Тема: Газообмін і дихання План Еволюція дихання Газообмін за рахунок дифузії Дихання за допомогою зябер Трахейне дихання Легеневе дихання Газообмін в легенях і тканинах Основні показники дихання Розвиток органів дихання у плода

Література: Основна: 1. Сердюк В.О. Основи анатомії та фізіології тварин. Навчальний посібник для учнів та вчителів. - Київ, – 110 с. 2. Проссер Л. Сравнительная физиология животых в 3-х томах. – М.: Мир, – 245 с. (том 1) Додаткова: 3. Щербак Г.Й. Зоологія безхребетних. Кн К.: Либідь, Кучеров І. С. Фізіологія людини і тварин. – К.: Вища школа, – 327 с.

Дихання (лат. respiratio) складний безперервний біологічний процес, внаслідок якого живий організм із зовнішнього середовища споживає кисень, а виділяє вуглекислий газ та воду. Дихання сукупність реакцій біологічного окиснення органічних енерговмісних речовин з виділенням енергії, необхідної для підтримання життєдіяльності організму.

Диханням називають також біохімічні процеси, які проходять у живих клітинах і полягають у послідовному розщепленні поживних речовин і перенесенні отриманої таким чином енергії до інших молекул. Ці процеси називають клітинним диханням.

Дихання забезпечує газообмін, що є основною ланкою обміну речовин. Людина без дихання може прожити до 5 7 хвилин, навіть менше. Після такого проміжку часу відмирають невідновлювані клітини мозку.

Еволюція дихання Дихання виникло наприкінці докембрію, близько 2 млрд років тому, коли в атмосфері в результаті життєдіяльності фотосинтезуючих організмів з'явився вільний кисень. До цього живі істоти використовували анаеробні, безкисневі джерела енергії.

Орган дихання повинен відповідати ряду загальних вимог: 1) мати тонкі стінки, які не перешкоджатимуть дифузії газів; 2) завжди бути вологим, щоб не перешкоджати розчиненню кисню і вуглекислого газу у воді; 3) добре забезпечуватися кровю або мати контакт з позаклітинними рідинами, що омивають клітини.

Газообмін за рахунок дифузії морська губка гідра медузи корал и планарія молочно-біла

Дихання за допомогою зябер Багатоклітинні організми, які живуть у воді, у якості органів дихання використовують зябра - тонкостінні вирости або зморшки, вкриті тонкою шкірою, яка має проникність. Інші частини шкірних покривів, особливо у прісноводних тварин, повинні бути непроникні для води по тій причині, що склад рідин їх тіла відрізняється від складу зовнішнього середовища.

Дихання за допомогою зябер Вперше справжні зябра зявляються у багатощетинкових кільчастих червів - поліхет у вигляді тонких ниткоподібних або гребінчастих виростів на голові або на примітивних кінцівках – параподіях. Ниткоподібні зябра частіше зустрічаються у морських червів (піскожил), які живуть у нірках, у донному мулі, де кисню мало, або у трубчастих спорудах, з яких стирчить передній кінець тіла. Зябра при цьому виступають трохи над поверхнею мулу у збагачену киснем воду.

Дихання за допомогою зябер У більших за розмірами і більш рухливих водних тварин зябра заховані у навколозябровій порожнині, яка, як правило, має звязок з навколишнім водним середовищем і, крім того, має пристосування, які збільшують циркуляцію свіжої води навколо зябер, що також сприяє покращенню газообміну. Такі захищені зябра мають представники трьох великих груп високоорганізованих водних тварин: молюсків, ракоподібних і риб. І хоч зябра у всіх цих тварин виконують одні й ті ж функції, їх будова є різною.

Дихання за допомогою зябер У молюсків дихальна система представлена пірчастими шкірними адаптивними зябрами ктенидіями. Також важливе значення має шкірне дихання, для деяких воно навіть є єдиним. У наземних молюсків (равликів, слимаків) замість ктенидіїв є особливий орган повітряного дихання легеня, що являє собою видозмінену мантійну порожнину, стінки якої пронизані кровоносними судинами. Ктенидії двостулкових молюсків двостулкових Ктенидії двостулкових молюсків

Дихання за допомогою зябер Для ракоподібних характерною є наявність зябер у вигляді придатків на кінцівках. Великі зябра раків і крабів лежать по сторонах головогрудей і завжди прикриті пластинками зовнішнього хітинового скелету.

Дихання за допомогою зябер Личинки комах, які живуть у воді, - бабок, поденок, веснянок - мають зябра у вигляді листоподібних або ниткоподібних виростів стінок тіла, які розташовані у найрізноманітних місцях. Оскільки вони не повязані з кінцівками, їх називають вторинними зябрами. поденок поденки

Серед хребетних тварин зяброве дихання найкраще розвинуте у риб

Принцип противотоку Ефективний обмін киснем і вуглекислим газом між кровю і водою забезпечується тим, що кров тече у поверхні зябер у напрямку, прямо протилежному току води, яка омиває зябра.

Трахейне дихання Комахи та ряд інших членистоногих (наприклад, павуків) мають високо спеціалізований тип дихальної системи - трахейну. Її відмінність від інших систем полягає у тому, що кисень з повітря поступає по ній безпосередньо до клітин тіла, а не переноситься за допомогою крові.

Легеневе дихання У хребетних тварин легені повязані своїм походженням з переднім відділом травної системи і являють собою результат подальшої спеціалізації плавального міхура кистеперих та дводишних риб.

Будова дихальної системи земноводних 1 – легені, 2 – стравохід, 3 – глотка,4 –зовнішні ніздрі, 5 – нижня щелепа, 6 – язик, 7 – голосова щілина, 8 – голосові звяки, 9 – бронхи, 10 – шлунок

Газообмін у земноводних У амфібій газообмін здійснюється на 2/3 через шкіру і на 1/3 через легені. Для покращення газообміну їх шкіра повинна бути постійно вологою, тому у ній розташовані чисельні залози, які виробляють слиз. При цьому вони можуть отримувати через шкіру до 50 % кисню і видаляти з організму до 80 % вуглекислого газу. Це дозволяє їм усю зиму знаходитись у сплячці на дні водойм, жодного разу не піднімаючись до поверхні.

Дихальна система плазунів Легені плазунів мають вигляд парних мішків, але їх внутрішня будова ускладнюється. У ящірок та змій внутрішні стінки легень мають зморшкувату, комірчасту будову. У черепах та крокодилів до внутрішньої порожнини легень глибоко вдається складна система перегородок - легені в них вже мають губчасту будову.

Схематичне зображень легень ссавців. 1: Трахея 2: Легенева артерія 3: Легенева вена 4: Альвеолярний хід 5: Альвеоли 6: Серцева вирізка лівої легені 7: Бронхіоли 8: Третинні бронхи 9: Вторинні бронхи 10: Головні бронхи 11: ГортаньТрахеяАльвеолиБронхіолибронхиГортань

Діафрагмальне дихання Оскільки грудна порожнина у ссавців відділена від черевної порожнини за допомогою куполоподібного мяза - діафрагми, то у процесі дихання в них приймають участь не лише грудна клітка, утворена ребрами та грудиною, а й діафрагма.

У порівнянні з амфібіями та плазунами дихальна поверхня легень у ссавців дуже велика. Якщо на 1см³ обєму повітря у жаби припадає 20см² поверхні легень, то у людини вже біля 300см². У звязку з цим різко збільшується й рівень газообміну.

Дихання людини складається з таких процесів: Зовнішнє дихання (вентиляція легень) надходження повітря в повітроносні шляхи і газообмін між альвеолами та зовнішнім середовищем. До цього процесу належать дихальні рухи вдих і видих, спрямовані на надхождення повітря в дихальні шляхи, а з них до легенів і в зворотному напрямі. газообмінальвеолами Дифузія газів між альвеолами і кров'ю. Дифузіякров'ю Транспортування газів кров'ю. Він полягає в рознесенні кисню до клітин усього організму та перенесенні вуглекислого газу, що утворюється в клітинах, до легенів. Дифузія газів між кров'ю і тканинами в тканинних капілярах. Дифузія капілярах Внутрішнє (тканинне) споживання кисню клітинами і виділення вуглекислого газу.

Тип повітряКисень, O2 (%) Вуглекисл ий газ, CO2 (%) Азот, N2 (%) Домішки Вдихуване 21 0,03 79водяна пара, інертні гази Видихуване збільшени й вміст водяної пари Альвеолярне Склад повітря під час дихання

Газообмін в легенях і тканинах

Основні показники дихання Частота дихання кількість дихальних циклів (вдих видих) за хвилину. У стані спокою людина здійснює за хвилину дихальних циклів, під час сну 10-12, а при фізичному навантаженні, тяжкій хворобі У немовлят та осіб похилого віку частота дихання у спокої

Глибина дихання визначається об'ємом повітря, яке вдихається і видихається. У спокійному стані до легень надходить 500 мл повітря (дихальний об'єм ДО) і стільки ж виходить під час видиху. З 500 мл, що вдихає людина, тільки 350 мл потрапляє до альвеол. Близько 150 мл затримується у мертвому просторі: в порожнинах носа, носової і ротової частини глотки, гортані, трахеї і бронхів, де не відбувається газообмін. Після спокійного вдиху під час максимального зусилля можна ще вдихнути 1,5 л додаткового повітря (резервний об'єм вдиху РО вдиху), а при найглибшому видиху можна ще видихнути 1,5 л, додатковий видих (резервний об'єм видиху РО видиху).

Життєва ємність легень (ЖЄЛ) це найбільша кількість повітря, яке людина може видихнути після максимально глибокого вдиху. Вираховується за формулою: ДО + РО вдиху + РО видиху = ЖЄЛ Життєва ємність легень залежить від віку, статі, росту, маси тіла, фізичного розвитку людини. Показники ЖЄЛ коливаються: від мл у чоловіків та мл у жінок. У фізично тренованих людей, що займаються веслуваням, плаванням, гімнастикою, вона досягає мл. Визначають ЖЄЛ за допомогою спірометра.спірометра

Після максимального видиху в легенях залишається 1000–1500 мл повітря, яке називають залишковим. Це пов'язано з тим, що завдяки нижчому тиску в плевральній порожнині по відношенню до атмосферного легені не змикаються і завжди мають залишки повітря.

У тренованих людей при навантаженні зростає дихальний об'єм, а у нетренованих у відповідь на навантаження зростає частота дихальних рухів.

Розвиток органів дихання у плода На четвертому тижні внутрішньоутробного розвитку формуються права і ліва легені. Бронхіальне дерево формується від п'ятого тижня до четвертого місяця. На четвертому-пятому місяці закладаються дихальні бронхіоли, з'являються перші альвеоли і формуються ацинуси. До моменту народження кількість часток, сегментів, часточок відповідає кількості цих утворень у дорослої людини.бронхіоли альвеолинародження сегментів

Висновки: У процесі еволюції у тварин виникають спеціалізовані органи дихання – зябра, трахеї, легені, пристосовані до певних умов середовища існування; Одноклітинні (амеба, євглена зелена, інфузорія туфелька) та нижчі багатоклітинні тварини (кишковопорожнинні, плоскі та круглі черви) не мають спеціальних органів дихання. Газообмін у них відбувається за рахунок дифузії; Зябра – органи дихання у водному середовищі, характерні для риб, майже усіх пуголовків земноводних, у більшості молюсків, багатощетинкових кільчастих червів, личинок комах, які живуть у воді – бабок, поденок, веснянок; Трахеї представлені розгалуженими трубочками, які пронизують все тіло і відкриваються назовні отворами, характерні для більшості членистоногих; Легеневе дихання притаманне наземним хребетним тваринам.

Дякую за увагу!