Как выглядит дыхательная система млекопитающих

Строение дыхательной системы млекопитающих и газообмен

С помощью дыхательной системы млекопитающие обеспечивают свой организм кислородом. Она состоит из двух основных частей: лёгких и воздухоносных путей. Так животные могут эффективно усваивать необходимые вещества из воздуха в самых разных окружающих условиях. Отдельно можно выделить класс китообразных, которые живут в морской воде и океанах. Для вдоха им приходится подниматься к поверхности.

Систематика млекопитающих

Млекопитающие — достаточно большой класс. Они населяют все континенты планеты. Этих животных подразделяют на три подкласса:

К яйцекладущим относят ехидну и утконоса. Эти животные обитают только в Австралии на островах, расположенных неподалёку от неё. У них нет такого способа размножения, как живорождение. Представители яйцекладущих откладывают яйца, в которых уже есть достаточно развитый эмбрион. Животные имеют коракоиды, клоаку и непостоянную температуру тела. Из-за этого у яйцекладущих присутствуют функции и млекопитающих, и пресмыкающихся.

Сумчатые распространены на просторах Австралии, Южной Америки и частично Северной. В процессе эволюции возникло довольно большое количество видов с таким строением организма. Самый типичным представителем можно считать кенгуру. У этого животного отсутствует хотя бы какое-то подобие полноценной плаценты. Потомство рождается недоношенным, после чего некоторое время вынашивается в сумке, где есть молочный сосок. Это специальная складка на животе, состоящая из кожи.

Самым разнообразным типом является плацентарный. Всего он имеет 25 отрядов млекопитающих. Наиболее распространённые — грызуны. Сейчас науке известно более 2 000 видов. Вынашивание плода происходит в плаценте, после чего рождаются полноценные детёныши. Многочисленны также отряды зайцеобразных, хищных, насекомоядных, хоботных, рукокрылых, парнокопытных, приматов и др.

Общая характеристика дыхания

Дыхательная система животных и людей обеспечивает относительное постоянство углекислого газа и кислорода во всех тканях организма и в кровяном потоке. Это называется оптимальным для метаболизма составом необходимых веществ. На картинке ниже представлена обобщённая схема органов дыхания млекопитающих.

Дыхательной системой называют механизмы и органы, предназначенные для получения кислорода из воздуха и выведения углекислого газа из организма. Для обеспечения газообмена используются:

Если говорить кратко, воздухоносные пути позволяют воздуху поступать в лёгкие. Во время прохождения по ним газовая смесь увлажняется и увеличивает или снижает температуру, а также частично очищается. Внутри пути покрываются слизью. В бронхах и трахеях образуется мерцательный эпителий. Схема лёгочных путей представлена на рисунке ниже.

Одна из основных частей лёгких — альвеола. Это специальные лёгочный пузырь, имеющий полусферическую форму. Именно она обеспечивает газообмен между воздухом и кровью.

Физиологические процессы

Дыхание является совокупностью большого количества различных физиологических процессов. В итоге обеспечивается обеспечение организма кислородом. Чтобы млекопитающее могло дышать выполняются такие функции:

Процесс обмена с внешней средой называют лёгочной вентиляцией. Он обеспечивается благодаря движениям диафрагмы, межрёберных и брюшных мышц. Вдох и выдох выполняется из-за изменения объёма лёгких.

Дыхание животных подразделяется на такие типы:

Обмен газов в лёгких обеспечивается благодаря большой площади поверхности, которую занимают альвеолы, эпителий и капиллярные клетки. Всего за 24 часа перекачивается несколько кубометров кислорода и углекислого газа.

Транспортировка осуществляется за счёт крови. Гемоглобин захватывает кислород и переносит его ко всем клеткам.

Углекислый газ из клеток сначала попадает в кровь, после чего переходит в эритроциты. Образуется угольная кислота и карбогемоглобин, которые поступают в плазму. По венам эти соединения транспортируются к лёгким, где и выводятся.

Регуляция функций

Регуляция дыхания — это контроль за нормальным соотношением кислорода и углекислого газа в лёгочных альвеолах и крови. Происходит изменение глубины и частоты вдохов на инстинктивном уровне в дыхательном центре. Она находится в продолговатом мозге. Возбудимость определяется изменение содержания углекислого газа в крови. На сосудах есть специальные рецепторные зоны.

Регуляция частоты выполняется при помощи центров вдоха, выдоха и пневмотаксиса. Самым важным является первый отдел. Там ритмично появляются импульсы, которые и определяют интенсивность дыхания.

Эти импульсы идут к диафрагме и мышцам. Затем происходит вдох требуемой глубины и продолжительности. Она полностью соответствует требованиям организма.

Класс китообразных

Строение черепа китов таково, что вдох они могут осуществлять, выставив ноздри из воды. Для этого им не нужно выгибать шею.

Нижнечелюстные, межчелюстные и верхнечелюстные кости более длинные из-за развившегося цедильного аппарата. Так называется китовый ус. Носовые кости сравнительно небольшие, а теменные выдвинуты в стороны.

Дыхало состоит из одного или двух отверстий и находится в верхней точке головы. Оно открывается только во время короткого вдоха при выныривании. В холодных широтах или в зимний период при выдохе вырывается конденсированный пар. Этот столб и называют фонтаном. В некоторых случаях взлетают и капли воды.

Пауза между вдохами — всё остальное время, в течение которого кит находится под водой. При погружении ноздри очень плотно закрываются, не давая воде проникать внутрь дыхала. Водоносный путь из-за специфического строения гортани отделяется от пищевого. Так кит может безопасно дышать даже тогда, когда рот заполнен пищей или водой.

Лёгкие и китообразных очень эластичные. Они способны быстро сжиматься и разжиматься. Благодаря этому обеспечивается короткий дыхательный акт. За выдох и вдох кит может обновить до 90% воздуха. У человека этот показатель находится на уровне 15%.

Китообразные до полутора часов могут находиться под водой. Это обеспечивается огромным запасом воздуха и большим содержанием мышечного гемоглобина.

Органы дыхания млекопитающих в зависимости от вида приспособлены к различным условиям. Животные могут жить на земле, под ней, в воде. Дыхательная система частично видоизменяется под среду обитания.

Источник

Дыхательная система млекопитающих — строение и функции органов дыхания

Строение дыхательной системы млекопитающих

Млекопитающие — это отдельный класс животных типа хордовые, характе́рной особенностью которых является живорождение и вскармливание детей грудным молоком. Их дыхательный аппарат включает в себя лёгкие с альвеолярным строением и воздухоносные пути. Последние делятся на верхние и нижние. В верхние входят носовая полость и гортань, а нижний состоит из таких органов, как гортань, трахея, бронхи и лёгкие (схема представлена ниже).

Функция воздухоносных путей заключается в переносе воздуха к лёгким. Начиная с ноздрей, где кислород согревается и увлажняется, далее оксиген движется к гортани. Этот хрящевой орган служит хранилищем для голосовых связок, с помощью которых человек разговаривает, а животные получают возможность издавать различные звуки и общаться друг с другом.

После гортани воздух движется по трахее (вытянутой трубке) и разделяется. Одна часть попадает в левое лёгкое, а вторая в правое. Путь к лёгким обеспечивают 2 бронха. Каждый из них разветвляется до системы бронхиол. Тонкие трубочки заканчиваются воздушными пузырьками — альвеолами. Они объединяются в альвеолярные мешочки, которые сверху покрыты сетью маленьких сосудов — капилляров. На рисунке изображено строение бронхиолы с альвеолярными мешочками.

Количество альвеол у каждого животного различается. Это зависит от развития дыхательной системы и активности, так как именно за счёт воздушных пузырьков увеличивается площадь газообмена. Например, у человека их насчитывается 600—700 миллионов, а у ленивца 3 миллиона. При движении диафрагмы и межрёберных мышц в организме происходит вдох и выдох. Диафрагма — мышечная стенка, разделяющая брюшную и грудную полость.

В заднем отделе головного мозга расположен дыхательный центр. Как только поступает импульс в продолговатый мозг, то запускается процесс газообмена. Кратко описанные этапы дыхания:

У млекопитающих слабо развито кожное дыхание из-за плотного слоя шерсти. В организм животного поступает 1% всего кислорода через кожные кровеносные сосуды, а в человеческий организм 7%.

Морские обитатели

Дыхательная система у морских млекопитающих состоит из тех же органов, что и у наземных, но имеет свои особенности. Киты способны заполнять кислородом объём лёгких, который намного превышает 3 тысячи литров, на 90%. Природа наделила морских млекопитающих дыхательными мускулами огромной мощности и эластичной грудной клеткой. Это даёт им возможность находиться под водой около 40 минут, а кашалотам до 2 часов.

С каждым вдохом в организм кита поступает большое количество кислорода, превышающее дыхательный объём человека в 4 раза. Объёмы лёгких у всех животных различны, так как это зависит от их жизнедеятельности, среды обитания и роли в природной экосистеме. У какого животного самые большие лёгкие? Этот рекорд поставило огромнейшее млекопитающее на Земле — голубой или синий кит. В таблице представлены распространённые виды живых организмов и соответственный им объём лёгочных мешков.

Морские млекопитающие дышат, как и другие животные, но при каждом вдохе и выдохе им нужно всплывать. Кашалоты поднимаются на поверхность после несколько часового погружения, чтобы набрать кислород. Они совершают 60—70 вдохов и обогащают организм большим количеством воздуха. Кроме того, в головном отделе кашалота содержатся не только жир, спермацет и мозги, но и пространство, предназначенное для хранения дополнительного объёма кислорода.

А также все водные млекопитающие наделены повышенной кислородной ёмкостью крови. Пигмент, имеющийся в эритроцитах, красных кровяных тельцах, разносит оксиген по всему организму. Гемоглобин проходит через лёгкие, присасывается к кислороду и распространяется по всем кровяным сосудам.

У морских животных процесс связывания двух элементов (гемоглобина и кислорода) проходит быстрее, чем у человека, поэтому скорость распространения оксигена по организму крайне велика.

Значение аппарата дыхания

Органы дыхательного аппарата влияют на нервную и гуморальную регуляцию. Альвеолы лёгких животных растягиваются в процессе дыхательных движений, образуются нервные импульсы, которые направляются в продолговатый мозг. Это помогает повысить выносливость скелетных мышц и активность дыхательного центра. Результатом является повышение вентиляции лёгких и стойкость организма к физическим нагрузкам. К функциям дыхательной системы животных можно отнести:

Безусловно, дыхательная система играет очень важную роль в жизни всех организмов.

Поглощая кислород, люди и животные получают энергию для обеспечения процессов жизнедеятельности.

Источник

Дыхательная система млекопитающих: общее о дыхательной системе, особенности воздухоносных путей, легкие, дыхательные движения

Дыхательная система млекопитающих

Общее о дыхательной системе млекопитающих

Что такое дыхательная система?

Органы дыхания млекопитающих — приспособление высокоорганизованных животных к условиям среды, содержащей кислород.

Благодаря дыхательной системе органы и ткани животного каждую секунду получают атмосферный кислород.

Дыхательную систему млекопитающих образуют легкие и воздухоносные пути. У каждого отдельного животного дыхательная система адаптирована к условиям среды обитания. Ткани легких играю первостепенную роль в процессе усвоения кислорода. В газообмене принимает участие и кожа, но процент используемого кислорода в этом случае равен 1.

Воздух проходит определенный путь через дыхательные пути в кровь:

Особенности воздухоносных путей

Задача дыхательных или воздухоносных путей — обеспечение доставки воздуха к тканям легкого. Передняя часть головы животных оснащена одним специфичным приспособлением, через которые воздух проникает в организм — ноздрями.

Ноздри обеспечивают попадание воздуха в носовую полость, где согревается и увлажняется.

Носовая полость состоит из преддверия, дыхательного отдела и отдела обоняния. Преддверие выполняет очистительную функцию: вылавливает крупные частицы пыли, попадающие в носовые проходы вместе с воздухом.

Преддверие наиболее развито среди жителей пустынь и степей, которые относятся к районам с высокой пылевой загрязненностью воздуха. Когда воздух попадает в дыхательные пути, он не только очищается от пыли, но и согревается. Последнее обеспечивается за счет густой сети капилляров, пронизывающих слизистую оболочку носовой полости.

Кроме того, слизь, содержащая различные бактерицидные вещества, обеззараживает воздух. На этом этапе осуществляется первый обмен кислорода в крови. Прежде чем атмосферный воздух достигнет гортани, он должен пройти лабиринт из полостей.

Гортань — следующий за ноздрями этап, который проходит воздух. Гортань характеризуется довольно прочным строением. Основание гортани образуется при помощи перстневидного хряща. Спереди п по бокам гортань образуется при помощи щитовидного хряща. Надгортанник, называемый «хитрым» устройством, закреплен на переднем краю щитовидного хряща: тем самым он прикрывает вход в гортань, когда пища проходит по глотке.

Так же есть своего рода «занавес», который расположен между щитовидным и черпаловидным хрящом — голосовые связки. Они представляют собой складки слизистой оболочки, с помощью которых происходит образование звука. Голосовые связи животных устроены определенным образом: животные могут воспроизводить только звуки низкой частоты. Тем не менее даже так они способны обмениваться друг с другом многочисленной информацией только с помощью звука.

Следующий этап за гортанью — трахея. Она представляет собой длинную трубку, которую образует множество хрящевых колец (они не дают ей спасться). Трахея делится на 2 бронха, каждый их которых считается той же трахеей (но у них меньший размер). Чем глубже бронхи проникают в легкие, тем больше они ветвятся — таким образом формируется бронхиальное дерево.

Образованные тканями бронхов самые мелкие трубочки — это бронхиолы.

На конце бронхиол находятся «пузырьки», называемые альвеолами. Внутреннюю поверхность альвеол выстилает дыхательный эпителий, с густой сетью кровеносных сосудов. По этой причине дыхательная поверхность легких способна превышать поверхность тела даже в 100 раз.

Количество альвеол напрямую связано с затратами энергии животным: чем их больше, тем больше затрат.

К примеру, дыхательная поверхность у ленивца в 4 раза меньше, чем у какого-либо хищного животного и равна 28 см/1 грамм массы тела (у хищников 6 см/1 грамм массы тела).

Легкие

Если обобщить, то легкие млекопитающих — это два губчатых мешка, в которых закреплены трахея и бронхи.

Бронхи состоят из множества мелких ответвлений — на их концах образуются альвеолы, имеющие кровеносные сосуды. Основной обмен кислородом между воздухом и кровью происходит именно в альвеолах.

Многие называют дыхательную систему животных совершенной. В том числе и потому, что благодаря ей млекопитающие обеспечивают себе постоянную температуру тела. Также легкие гарантируют постоянный обмен кислорода и углекислого газа. При отсутствии кислорода невозможны различные процессы в организме, такие как пищеварение, синтез белка, синтез АТФ, окисление веществ.

Дыхательные движения

Минимально необходимые дыхательные движения, обеспечивающие попадание воздуха в легкие — вдох и выдох. Всасывание воздуха через ноздри связано с активизацией целой группы мышц, движение которых и дает возможность совершить это действие.

Дыхательная система у млекопитающих — это два механизма дыхания: реберное и диафрагмальное.

При реберном дыхании происходит изменение объема грудной клетки (визуально заметное) за счет реберной мускулатуры. При диафрагмальном дыхании именно диафрагма меняет объем грудной клетки. Животные успешно комбинируют оба типа дыхания. То, какой из двух вариантов используется животным чаще, обусловлено его образом жизни.

Хищники чаще используют реберное дыхание, а копытные — диафрагмальное.

Число вдохов в минуту у мелких животных (они отличаются высоким уровнем метаболизма) и крупных различается:

Животные дышат чаще во время движения. Важно отметить, что дыхательные процессы принимают участие в терморегуляции. Среди хищников часто встречается полипное дыхание (частое и неглубокое), благодаря которому увеличивается испарение с поверхности дыхательных путей — а это способствует потере тепла. И наоборот: глубокое дыхание позволяет при низких температурах увеличить теплопродукцию (потому что усиливает газообмен в легких).

Дыхание китообразных

Самый большой объем легких в мире — у китов и китообразных. Это позволяет им находиться в воде до полутора часов. При этом легкие китов отличаются высокой эластичностью. Всего за один вдох они могут обновить до 90% воздуха. Для сравнения, человек за один вдох обновляет всего 15% воздуха.

У китов ноздри находятся на темечке. При погружении, специальный клапан плотно из закрывает.

Также у китов есть еще одно важное приспособление, необходимое им для глубоководного плавания — биохимическое. В мышцах китов содержится очень много миоглобина (аналог гемоглобина). Его действие схоже с гемоглобином: соединяясь с кислородом, он формирует необходимый для животного кислородный запас.

Ластоногие, которые являются родственниками китообразных, обладают таким же приспособлением. Но в виду небольших размеров они не могут нырять глубоко и надолго. В лучшем случае они могут находиться под водой до 20 минут.

Источник

Дыхательная система млекопитающих — строение и функции органов дыхания

Органы дыхания играют важную роль в процессах жизнедеятельности. Они созданы для снабжения организма кислородом (обеспечивает газообмен). Дыхательная система млекопитающих участвует в жизненно важных процессах: водно-солевой обмен, терморегуляция, увлажнение воздуха и другие. На эту тему многие учёные провели множество исследований, проектов, презентаций и докладов, ведь именно аппарат дыхания позволяет живым организмам существовать на Земле.

Строение дыхательной системы млекопитающих

Млекопитающие — это отдельный класс животных типа хордовые, характе́рной особенностью которых является живорождение и вскармливание детей грудным молоком. Их дыхательный аппарат включает в себя лёгкие с альвеолярным строением и воздухоносные пути. Последние делятся на верхние и нижние. В верхние входят носовая полость и гортань, а нижний состоит из таких органов, как гортань, трахея, бронхи и лёгкие (схема представлена ниже).

Функция воздухоносных путей заключается в переносе воздуха к лёгким. Начиная с ноздрей, где кислород согревается и увлажняется, далее оксиген движется к гортани. Этот хрящевой орган служит хранилищем для голосовых связок, с помощью которых человек разговаривает, а животные получают возможность издавать различные звуки и общаться друг с другом.

После гортани воздух движется по трахее (вытянутой трубке) и разделяется. Одна часть попадает в левое лёгкое, а вторая в правое. Путь к лёгким обеспечивают 2 бронха. Каждый из них разветвляется до системы бронхиол. Тонкие трубочки заканчиваются воздушными пузырьками — альвеолами. Они объединяются в альвеолярные мешочки, которые сверху покрыты сетью маленьких сосудов — капилляров. На рисунке изображено строение бронхиолы с альвеолярными мешочками.

Количество альвеол у каждого животного различается. Это зависит от развития дыхательной системы и активности, так как именно за счёт воздушных пузырьков увеличивается площадь газообмена. Например, у человека их насчитывается 600—700 миллионов, а у ленивца 3 миллиона. При движении диафрагмы и межрёберных мышц в организме происходит вдох и выдох. Диафрагма — мышечная стенка, разделяющая брюшную и грудную полость.

В заднем отделе головного мозга расположен дыхательный центр. Как только поступает импульс в продолговатый мозг, то запускается процесс газообмена. Кратко описанные этапы дыхания:

У млекопитающих слабо развито кожное дыхание из-за плотного слоя шерсти. В организм животного поступает 1% всего кислорода через кожные кровеносные сосуды, а в человеческий организм 7%.

Морские обитатели

Дыхательная система у морских млекопитающих состоит из тех же органов, что и у наземных, но имеет свои особенности. Киты способны заполнять кислородом объём лёгких, который намного превышает 3 тысячи литров, на 90%. Природа наделила морских млекопитающих дыхательными мускулами огромной мощности и эластичной грудной клеткой. Это даёт им возможность находиться под водой около 40 минут, а кашалотам до 2 часов.

С каждым вдохом в организм кита поступает большое количество кислорода, превышающее дыхательный объём человека в 4 раза. Объёмы лёгких у всех животных различны, так как это зависит от их жизнедеятельности, среды обитания и роли в природной экосистеме. У какого животного самые большие лёгкие? Этот рекорд поставило огромнейшее млекопитающее на Земле — голубой или синий кит. В таблице представлены распространённые виды живых организмов и соответственный им объём лёгочных мешков.

Морские млекопитающие дышат, как и другие животные, но при каждом вдохе и выдохе им нужно всплывать. Кашалоты поднимаются на поверхность после несколько часового погружения, чтобы набрать кислород. Они совершают 60—70 вдохов и обогащают организм большим количеством воздуха. Кроме того, в головном отделе кашалота содержатся не только жир, спермацет и мозги, но и пространство, предназначенное для хранения дополнительного объёма кислорода.

А также все водные млекопитающие наделены повышенной кислородной ёмкостью крови. Пигмент, имеющийся в эритроцитах, красных кровяных тельцах, разносит оксиген по всему организму. Гемоглобин проходит через лёгкие, присасывается к кислороду и распространяется по всем кровяным сосудам.

У морских животных процесс связывания двух элементов (гемоглобина и кислорода) проходит быстрее, чем у человека, поэтому скорость распространения оксигена по организму крайне велика.

Значение аппарата дыхания

Органы дыхательного аппарата влияют на нервную и гуморальную регуляцию. Альвеолы лёгких животных растягиваются в процессе дыхательных движений, образуются нервные импульсы, которые направляются в продолговатый мозг. Это помогает повысить выносливость скелетных мышц и активность дыхательного центра. Результатом является повышение вентиляции лёгких и стойкость организма к физическим нагрузкам. К функциям дыхательной системы животных можно отнести:

Безусловно, дыхательная система играет очень важную роль в жизни всех организмов.

Поглощая кислород, люди и животные получают энергию для обеспечения процессов жизнедеятельности.

Источник