составляет около 55 ударов в минуту, в то время как у более мелких видов слизней частота сердечных сокращений составляет 90 ударов в минуту. У многих китов частота сердечных сокращений составляет 10–30 ударов в минуту, у жирафов — 40–90, а у кошек — около 150. У еще более мелких животных число увеличивается: у взрослой курицы частота сердечных сокращений составляет 259 ударов в минуту, у птенца — 400 (Видео 1). ), а сердце хомяка бьется со скоростью 450 ударов в минуту.Маленькая этрусская землеройка работает со скоростью 835 ударов в минуту, что более чем в 12 раз выше, чем у человека. Самая высокая зарегистрированная скорость землеройки составила 1511 ударов в минуту, что является мировым рекордом для теплокровных животных [3].

Частота сердечных сокращений у людей составляет около 60–100 ударов в минуту, но у детей частота сердечных сокращений часто несколько выше. В возрасте 1 месяца 70–190 — вполне нормальное значение, 80–120 — для детей 3–4 лет и 60–100 — к 10 годам. Растущий ребенок внутри своей матери начинает с 80 ударов в минуту на 5 неделе, 155–195 в 9 недель и около 130 непосредственно перед рождением.Интересно, что человеческое сердце начинается как трубка у 19–20-дневного эмбриона, как у рыбы, но постепенно вращается, развивается и разделяется на четыре камеры в течение следующих 6 недель.

Упражнения, температура и режим гибернации изменяют частоту сердечных сокращений

Изменения частоты сердечных сокращений у большинства тренирующихся животных. Бег жирафов может достигать 170 ударов в минуту, а людей — 220, но в идеале это должно быть немного меньше. Частота сердечных сокращений крокодила при 10 ° C составляет 1–8 ударов в минуту, при 28 ° C — от 24 до 40, а когда температура превышает 40 ° C, сердце может быть повреждено.Молодые стрижи (птицы) в гнезде снижают частоту сердечных сокращений, чтобы не умереть от голода. Спящие животные также могут снизить частоту сердечных сокращений. Медведи гризли обычно работают со скоростью 84 удара в минуту, которая снижается до 19 ударов в минуту во время спящего режима; человеческое сердце обычно переставало работать, если оно опускалось до такой степени. Эмоции, такие как страх, любовь и волнение, а также уровень гормонов, болезнь, уровень кислорода и другие факторы как внутри, так и вне тела могут изменить частоту сердечных сокращений.

Лечение разбитого сердца

В нашей предыдущей статье Frontiers for Young Minds «Исцеление разбитого сердца» мы рассматривали лечение больных сердец [4, 5].У рыбки данио есть очень важная способность: она может регенерировать (отрастать), поэтому, если она получает травму или у нее проблемы с сердцем, она часто может восстанавливаться. Человеческие тела фантастические, и они постоянно пытаются заменить сердечные клетки и восстановить сердечную ткань, но данио — настоящий профессионал в лечении разбитого сердца.

Выводы

В этой статье мы рассмотрели некоторые сходства и различия между сердцами разных видов. Млекопитающие и птицы имеют очень похожие сердца в результате эволюции, в то время как рептилии, рыбы, насекомые и другие животные развили сердца, которые немного отличаются от сердца млекопитающих.Окружающая среда как внутри, так и снаружи каждого животного помогает контролировать структуру и функцию сердца, но выбор образа жизни, такой как физические упражнения и еда, может иметь огромное влияние на здоровье вашего сердца. Сердца ваших друзей больше похожи на ваше, чем, например, на сердце жирафа, и даже больше, чем на сердце лягушки или паука, но сердце каждого человека уникально. Ваше сердце постоянно приспосабливается к ситуациям, в которых вы находитесь, реагируя на пищу, упражнения, эмоции и болезни. В отличие от кальмара, у вас только одно сердце, и оно будет биться около двух.21 миллиард раз в жизни, так что стоит сохранить здоровье.

Глоссарий

Головоногие : Животные без позвоночника, включая кальмаров, осьминогов и наутилусов. Головоногие имеют симметричные тела, выступающие головы и щупальца.

Предсердие : Верхняя камера или камеры сердца. Множественное число — предсердия: например, у вас может быть одно предсердие или два предсердия.

Желудок : Нижняя камера или камеры сердца.

Земноводные : Животные с позвоночником, которым для выживания нужна вода или влажная среда. К амфибиям относятся жабы, лягушки, саламандры и червяги (земноводные без ног и конечностей).

Гемолимфа : Жидкость, похожая на кровь, которая необходима некоторым простым животным для перемещения питательных веществ и кислорода по телу.

Частота сердечных сокращений : Количество ударов сердца в минуту.

Видео 1 : Вначале, когда цыпленок растет в яйце, снаружи его тела можно увидеть его сердце.Со временем сердце переместится внутрь тела. На этом видео показано, как бьется сердце цыпленка, когда ему всего несколько дней. Сердце по-прежнему представляет собой трубку, состоящую из двух камер, желудочка и предсердия, но по мере роста оно в конечном итоге будет иметь четыре камеры. Вы можете видеть, как кровь качается через камеры сердца.

Конфликт интересов

Авторы заявляют, что исследование проводилось при отсутствии каких-либо коммерческих или финансовых отношений, которые могли бы быть истолкованы как потенциальный конфликт интересов.

Благодарности

Авторы хотели бы поблагодарить наших молодых рецензентов, Эрин и Джошуа Ратландов. Часть этой работы стала возможной благодаря финансированию Анатомического общества в виде гранта для привлечения общественности и работы с общественностью Катрин под названием «Анатомия для ВСЕХ — Делаем анатомию доступной». Мы также хотели бы поблагодарить Британскую научную ассоциацию и Ноттингемский университет за присуждение Кэтрин стипендии BSA Media Fellowship 2019.

Сноска

1. Информацию о крови см. в статье «Кровеносные сосуды под микроскопом» [1].


Каталожные номера

[1] Мачадо, М., Митчелл, К., Франклин, Дж., Торп, А., и Ратленд, К.С. 2020. Кровеносные сосуды под микроскопом. Перед. Молодые умы 8:151. doi: 10.3389/frym.2019.00151

[2] Клеланд, Т., Стоскопф, М., и Швейцер, М. 2011. Гистологическое, химическое и морфологическое повторное исследование «сердца» небольшого позднемелового Thescelosaurus. Naturwissenschaften . 98, 203–211. дои: 10.1007/s00114-010-0760-1

[3] Юргенс, К.Д., Фонс, Р., Петерс, Т., и Сендер, С. 1996. Частота сердечных сокращений и дыхания и их значение для скорости конвективного транспорта кислорода у самого маленького млекопитающего, этрусской землеройки Suncus этруск.

Author: alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.