Как дышат группы разных животных. Как дышат группы разных животных Сколько животных которые дышат легкими

Внешние показатели системы дыхания. Жизненная и общая ёмкость лёгких. Состав вдыхаемого, выдыхаемого и альвеолярного воздуха. Обмен газов между альвеолярным воздухом и кровью. (Газообмен в лёгких)

Внешнее дыхание - газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом. Внешнее дыхание включает обмен газов между атмосферным и альвеолярным воздухом, а также газообмен между кровью легочных капилляров и альвеолярным воздухом.

Жизненная емкость легких (ЖЕЛ) - объем воздуха, который может выдохнуть человек при максимально глубоком медленном выдохе, сделанном после максимального вдоха.

Величина жизненной емкости легких человека составляет 3-6 л. В последнее время в связи с внедрением пневмотахографической техники все чаще определяют так называемую форсированную жизненную емкость легких (ФЖЕЛ). При определении ФЖЕЛ испытуемый должен после максимально глубокого вдоха сделать максимально глубокий форсированный выдох. При этом выдох должен производиться с усилием, направленным на достижение максимальной объемной скорости выдыхаемого воздушного потока на протяжении всего выдоха. Компьютерный анализ такого форсированного выдоха позволяет рассчитать десятки показателей внешнего дыхания. Состав альвеолярного воздуха значительно отличается от состава атмосферного, вдыхаемого воздуха. В нем меньше кислорода (14,2%) и большое количество углекислого газа (5,2%).

Почему в выдыхаемом воздухе кислорода содержится больше, чем в альвеолярном? Объясняется это тем, что при выдохе к альвеолярному воздуху примешивается воздух, который находится в органах дыхания, в воздухоносных путях.

Весь процесс находится под контролем головного мозга. В продолговатом мозге есть специальный центр регуляции дыхания. Реагирует он на наличие углекислого газа в крови. Как только его становится меньше, центр по нервным путям посылает сигнал диафрагме. Происходит процесс ее сокращения, и наступает вдох. При повреждении дыхательного центра больному вентилируют легкие искусственным путем. Кислород, поступивший в альвеолы, проникает в стенки капилляров. Это происходит потому, что в крови и воздухе, содержащимся в альвеолах, давление разное. Венозная кровь имеет меньшее давление, чем воздух альвеол. Поэтому кислород из альвеол устремляется в капилляры. Давление же углекислого газа меньше в альвеолах, чем в крови. По этой причине из венозной крови углекислый газ направляется в просвет альвеол.

В крови имеются специальные клетки – эритроциты, содержащие белок гемоглобин. Кислород присоединяется к гемоглобину и путешествует в таком виде по организму. Кровь, обогащенная кислородом, называется артериальной.

Дальше кровь переносится к сердцу. Сердце − еще один наш неутомимый труженик − перегоняет кровь, обогащенную кислородом, к клеткам тканей. И далее по «реченькам-ручейкам» кровь вместе с кислородом доставляется ко всем клеткам организма.

Механизм газообмена между кровью и тканями. Связывание и перенос кислорода кровью. Кислородная ёмкость крови. Связывание и перенос кровью углекислого газа. Роль эритроцитов и гемоглобина в этом процессе. Значение фермента карбоангидразы.

Связывание кислорода гемоглобином. Транспорт О2 из альвеол в кровь и транспорт СО2 из крови в альвеолы осуществляется с помощью диффузии. Транспорт газов осуществляется в физически растворенном и химически связанном виде. Физические процессы, т. е. растворение газа, не могут обеспечить запросы организма в О2. Подсчитано, что физически растворенный О2может поддерживать нормальное потребление О2в организме (250 мл/мин), если минутный объем кровообращения составит примерно 83 л/мин в покое. Наиболее оптимальным является механизм транспорта О2в химически связанном виде. Гемоглобин (Нb) способен избирательно связывать О2и образовывать оксигемоглобин (НbО2) в зоне высокой концентрации О2в легких и освобождать молекулярный О2в области пониженного содержания О2в тканях. При этом свойства гемоглобина не изменяются и он может выполнять свою функцию на протяжении длительного времени.

Гемоглобин переносит О2от легких к тканям. Эта функция зависит от двух свойств гемоглобина: 1) способности изменяться от восстановленной формы, которая называется дезоксигемоглобином, до окисленной (Нb + О2НbО2) с высокой скоростью (полупериод 0,01 с и менее) при нормальном РО2в альвеолярном воздухе; 2) способности отдавать О2 в тканях (НbО2 Нb + О2) в зависимости от метаболических потребностей клеток организма.

Кислородная емкость крови

Количество кислорода, которое может связать гемоглобин при условии его полного насыщения, называется кислородной емкостью крови (КЕК)

1грамм Нв связывает 1,39 мл О2

Углекислый газ транспортируется следующими путями:

Растворенный в плазме крови - около 25 мл / л.

Связанный с гемоглобином (карбгемоглобин) - 45 мл / л.

В виде солей угольной кислоты - букарбонаты калия и натрия в плазме крови - 510 мл / л.

Таким образом, в состоянии покоя кровь транспортирует 580 мл углекислого газа в 1 л. Итак, основной формой транспорта СО2 является бикорбонаты плазмы, образующихся благодаря активному протеканию карбоангидразнои реакции.

В эритроцитах содержится фермент карбоангидраза (КГ), который катализирует взаимодействие углекислого газа с водой с образованием угольной кислоты, распадается с образованием бикарбонатного иона и протона. Бикарбонат внутри эритроцита взаимодействует с ионами калия, выделяемых из калиевой соли гемоглобина при восстановлении последнего. Так внутри эритроцита образуется бикарбонат калия. Но бикарбонатно ионы образуются в значительной концентрации и поэтому по градиенту концентрации (в обмен на ионы хлора) поступают в плазму крови. Так в плазме образуется бикарбонат натрия. Протон, образовавшегося при диссоциации угольной кислоты, реагирует с гемоглобином с образованием слабой кислоты ННb.

В капиллярах легких эти процессы идут в обратном направлении. С ионов водорода и бикарбонатных ионов образуется угольная кислота, которая быстро распадается на углекислый газ и воду. Углекислый газ удаляется наружу.

Итак, роль эритроцитов в транспорте углекислоты такова:

образование солей угольной кислоты;

образования карбгемоглобин.

Диффузия газов в тканях подчиняется общим законам (объем диффузии прямо пропорционален площади диффузии, градиента напряжения газов в крови и тканях). Площадь диффузии увеличивается, а толщина диффузного слоя уменьшается при увеличении количества функционирующих капилляров, что имеет место при повышении уровня функциональной активности тканей. В этих же условиях возрастает градиент напряжения газов за счет снижения в активно работающих органах Ро2 и повышения Рсо2 (газовый состав артериальной крови, как и альвеолярного воздуха остается неизменным!). Все эти изменения в активно работающих тканях способствуют увеличению объема диффузии О2 и СО2 в них. Потребление О2 (СО2) по спирограмму определяют по изменению (сдвигу) кривой вверх за единицу времени (1 минуту).

Сущность дыхания. Внешнее дыхание. Механизм вдоха и выдоха. Типы и частота дыхания у животных разных видов. Значение верхних дыхательных путей

Дыхание-сложный непрерывный биологический процесс,в рез-те которого происходит регенерация газового состава внутр.среды организма,что обеспечивает все клетки и ткани кислородом.

Значение: кислород,поступивший в клетку,вовлекается в реакцию окислительного фосфорилирования пит.в-в. и в рез-те освобождается скрытая молекула АТФ.

Звенья: 1)внешнее(легочное)

2)транспорт газов кровью

3) внутреннее(тканевое)дыхание.

Внешнее дыхание осуществляется в 2 этапа:1)газообмен между атм.воздухом и альвеолярным; 2) газообмен между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения.

Кислород по градиенту концентрации направляется из атм.воздуха в альвеолярный,оттуда в кровь капилляров малого кр.кр.

Углекислый газ по градиенту концентрации направляется из крови капилляров малого кр.кр в альвеолярный воздух,оттуда в атмосферный.

Механизм вдоха. Вдох-активный процесс,т.к.обусловлен поступлением нервных импульсов их дых.центра к инспираторным мышцам. В это время в прод.мозге отмечается инспираторная фаза активности нейронов,она обусловлена возбуждением ранних инспираторных нейронов,полных,поздних инспир.нейронов. Часть аксонов полных и поздних инспираторных нейронов направляется в спинной мозг,возбуждают мотонейроны,иннервирующие инспираторные мышцы. Инспираторные мышцы сокращаются и увеличивается объём гр.клетки в 3-х основных направлениях.

За счет сокращения диафрагмы,её купол уплощается,объём гр.клетки увеличивается в верт.направлении. За счет сокращения межреб. И межхрящ.мышц,грудина отходит чуть-чуть вперед,а ребра занимают более гориз.положение-объём гр.клетки увеличивается в передне-заднем и поперечном(реберном) направлении.

Лёгкие пассивно следуют за гр.клеткой (растягиваются)-внутрилегочное давление становится чуть-чуть ниже атмосферного-воздух засасывается в легкие.

Механизм выдоха. 1ч-пассивный выдох(пассивная экспирация)

2ч-активный выдох.

Пассивный выдох обусловлен отсутствием поступления нервных импульсов из нейронов к инспираторным мышцам. В это время в про.мозге отмечается постинспираторная фаза,она обусловлена возбуждением постинспир.нейронов-в результате тормозится активность всех инспираторных нейронов-нервные импульсы не поступают из прод.мозга в спинной. Мотонейроны спинного мозга не активируются-импульсы от них не поступают к инспираторным мышцам-инспираторные мышцы расслабляются-объём грудной клетки уменьшается в 3-х осн.направлениях. За счет расслабления дафрагмы-купол поднимается-объём гр.клетки уменьшается в верт.направлении. За счет расслабления наружных косых межреб.и межхрящевых мышц грудина возвращается назад-ребра занимают более вертикальное положение-объём гр.клетки уменьшается в переднее-заднем и реберном направлениях. Грудная клетка уменьшилась-давление в легких стало выше,чем атмосферное-воздух выдавливается из лёгких.

Активный выдох. В прод.мозге отмечается экспираторная фаза,она обусловлена возбуждением экспират.нейронов. Все аксоны экспир.нейронов из прод.мозга поступают в спинной и возбуждают мотонейроны,иннервирующие экспир.мышцы. Экспир.мышцы сокращаются и допольнительно уменьшают объём гр.клетки,тем самым продолжая выдох.

Различают три типа дыхания:

· грудной, или реберный - в нем принимает участие в основном мышцы грудной клетки (преимущественно у женщин);

· брюшной, или диафрагмальный - дыхательные движения совершаются главным образом мышцами живота и диафрагмой (у мужчин);

· грудобрюшной, или смешанный - дыхательные движения осуществляются грудными и брюшными мышцами (у всех сельскохозяйственных животных).

Частота дыхательных движений зависит от уровня обмена веществ в организме, от температуры окружающей среды, возраста животного, атмосферного давления и некоторых других факторов.

У высокопродуктивных коров обмен веществ выше, поэтому частота дыхания составляет 30 в 1 мин, в то время как у коров со средней продуктивностью она равна 15–20. У телят в возрасте одного года при температуре воздуха 15 0 С частота дыхания составляет 20–24, при температуре 30–35 0 С - 50–60 и при температуре 38-40 0 С - 70–75.

У молодых животных дыхание чаще, чем у взрослых. У телят при рождении частота дыхания достигает 60–65, а к году снижается до 20–22.

Верхним дыхательным путям принадлежит более важная роль жизнедеятельности организма, чем она представлялась ранее.

Эта часть дыхательной системы имеет значение для согревания, увлажнения и очищения вдыхаемого воздуха, для речевой функции, но этим ее значение не ограничивается. Верхние дыхательные пути имеют очень чувствительные рецепторные зоны, возбуждение которых рефлекторным путем оказывает влияние на различные физиологические системы. И наоборот, слизистая оболочка носа (и гортани) легко реагирует на рефлекторные воздействия. Например, при охлаждении ног происходит вазомоторная реакция слизистой носа.

Примитивные жабры есть у . У большинства высших эти расположены на боковых стенках тела и верхних отделах грудных ног. Водные личинки насекомых имеют трахейные жабры, представляющие собой тонкостенные выросты на разных частях тела, в которых имеется сеть трахей.

Из иглокожих жабры имеют морские звезды и морские ежи. Все первичноводные хордовые животные (рыбы) имеют ряды парных отверстий (жаберные щели), расположенные в глотке. У кишечнодышащих (подвижных донных животных), оболочников (мелких морских животных с мешковидным телом, покрытым оболочкой) и бесчерепных (особая группа беспозвоночных животных) газообмен производится во время прохождения воды сквозь жаберные щели.

Как животные дышат жабрами

Жабры состоят из листочков (нитей), внутри них находится сеть кровеносных сосудов. Кровь в них отделена от внешней среды очень тонкой кожей, при этом создаются нужные условия для обмена между газами, растворенными в воде, и кровью. Жаберные щели у рыб разделены дугами, от которых отходят жаберные перегородки. У некоторых костных и хрящевых видов лепестки жабр расположены на наружной стороне дуг в два ряда. Активно плавающие рыбы имеют жабры с гораздо большей поверхностью, чем малоподвижные водные животные.

У многих беспозвоночных, молодых головастиков эти органы дыхания находятся на внешней стороне тела. У рыб и высших ракообразных они спрятаны под защитные приспособления. Часто жабры расположены в особых полостях тела, они могут быть прикрыты специальными складками кожи или кожистыми крышками (жаберными крышечками) для защиты от повреждений.

Жабры также выполняют функцию кровеносной системы.

Движение жаберной крышки при дыхании производится одновременно с движением (открыванием и закрыванием) рта. При дыхании рыба открывает рот, втягивает внутрь воду и закрывает рот. Вода воздействует на органы дыхания, проходит через них и выходит наружу. Кислород поглощается капиллярами кровеносных сосудов, расположенными в жабрах, а использованный углекислый газ выходит через них в воду.

Совокупность процессов, обеспечивающих в организме потребление O 2 и выделение CO 2 , называется дыханием . Различают процессы внешнего и внутреннего дыхания. Внешнее дыхание обеспечивает обмен газов между организмом и внешней средой, внутреннее дыхание - потребление O2 и выделение CO 2 клетками организма.

Фактором, обеспечивающим диффузию газов через дыхательные поверхности, является разность их концентраций. Движение растворенных газов происходит в направлении из области с их высокой концентрацией в область низкой концентрации.

У мелких организмов газообмен, как правило, осуществляется диффузно всей поверхностью тела (или клетки). У более крупных животных газы транспортируются к тканям либо непосредственно (трахейная система насекомых), либо с помощью специальных транспортных средств (кровь, гемолимфа).

Количество кислорода, поступающее в ткани животного, зависит от площади дыхательной поверхности и разности концентрации кислорода на них. Поэтому во всех органах дыхании наблюдается разрастание дыхательного эпителия. Для поддержания же высокого градиента диффузии кислорода на обменной мембране необходимо движение среды (вентиляции). Оно обеспечивается дыхательными ритмическими движениями всего тела животного (малощетинковый червь трубочник, пиявки) либо определенных его участков (ракообразные), а также работой ресничного эпителия (моллюски, ланцетник).

Ряд достаточно крупных животных не имеет специализированных органов дыхания. У них газообмен осуществляется через влажные кожные покровы, снабженные обильной сетью кровеносных сосудов (дождевой червь). Кожное дыхание в качестве дополнительного характерно для животных, обладающих специализированными органами дыхания. Например, у угрей, имеющих жабры, потребность в кислороде на 60% обеспечивается за счет кожного дыхания, у лягушек, имеющих легкие, эта величина составляет более 50 %.

Органами дыхания в водной среде являются жабры, в наземно-воздушной - легкие и трахеи.

Жабры представляют собой органы, расположенные вне полости тела в виде эпителиальных поверхностей, пронизанных густой сетью кровеносных капилляров. Жаберное дыхание свойственно многощетинковым кольчатым червям, большинству моллюсков, ракообразным, рыбам, личинкам земноводных. Наиболее эффективно жаберное дыхание у рыб. В его основе лежит явление противотока : кровь в капиллярах жаберных лепестков течет в направлении, противоположном току волы, омывающей жабры.

Легкие , как правило, являются внутренними органами и защищены от высыхания. Различают два их типа: диффузионные и вентиляционные . В легких первого типа газообмен осуществляется только путем диффузии. Такие легкие имеют относительно небольшие животные: легочные моллюски, скорпионы, пауки. Вентиляционные легкие имеют только наземные позвоночные.

Усложнение строения легких в ряду от земноводных к млекопитающим связано с возрастанием площади дыхательного эпителия. Так, у земноводных 1 см 3 легочной ткани имеет общую газообменную поверхность 20 см 2 . Аналогичный показатель для эпителия легких человека равен 300 см 2 .

Одновременно с увеличением дыхательной поверхности происходит совершенствование механизма вентиляции легких, которая, начиная с пресмыкающихся, осуществляется за счет изменения объема грудной клетки, а у млекопитающих - с участием мышц диафрагмы. Эти приспособления позволили теплокровным (птицам и млекопитающим) резко повысить интенсивность метаболизма.

Третий тип органов дыхания - трахеи . Они представляют собой заполненные воздухом тонкостенные, ветвящиеся неспадающиеся впячивания внутрь тела. Трахеи сообщаются с наружной средой отверстиями в кутикуле - дыхальцами. У насекомых их чаще всего 12 пар: 3 пары на груди и 9 пар на брюшке. Дыхальца могут закрываться либо открываться в зависимости от количества кислорода. При высокой степени развития трахейной системы (у насекомых) ее многочисленные разветвления оплетают все внутренние органы и непосредственно обеспечивают газообмен в тканях. Принципиальное отличие трахейного дыхания от легочного и жаберного заключается в том, что оно не нуждается в участии крови как транспортного посредника в газообмене.

Трахейная система способна поддерживать достаточно высокий уровень тканевого дыхания, обеспечивая тем самым высокую физиологическую активность насекомого.

Вентиляция трахей у насекомых в отсутствие полета осуществляется чаще всего ритмическими сокращениями брюшка, в при полете усиливается движениями груди.

Водные личинки некоторых насекомых дышат при помощи трахейных жабер . В этом случае трахейная система лишена дыхалец т.е. она замкнута и заполнена воздухом. Ветви замкнутой трахейной системы заходят в «жабры» - придатки с большой поверхностью и тонкой кутикулой, позволяющей осуществлять газообмен между водой и воздухом трахейной системы. Такие трахейные жабры есть, например, у личинок поденок. У личинок некоторых стрекоз трахейные жабры расположены в полости прямой кишки, и насекомое вентилирует их, набирая воду внутрь кишки и выталкивая ее обратно.

Все знают, что люди дышат легкими. Какие животные дышат с помощью легких Вы узнаете в этой статье.

Какие животные дышат легкими?

Легкими дышат - наземные позвоночные (земноводные, пресмыкающиеся, птицы, звери)

Звери и птицы дышат легкими, которые устроены примерно так же, как и у человека.

А вот морские млекопитающие имеют легкие, но, несмотря на это, могут находиться под водой очень долго. Например, кашалот может опускаться на глубину около 1000 метров и находиться под водой в течение 1:00, потому что его гигантские легкие способны сделать запас воздуха в 1000 литров. Он также как и кит, при дыхании выбрасывает через носовое отверстие воздуха и водяной пар, конденсируется на холоде - в результате получается огромный фонтан высотой от 4 до 5 метров в высоту.

С помощью легких осуществляется газообмен между воздухом в полости легких и кровью, текущей легочными капиллярами.

Во время вдоха, воздуха, содержащего кислород попадает в легкие. Легкие имеют вид пористых мешков. В каждом легком (левое и правое) очень сильно ветвятся бронхи, которые заканчиваются многочисленными легочными пузырьками. Каждый легочный пузырек опутанный сетью кровеносных сосудов. С легочной пузырьки кислорода воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови в воздух. После накопления углекислого газа в легочной пузыре происходит выдох. Пористая строение легких позволяет увеличить их внутреннюю поверхность во много раз.

Каждой клетке тела для ее жизнедеятельности требуется кислород, В процессе жизнедеятельности организма в нем накапливаются продукты распада и углекислота, которые должны быть выведены из организма. Сущность дыхания и состоит в поглощении и усвоении животными кислорода и выделении углекислоты. Различают легочное, или внешнее, и тканевое, или внутреннее, дыхание. Легочное дыхание осуществляется через систему дыхательных органов (носовая полость, гортань).
Из носовой полости вдыхаемый животным воздух попадает в гортань и проходит в трахею. В области 5-6-го позвонков трахея разделяется на два бронха. Они входят в правое и левое легкие, многократно ветвятся здесь на более мелкие бронхи-бронхиолы, заканчивающиеся альвеолярными ходами с многочисленными альвеолами (рис. 5), Легкие - основной орган дыхания. В них происходит газообмен между воздухом и кровью. Расположены легкие в грудной полости, отделенной диафрагмой от брюшной полости. Изнутри грудная полость выстлана плеврой, один из двух слоев которой прилегает к грудной клетке, другой - к легким. Стенки альвеол состоят из одного слоя эпителия и окружены сетью капилляров. Воздух, находящийся в альвеоле, отделен от крови оболочкой альвеолы и стенкой капилляра. Через стенки альвеол в кровь поступает кислород, из крови в альвеолы переходит углекислый газ, удаляемый из легких при выдохе. Газообмен происходит по закону диффузии газа.

Атмосферный воздух содержит около 21 % кислорода и 0,03 % углекислого газа, а альвеолярный - соответственно 14,5 и 5,5 %. Газы из области большего давления переходят в область меньшего давления. Дыхание регулируется соответствующим центром, расположенным в головном мозге, причем этот акт осуществляется в две фазы - вдох и выдох. Число дыхательных Движений зависит от видовых особенностей животных, их пола, возраста, уровня продуктивности и факторов внешней среды. В среднем в 1 мин лошадь делает 8-20 дыхательных движений, корова - до 30, овца, коза и свинья - 12-20, птица - до 50.

Реферат: Система дыхания животных

Система дыхания

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ

Оптимальный для метаболизма газовый состав организма - относительное постоянство диоксида углерода и кислорода в альвеолярном воздухе, крови и тканях - обеспечивает система дыхания.

Системой дыхания называют исполнительные органы системы дыхания и механизмы регуляции поддержания оптимального для метаболизма газового состава организма. В процессе метаболизма в клетках тканей постоянно используется кислород и образуется диоксид углерода.

Система дыхания обеспечивает снабжение тканей кислородом и удаление диоксида углерода.

Исполнительные органы системы дыхания следующие:

мышцы инспираторные - диафрагма, наружные косые межреберные мышцы и др.;

мышцы экспираторные - внутренние косые межреберные мышцы, мышцы брюшной стенки и др.;

грудная клетка;

бронхи и легкие;

трахея, гортань, носоглотка, носовые ходы - воздухоносные пути;

сердце и сосуды;

Воздухоносные пути.

Обеспечивают прохождение воздуха в легкие из окружающей среды. Проходя через них, вдыхаемый воздух увлажняется, согревается или охлаждается, очищается от пыли и микроорганизмов. Слизистая оболочка стенки воздухоносных путей покрыта слизью; трахею и бронхи выстилает мерцательный эпителий. Поступающий воздух контактирует со слизью, к которой прилипают частицы из воздуха и микроорганизмы; движением мерцательного эпителия слизь продвигается по направлению к носоглотке.

Функциональной единицей легких является альвеола - легочный пузырек.

Альвеола имеет полушаровидную форму, малую толщину стенки. Внутренняя поверхность альвеолы выстлана эпителием, находящимся на базальной мембране; снаружи она густо оплетена легочными капиллярами. Внутренняя поверхность альвеол покрыта пленкой сурфактанта, которая препятствует слипанию стенок их в период выдоха. Легочные пузырьки расположены на концах разветвленных бронхиол, переходящих в два бронха.

Альвеолы образуют губчатую массу легких. Легкие обеспечивают газообмен между воздухом и кровью, т.е. обмен кислорода и диоксида углерода.

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ ДЫХАНИЯ

Дыхание - совокупность физиологических процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода и удаление диоксида углерода, т.е.

поддержание относительного постоянства диоксида углерода и кислорода в альвеолярном воздухе, крови и тканях.

Дыхание включает в себя следующие физиологические процессы:

обмен газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах;

обмен газами между альвеолярным воздухом и газами крови;

транспорт газов кровью;

обмен газами между кровью и тканями;

использование кислорода тканями и образование диоксида углерода.

Обмен газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах.

Процесс обмена газами между внешней средой и смесью газов в альвеолах называется легочной вентиляцией. Обмен газами обеспечивается за счет дыхательных движений - актов вдоха и выдоха.

При вдохе происходит увеличение объема грудной клетки, понижение давления в плевральной полости и, как следствие, поступление воздуха из внешней среды в легкие. При выдохе объем грудной клетки уменьшается, давление воздуха в легких повышается, и в результате альвеолярный воздух вытесняется из легких наружу.

Механизм вдоха и выдоха.

Вдох и выдох происходят потому, что объем грудной полости изменяется, то увеличиваясь, то уменьшаясь. Легкие - губчатая масса, состоящая из альвеол, не содержит мышечной ткани.

Они не могут сокращаться. Дыхательные движения совершаются с помощью межреберных и других дыхательных мышц и диафрагмы.

При вдохе одновременно сокращаются наружные косые межреберные мышцы и другие мышцы груди и плечевого пояса, что обеспечивает поднятие или отведение ребер, а также диафрагма, которая смещается в сторону брюшной полости.

В результате объем грудной клетки увеличивается, понижается давление в плевральной полости и в легких и, как следствие, воздух из окружающей среды поступает в легкие.

Во вдыхаемом воздухе содержится 20,97% кислорода, 0,03% диоксида углерода и 79% азота.

При выдохе одновременно сокращаются экспираторные мышцы, что обеспечивает возвращение ребер в положение до вдоха.

Диафрагма возвращается в положение до вдоха. При этом уменьшается объем грудной клетки, повышается давление в плевральной полости и в легких и часть альвеолярного воздуха вытесняется. В выдыхаемом воздухе содержится 16% кислорода, 4% диоксида углерода, 79% азота.

У животных различают три типа дыхания: реберный, или грудной, - при вдохе преобладает отведение ребер в стороны и вперед; диафрагмальный, или брюшной, - вдох происходит преимущественно за счет сокращения диафрагмы; ребернобрюшной - вдох за счет сокращения межреберных мышц, диафрагмы и брюшных мышц.

Обмен газами между альвеолярным воздухом и газами крови.

Обмен газов в легких между альвеолярным воздухом и кровью капилляров малого круга кровообращения осуществляется вследствие разности парциального давления этих газов. Концентрация кислорода в альвеолярном воздухе значительно выше, чем в венозной крови, движущейся по капиллярам. Кислород вследствие разности парциального давления по закону диффузии легко переходит из альвеол в кровь, обогащая ее.

Кровь становится артериальной. Концентрация диоксида углерода гораздо выше в венозной крови, чем в альвеолярном воздухе.

Диоксид углерода вследствие разности напряжения его в крови и парциального его давления в альвеолярном воздухе по закону диффузии проникает из крови в альвеолы. Состав альвеолярного воздуха постоянен: около 14,5% кислорода и 5,5% диоксида углерода.

Газообмену в легких способствует большая поверхность альвеол и тонкий слой мембраны из эндотелиальных клеток капилляров и плоского альвеолярного эпителия, разделяющей газовую среду и кровь.

В течение суток из альвеол в кровь переходит у коровы около 5000 л кислорода и из крови в альвеолярный воздух поступает около 4300 л диоксида углерода.

Транспорт газов кровью.

Кислород, проникнув в кровь, соединяется с гемоглобином эритроцитов и в виде оксигемоглобина транспортируется артериальной кровью до тканей. В артериальной крови содержится 16… 19 объемных процентов кислорода и 52…57 об. % диоксида углерода.

Диоксид углерода поступает из тканей в кровь, плазму и затем в эритроциты.

Животные Органы дыхания и газообмен Дыхание n

Часть его образует химическое соединение с гемоглобином - карбогемоглобин, а другая под действием фермента карбоангидразы, который содержится в эритроцитах, образует соединение - угольную кислоту, которая быстро диссоциирует на ионы Н+ и НСО3". Из эритроцитов НСОз~ поступает в плазму крови, где соединяется с NaCl или КС1, образуя соли угольной кислоты: NaHC03, КНС03.

Около 2,5 об. % СО2 находится в плазме в состоянии физического растворения. В виде этих соединений диоксид углерода транспортируется венозной кровью от тканей к легким.

В венозной крови содержится 58…63 об. % диоксида углерода и 12 об. % кислорода.

Обмен газов между кровью и тканями. В тканях кислород освобождается из непрочного соединения с гемоглобином эритроцитов и по закону диффузии легко проникает в клетки, так как концентрация кислорода в артериальной крови значительно выше, чем в тканях. Здесь кислород используется на окисление органических соединений с образованием диоксида углерода. Концентрация диоксида углерода в тканях возрастает и становится значительно выше, чем в притекающей к ним крови.

Напряжение диоксида углерода составляет 60 мм рт. ст. в тканях и 40 мм рт. ст. в артериальной крови, поэтому по закону диффузии он переходит из тканей в кровь. Она насыщается диоксидом углерода, т.е. становится венозной.

ВНЕШНИЕ ПОКАЗАТЕЛИ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ

Деятельность системы дыхания характеризуют определенные внешние показатели.

Частота дыхательных движений за 1 мин.

У лошади она составляет 8…16, крупного рогатого скота - 10…30, овцы - 10… 20, свиньи - 8…18, кролика - 15…30, собаки - 10…30, кошки - 20…30, птицы - 18…34, а у человека 12…18 движений в минуту. Четыре первичных легочных объема: дыхательный, резервный вдоха, резервный выдоха, остаточный объем.

Соответственно у крупного рогатого скота и лошади приблизительно 5…6 л, 12…18,10…12, Ю…12л. Четыре емкости легких: общая, жизненная, вдоха, функциональная остаточная. Минутный объем. У крупного рогатого скота - 21…30 л и лошади - 40…60 л. Содержание кислорода и диоксида углерода в выдыхаемом воздухе.

Напряжение кислорода и диоксида углерода в крови.

РЕГУЛЯЦИЯ ДЫХАНИЯ

Под регуляцией дыхания понимают поддержание оптимального содержания кислорода и диоксида углерода в альвеолярном воздухе и в крови за счет изменения частоты и глубины дыхательных движений. Частота и глубина дыхательных движений обусловлены ритмом и силой генерации импульсов в дыхательном центре, расположенном в продолговатом мозге, в зависимости от его возбудимости.

Возбудимость определяется напряжением диоксида углерода в крови и потоком импульсов с рецепторных зон сосудов, дыхательных путей, мышц.

Регуляция частоты дыхательных движений. Регуляция частоты дыхательных движений осуществляется центром дыхания, который включает в себя центры вдоха, выдоха и пневмотаксиса; центру вдоха принадлежит главная роль. В центре вдоха ритмически залпами рождаются импульсы в единицу времени, определяя частоту дыхания.

Импульсы из центра вдоха поступают к вдыхательным мышцам и диафрагме, вызывая вдох такой продолжительности и глубины, который соответствует сложившимся условиям и характеризуется определенным объемом поступившего в легкие воздуха, силой сокращения вдыхательных мышц. Количество импульсов, рожденных в центре вдоха в единицу времени, зависит от его возбудимости: чем выше возбудимость, тем чаще рождаются импульсы, а значит, и чаще дыхательные движения.

Регуляция смены вдоха выдохом, выдоха вдохом.

Регуляция смены вдоха выдохом, выдоха вдохом осуществляется рефлекторно. Возбуждение, возникающее в центре вдоха, обеспечивает акт вдоха, который сопровождается растяжением легких и возбуждением механорецепторов легочных альвеол. Импульсы с рецепторов по афферентным волокнам блуждающих нервов поступают уже в центр выдоха и возбуждают его нейроны.

Одновременно непосредственно через центр пневмотаксиса центр вдоха также возбуждает центр выдоха. Нейроны центра выдоха, возбуждаясь, по законам реципрокных отношений тормозят активность нейронов центра вдоха, и вдох прекращается. Центр выдоха посылает информацию к мышцам экспираторам, вызывает их сокращение, и осуществляется акт выдоха.

Так происходит чередование вдоха и выдоха. Количество залпов импульсов, поступающих из центра вдоха в единицу времени, и сила этих залпов зависят от возбудимости нейронов центра дыхания, специфики обмена веществ, особой чувствительности нейронов к окружающей их гуморальной среде, к поступающей информации с хеморецепторов сосудов, дыхательных путей и легких, мышц и пищеварительного аппарата.

Избыток в крови и альвеолярном воздухе диоксида углерода и недостаток кислорода, усиление потребления кислорода и образования диоксида углерода в мышцах и других органах при усилении их деятельности вызывают следующие реакции: повышение возбудимости дыхательного центра, увеличение частоты рождения импульсов в центре вдоха, учащение дыхания и, как следствие, восстановление оптимального содержания кислорода и диоксида углерода в альвеолярном воздухе и крови.

И наоборот, избыток в крови и альвеолярном воздухе кислорода ведет к урежению дыхательных движений и уменьшению вентиляции легких. В связи с приспособлением к изменившимся условиям число дыхательных движений у животных может увеличиться в 4…5 раз, дыхательный объем воздуха в 4…8 раз, минутный объем дыхания в 10…25 раз.

ОСОБЕННОСТИ СИСТЕМЫ ДЫХАНИЯ У ПТИЦ

В отличие от млекопитающих система дыхания у птиц имеет структурные и функциональные особенности.

Структурные особенности. Носовые отверстия у птиц расположены у основания клюва; носовые воздухоносные ходы короткие.

Под наружной ноздрей есть чешуйчатый неподвижный носовой клапан, а вокруг ноздрей - венчик из перьев, предохраняющий носовые ходы от пыли и воды. У водоплавающих птиц ноздри окружены восковой кожицей.

У птиц отсутствует надгортанник. Функцию надгортанника выполняет задняя часть языка. Имеются две гортани - верхняя и нижняя. В верхней гортани нет голосовых связок.

Нижняя гортань расположена на конце трахеи в месте ее разветвления на бронхи и служит как резонатор звука. В ней имеются особые мембраны и специальные мышцы. Воздух, проходя через нижнюю гортань, вызывает колебания мембраны, что приводит к возникновению звуков разной высоты. Эти звуки усиливаются в резонаторе. Куры способны издавать 25 различных звуков, каждый из которых отражает то или иное эмоциональное состояние.

Трахея у птиц длинная и имеет до 200 трахеальных колец.

За нижней гортанью трахея делится на два главных бронха, которые входят в правое и левое легкое. Бронхи проходят через легкие и расширяются в брюшные воздухоносные мешки. Внутри каждого легкого бронхи дают начало вторичным бронхам, которые идут в двух направлениях - к вентральной поверхности легких и к дорсальной.

Экто - и эндобронхи делятся на большое количество мелких трубочек - парабронхов и бронхиол, а последние уже переходят в множество альвеол.

Парабронхи, бронхиолы и альвеолы образуют дыхательную паренхиму легких - «паутинную сеть», где и осуществляется газообмен.

Легкие вытянутой формы, малоэластичны, вдавлены между ребер и прочно соединены с ними. Так как они прикреплены к дорсальной стенке грудной клетки, расширяться так, как легкие млекопитающих, которые находятся свободными в грудной клетке, не могут.

Масса легких у кур приблизительно 30 г.

У птиц имеются зачатки двух лепестков диафрагмы: легочной и грудобрюшной. Диафрагма с помощью сухожилия прикреплена к позвоночному столбу и небольших мышечных волокон - к ребрам. Она сокращается в связи с вдохом, но роль ее в механизме вдоха и выдоха несущественна. У кур в акте вдоха и выдоха большое участие принимают мышцы брюшного пресса.

Дыхание птиц связано с деятельностью больших воздухоносных мешков, которые объединены с легкими и пневматическими костями.

У птиц 9 основных воздухоносных мешков - 4 парных, расположенных симметрично по обеим сторонам, и один непарный.

Самые большие - это брюшные воздухоносные мешки. Кроме этих воздухоносных мешков имеются также воздухоносные мешки, расположенные около хвоста, - заднетуловищные, или промежуточные.

Воздухоносные мешки - это тонкостенные образования, заполненные воздухом; слизистая оболочка их выстлана мерцательным эпителием. Из некоторых воздухоносных мешков идут отростки к костям, имеющим воздухоносные полости. В стенке воздухоносных мешков имеется сеть капилляров.

Воздухоносные мешки выполняют ряд ролей:

1) участвуют в газообмене;

2) облегчают массу тела;

3) обеспечивают нормальное положение тела при полете;

4) способствуют охлаждению тела при полете;

5) служат резервуаром воздуха;

6) выполняют роль амортизатора для внутренних органов.

Пневматическими костями у птиц являются шейные и спинные кости, хвостовые позвонки, плечевая, грудная и крестцовая кости, позвоночные концы ребер.

Емкость легких у кур составляет 13 см3, уток - 20 см3, общая емкость легких и воздухоносных мешков соответственно 160…170 см3, 315 см3,12…15% ее составляет дыхательный объем воздуха.

Функциональные особенности.

Птицы, подобно насекомым, делают выдох, когда дыхательные мышцы сокращаются; у млекопитающих же все наоборот - при сокращении мышц вдыхателей они делают вдох.

У птиц относительно частое дыхание: у кур - 18…25 раз в минуту, уток - 20…40, гусей - 20…40, индеек - 15…20 раз в минуту. Система дыхания у птиц имеет большие функциональные возможности - при нагрузках число дыхательных движений может увеличиваться: у сельскохозяйственных птиц до 200 раз в минуту.

Воздух, поступающий в организм в течение вдоха, заполняет легкие и воздухоносные мешки.

Воздушные пространства - фактически запасные контейнеры для свежего воздуха. В воздухоносных мешках из-за небольшого количества кровеносных сосудов поглощение кислорода незначительно; в целом же воздух в мешках насыщен кислородом.

У птиц в легочной ткани происходит так называемый двойной газообмен, который осуществляется при вдохе и выдохе. Благодаря этому вдох и выдох сопровождаются извлечением кислорода из воздуха и выделением диоксида углерода.

В целом дыхание у птиц происходит следующим образом.

Мышцы грудной стенки сокращаются так, чтобы грудина была поднята.

Это означает, что полость грудной клетки становится меньше и легкие сжимаются до такой степени, что насыщенный диоксидом углерода воздух вытесняется из дыхательных емкостей.

Поскольку воздух во время выдоха выходит из легких, новый воздух из воздушных пространств проходит вперед через легкие. При выдохе воздух проходит преимущественно через вентральные бронхи.

После того как мышцы грудной клетки сократились, свершился выдох и удален весь использованный воздух, мышцы расслабляются, грудина смещается вниз, грудная полость расширяется, становится большой, создается разность давлений воздуха между внешней средой и легкими, осуществляется вдох.

Он сопровождается движением воздуха преимущественно через дорсальные бронхи.

Воздухоносные мешки упругие, подобно легким, поэтому, когда грудная полость расширяется, они также расширяются.

Эластичность воздушных мешков и легких позволяет воздуху поступать в систему органов дыхания.

Так как расслабление мышц вызывает поступление воздуха в легкие из окружающей среды, легкие мертвой птицы, дыхательные мышцы которой обычно расслаблены, будут раздуты, или заполнены воздухом.

У мертвых млекопитающих они спавшие.

Некоторые ныряющие птицы могут оставаться под водой значительное время, в течение которого воздух циркулирует между легкими и воздухоносными мешками, а большая часть кислорода переходит в кровь, поддерживая оптимальную концентрацию кислорода.

Птицы очень чувствительны к диоксиду углерода и иначе реагируют на повышение его содержания в воздухе.

Максимально допустимое повышение не более 0,2%. Превышение этого уровня вызывает торможение дыхания, что сопровождается гипоксией - понижением содержания кислорода в крови, при этом снижается продуктивности L естественная резистентность птиц. В полете дыхание урежается за счет улучшения вентиляции легких даже на высоте 3000…4 00 м: в условиях пониженного содержания кислорода птицы обеспечивают себя кислородом при редком дыхании. На земле же птицы при этих условиях гибнут.

Дыхание и кровообращение животных

Животные получают необходимый им кислород из атмосферы или воды, в которой он растворен. Поэтому их органы дыхания разнообразны. Связь органов дыхания со всеми тканями организма обеспечивает кровеносная система.

Функции органов дыхания

В результате дыхания у животных, как и у растений, осуществляется газообмен: в организм поступает кислород, а из организма удаляется углекислый газ.

У одноклеточных животных (амеба, инфузория) и просто устроенных многоклеточных (многие черви) газообмен происходит через покровы тела.

Система органов дыхания животных

У большинства многоклеточных животных существует потребность в транспорте кислорода к клеткам, расположенным далеко от покровов. Его обеспечивают органы дыхания и кровеносная система. Кровь служит переносчиком кислорода и углекислого газа. Она доставляет кислород ко всем клеткам организма животного и освобождает их от образовавшегося в процессе «работы» клеток углекислого газа.

Органы дыхания животных

Органы дыхания животных отличаются большим разнообразием.

Жабры возникли у водных животных как производные глотки в виде выростов кожи по обеим сторонам тела. Жабры рыб расположены под жаберными крышками и состоят из жаберных дуг с жаберными лепестками. Они обильно пронизаны мельчайшими кровеносными сосудами, через стенки которых идет газообмен.

Органы дыхания наземных животных - трахеи и легкие. Трахеи насекомых - это тонкие трубки, по которым кислород воздуха доставляется ко всем внутренним органам.

Отверстия трахей - дыхальца - находятся обычно на брюшке насекомого. При сокращении мышц брюшка воздух выталкивается из трахей, а при их расслаблении поступает внутрь тела.

Лёгкие - органы дыхания наземных позвоночных животных.

У лягушек они представляют собой полые мешки. В легких крокодилов, черепах, змей есть перегородки, которые увеличивают их поверхность. Легкие птиц и млекопитающих состоят из тонкостенных легочных пузырьков. Стенки пузырьков пронизаны мелкими кровеносными сосудами. Благодаря такому строению легких, поверхность газообмена увеличивается во много раз.

Круги кровообращения

Кровь животных, имеющих легкие, проходит по двум кругам кровообращения: малому и большому.

По малому (легочному) кругу кровообращения кровь идет от сердца к легким. В легких совершается газообмен, кровь насыщается кислородом и поступает в сердце. Эта насыщенная кислородом кровь далее по большому кругу кровообращения поступает ко всем органам и тканям, а от них - обратно к сердцу.

Какие органы дыхание есть у животных?

Дыхательная система млекопитающих состоит из легких , которые имеют большую дыхательную поверхность и альвеолярное строение .

Дыхательная поверхность легких у некоторых видов млекопитающих превышает поверхность их тела в 50 раз и больше. Механизм дыхания обусловлен подачей сигнала из головного мозга, после чего расширяются межреберные мышцы и диафрагма и воздух вдыхается, после чего следует выдох.

Кровеносная система млекопитающих имеет сходства с кровеносной системой птиц. Млекопитающие также имеют четырехкамерное сердце , но у млекопитающих от левого желудочка отходит левая дуга аорты. Также, благодаря наличию в крови гемоглобина (дыхательного пигмента, который содержится в кровяных тельцах, эритроцитах ), кровь млекопитающих имеет большую кислородную емкость, чем кровь птиц.

Из-за высокой активности и выделениябольшого тепла в результате процессов, проходящих в теле млекопитающих, млекопитающие имеют постоянную высокую температуру тела.