ДИХАННЯ ТА ГАЗООБМІН У ТВАРИН. ОРГАНИ ДИХАННЯ, ЇХ РІЗНОМАНІТНІСТЬ ТА ФУНКЦІЇ

Тема 2. ПРОЦЕСИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ТВАРИН

& 28. ДИХАННЯ ТА ГАЗООБМІН У ТВАРИН. ОРГАНИ ДИХАННЯ, ЇХ РІЗНОМАНІТНІСТЬ ТА ФУНКЦІЇ

Ви дізнаєтеся про дихання та газообмін, а також про відмінності в будові дихальної системи у різних тварин.

– Чому у жаб завжди волога шкіра?

Як ви вже знаете, більшість рослин і тварин використовують енергію, що виділяється в процесі взаємодії кисню з органічними речовинами. Такі хімічні реакції відбуваються у клітинах і для цього потрібно багато кисню. Розщеплення органічних речовин супроводжується

виділенням вуглекислого газу, який є шкідливим – тому його потрібно вивести у навколишнє середовище. Отже, для нормального функціонування більшості організмів потрібен постійний газообмін із навколишнім середовищем.

Більшість тварин активно рухаються, тому вони потребують більше енергії для забезпечення всіх процесів життєдіяльності, а отже й більше кисню. З власного досвіду ви знаєте, що під час бігу ви дихаєте частіше.

Газообмін між організмом тварини і навколишнім середовищем відбувається або у спеціалізованих органах дихання або через поверхню тіла. Кисень, що потрапив в організм,

переноситься до тканин і клітин (у більшості тварин цю функцію виконує кров). У мітохондріях клітин відбувається дихання – взаємодія кисню й глюкози, в результаті якої утворюються вода і вуглекислий газ, а також вивільняється енергія, що заряджає молекули АТФ (мал. 186). Вуглекислий газ, що утворюється в клітинах, потрапляє в кров і через органи дихання чи поверхню тіла виводиться з організму.

Мал. 186. Схема роботи мітохондрії

Дихальна система тварин – це система органів, яка забезпечує газообмін організму з навколишнім середовищем (надходження кисню і виведення вуглекислого газу).

Кисень тварини можуть отримувати з повітря (повітряне дихання), або поглинати розчинений у воді кисень (водне дихання).

При водному диханні головним органом газообміну є зябра. Примітивні зябра сформувалися ще у сидячих багатощетинкових червів із щупалець на головному відділі. Зябра більшості водних молюсків – це вирости на стінці мантійної порожнини, що схожі на перо птаха (складаються з опорного тяжа і двох рядів пластинок) (мал. 187). Газообмін з водою відбувається у епітелії пластинок, де кров насичується киснем, що поглинається з води. У головоногих молюсків при основі зябер є два додаткові зяброві серця, скорочення яких пришвидшують рух крові (мал. 193. с. 148).

У ракоподібних зябра містяться по боках тіла або на кінцівках. У річкового рака 8 пар зябер кріпляться до основи ходильних ніг і прикриті виростами хітинового панцира.

Наявність зябер характерна також багатьом іншим мешканцям водойм (ланцетнику, морським зіркам, морським їжакам і навіть личинкам деяких комах). Так, личинки бабок поглинають кисень із води завдяки особливим виростам покривів тіла і кишечника.

У хордових зябра утворюються на щілинах глотки. Найкраще зябра розвинені в риб (мал. 188). Вода надходить до зябер через рот і виходить назовні через зяброві щілини. При цьому вона омиває зяброві пластинки, що пронизані кровоносними судинами, в яких і відбувається газообмін. У кісткових риб на відміну від хрящових, є рухливі зяброві кришки, які покривають зяброві щілини. Спеціальні м’язи відкривають і закривають зяброві кришки, що створює потік води, яка додатково омиває зябра. Саме це пристосування дозволяє кістковим рибам здійснювати газообмін у стоячій воді й не переміщуватись при цьому. У дводишних риб, які мешкають у водоймах, де вміст кисню періодично зменшується, сформувалися додаткові органи дихання (легені), що використовуються для отримання кисню з повітря.

Мал. 187. У морських голозяберних черевоногих молюсків зябра зовнішні, тому добре помітна їх будова

Мал. 188. Схема водного дихання хордових тварин

Зябра розвиваються також і в пуголовків (личинок) земноводних. У них спочатку утворюються 2-3 пари розгалужених зовнішніх зябер, а пізніше – зяброві щілини з пластинками.

Повітряне дихання властиве більшості тварин, які мешкають на суходолі та деяким тваринам, що повернулися до водного способу життя. Органи повітряного газообміну – це легені й трахеї.

Найкраще трахейне дихання розвинене в комах. Трахейна система у них складається з великої кількості трахей – розгалужених трубок, які пронизують усе тіло і забезпечують надходження кисню безпосередньо до органів і клітин. Повітря потрапляє в трахеї через дихальні отвори, що на черевці комахи.

У павукоподібних органами дихання є трахеї або легеневі мішки. Наприклад, у кліщів розвинені трахеї, а у скорпіонів – легеневі мішки. Проте у павуків, зокрема у павука-хрестовика, є і трахеї, і легеневі мішки.

У черевоногих молюсків, які живуть на суходолі, а також у багатьох прісноводних молюсків (ставковиків) органом дихання є легеня, утворена стінками мантійної порожнини й обплетена кровоносними судинами. Повітря через дихальний отвір надходить у мішкоподібну легеню і кисень потрапляє в кров.

У хордових формуються парні легені, в які повітря надходить через ніздрі та дихальні шляхи. Легені земноводних – це невеликі тонкостінні мішки, пронизані густою сіткою капілярів. Надходження повітря у легені земноводних відбувається завдяки зміні об’єму ротової порожнини, а видих завдяки скороченню стінок легенів. Через низьку ефективність такого способу газообміну та малу площу поверхні легень земноводні разом із легеневим використовують і шкірне дихання.

Цікаво знати

Для жаб важливим способом надходження кисню в організм є шкірне дихання. Проте безпосередньо через шкіру кисень потрапити в кров не може. Він спочатку розчиняється у слизу на поверхні шкіри, а вже потім надходить в кров. Тому шкіра жаби постійно має бути вологою.

У плазунів (мал. 189) газообмін здійснюється завдяки розширенню і звуженню грудної клітки за допомогою міжреберних м’язів, що є значно ефективнішим способом вентиляції легенів. У них сформовані повітроносні шляхи (ніздрі, рот і трахея). Внутрішні стінки легенів мають комірчасту будову, що значно збільшує поверхню дня газообміну. Рептилії не використовують додаткове шкірне дихання.

Мал. 189. Схема повітряного дихання хордових тварин

Мал. 190. Схема будови повітряних мішків птаха

Дихальна система птахів ще досконаліша і вважається однією з найскладніших поміж усіх груп тварин. Ця система органів пристосована до польоту, під час якого організм потребує багато енергії, а отже й посиленого газообміну.

Легені птахів мало еластичні й мають невеликий об’єм. Проте у птахів з легенями сполучена система з кількох пар повітряних мішків (мал. 1.90), що містяться серед внутрішніх органів, поміж м’язами та в порожнинах кісток.

У стані спокою птахи здійснюють газообмін завдяки розширенню і стисненню грудної клітки. Проте в польоті об’єм грудної клітки майже не змінюється. Вентиляцію легенів при цьому забезпечують помахи крил. Коли крила піднімаються, то розтягуються задні повітряні мішки й свіже повітря надходить в них, заповнюючи також і легені. При опусканні крил повітряні мішки стискуються і використана повітря з легенів виштовхується спочатку в передні повітряні мішки, а звідти – назовні. В цей же час у легені надходить свіже повітря із задніх повітряних мішків. Оскільки повітряні мішки не обплетені капілярами, то газообмін у них не відбувається, але завдяки їм у легені постійно (і під час піднімання, і під час опускання крил) потрапляє багате на кисень повітря, що й забезпечує інтенсивніший газообмін. Цей процес називають подвійним диханням. Отже, якщо птах частіше махає крилами, то легені інтенсивніше вентилюються.

У ссавців легені складаються я мільйонів альвеол – міхурців, які густо обплетені капілярами. Тому площа поверхні легенів, що використовується для газообміну, дуже велика, У ссавців вона у десятки разів більша, ніж площа поверхні тіла. Дихальні рухи здійснюються не тільки завдяки скороченням міжреберних м’язів, а й завдяки діафрагмі – особливій м’язовій перегородці, що є тільки у ссавців.

ВИСНОВКИ

1. Дихальна система тварин – це система органів, яка забезпечує газообмін організму з навколишнім середовищем (надходження кисню і виведення вуглекислого газу).

2. Тварини можуть отримувати кисень з повітря завдяки повітряному диханню або поглинати кисень, що розчинений у воді, за рахунок водного дихання. Головними органами повітряного дихання є легені і трахеї, а водного – зябра.

3. Кисень від органів дихання до клітин, а вуглекислий газ від клітин до органів дихання у більшості тварин транспортує кров.

4. Птахам притаманне подвійне дихання. Цей процес відбувається завдяки повітряним мішкам, що дозволяють здійснювати газообмін у легенях і під час піднімання, і під час опускання крил. Саме таке пристосування допомагає задовольнити великі потреби птахів у кисні під час польоту.

ТЕРМІНИ І ПОНЯТТЯ, ЯКІ ПОТРІБНО ЗАСВОЇТИ

Водне дихання, повітряне дихання, повітряні мішки, подвійне дихання, шкірна дихання.

КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ

1. Для чого тваринам необхідне постійне надходження кисню із навколишнього середовища?

2. Наведіть приклади тварин, що здійснюють газообмін: а) всією поверхнею тіла; б) зябрами; в) легенями; г)трахеями,

3. Які тварини живуть у воді, але газообмін здійснюють завдяки легеням?

4. Яку роль виконує кров у процесі газообміну?

5. Чим відрізняється газообмін у земноводних і плазунів?

6. У чому полягають особливості будови органів, що забезпечують газообмін у птахів?

7. У яких тварин на різних стадіях личинки і дорослого організму функціонують різні органи дихання? Як це пов’язано з умовами існування?

ЗАВДАННЯ

Заповніть таблицю в зошиті, поставивши позначку “+” навпроти характеристик, що притаманні відповідним тваринам.

Вид	Спосіб газообміну	Органи дихання
Водно дихання	Повітряне дихання	Немає органів дихання	Зябра	Легеневий мішок	Трахеї	Парні легені
Гідра звичайна
Дощовий черв’як
Річковий рак
Хрущ
Виноградний Слимак
Окунь звичайний
Прудке ящірка
Синій кит