§ 38. Кровоносні системи хребетних тварин

• 1. Кровоносна система хребетних. У § 37 ви вже дізналися, що транспортна система хребетних тварин називається кровоносною, бо по ній транспортується кров. Вона містить дихальний пігмент гемоглобін, який міститься в спеціальних клітинах — еритроцитах (червоні дископодібні формені елементи, див. рис. 37.1, с. 147). Саме вони надають крові червоного забарвлення.

У чому полягає відмінність між артеріальною та венозною кров’ю? Типу судин, якими рухається кров, це аж ніяк не стосується. Артеріальна кров збагачена киснем, а венозна — вуглекислотою (рис. 35.1, с. 139). Венозна кров також може рухатися й артеріями. Зокрема, легеневими артеріями, що несуть кров від серця до легень, тече венозна кров.

Рис. 38.1. У безхребетних (a) і хребетних (б) кров рухається в різних напрямках

Кровоносна система хребетних замкнена. Кров по судинах рухає серце. Воно, на відміну від серця у безхребетних, розташоване ближче до черевного боку. Серця хребетних складаються з передсердь (одного або двох) і шлуночків (одного або двох). У передсердях збирається кров, у них впадають вени. Шлуночки надають основного прискорення крові. Саме тому м’язовий шар у них розвинений краще.

Рис. 38.2. Схема будови кровоносної системи риб: 1 — серце: 2 — передсердя; 3 — венозний синус; 4 — капіляри в тілі; 5 — спинна аорта; 6 — капіляри в зябрах; 7 — черевна аорта; 8 — артеріальний конус; 9 — шлуночок

Від серця вперед відходить головна артерія — аорта. Якщо розмістити хребетну й безхребетну тварин головою в один бік, то побачимо, що кров у них рухається в різних напрямках (рис. 38.1).

Типові риби мають одне коло кровообігу, а ті хребетні, що мають легені, — два. Велике коло кровообігу обслуговує все тіло, а мале коло — легені. Кількість камер у серці та кіл кровообігу залежить від способу життя й будови дихальної системи хребетної тварини.

• 2. Кровоносна система риб. Риби є первинноводними тваринами, газообмін у яких відбувається в зябрах. Кров із серця тече по черевній аорті вперед, у зябра (рис. 38.2). Тут відбувається газообмін — венозна кров перетворюється на артеріальну. Спинною аортою й артеріями кров тече до всіх органів. По венах кров збирається в черевні вени, що впадають у серце.

Отже, риби мають одне коло кровообігу та двокамерне серце. Поруч із серцем розташовані видозмінені ділянки судин — венозний синус і артеріальний конус.

На шляху великих вен у риб (і майже всіх хребетних) утворюються воротні системи печінки та нирок. Вени заходять у ці органи й розгалужуються в них аж до капілярів. У такий спосіб тут відбувається очищення крові від шкідливих продуктів обміну речовин.

• 3. Кровоносна система амфібій. У наземних хордових, унаслідок переходу до легеневого дихання, з’являється друге (мале) коло кровообігу (рис. 38.3). Будова серця ускладнюється — у ньому відбувається поділ камер для розділення венозного й артеріального потоків крові.

Серце амфібії має три камери: два передсердя й один шлуночок. У праве передсердя впадають вени, по яких тече венозна кров від усього тіла, а в ліве — легеневі з артеріальною кров’ю. Скорочуючись, передсердя одночасно виштовхують кров у шлуночок. У шлуночку венозна й артеріальна кров частково перемішуються. Розподіл крові з різним умістом кисню по різних артеріях здійснює спеціальний клапан, розташований у початковому відділі аорти.

Рис. 38.3. Схема будови кровоносної системи амфібій: 1 — капіляри легень; 2 — легенева артерія; 3 — легенева вена; 4 — аорта; 5 — праве передсердя; 6 — ліве передсердя; 7 — шлуночок; 8 — капіляри внутрішніх органів

Особливістю амфібій є те, що в їх кровоносному руслі немає повністю венозної крові. Це пов’язано з наявністю в них газообміну через покриви.

Навіщо в амфібій зберігається можливість перемішування венозної й артеріальної крові в шлуночку? Уявіть озерну жабу, яка, рятуючись від хижака, сховалася на дні водойми (або там зимує). Навіщо їй забезпечувати кровообіг через легені, якщо повітря в них не оновлюється? Газообмін забезпечує шкіра. Рух крові малим колом майже зупиняється, і можливість знову повернути кров, що прийшла до серця з великого кола, до великого кола допомагає жабі зберігати енергію.

• 4. Кровоносна система рептилій. У рептилій серце поділене на дві окремі половини, одна з яких обслуговує велике коло кровообігу, а друга — мале. Перегородка між правим і лівим шлуночками в більшості рептилій неповна. У крокодилів ця перегородка повна, але отвір між двома шлуночками залишається. Аорта, що відходить від лівого шлуночка, поділяється на парні дуги, які зливаються під серцем у спинну аорту (рис. 38.4). Завдяки такій будові кровоносної системи в рептилій в одні органи (головний мозок, органи чуття, передні кінцівки) надходить чиста артеріальна кров, а в інші (тулуб) — змішана.

Поділ серця на праву (із венозною кров’ю) та ліву (з артеріальною) половини зумовив у більшості хребетних зміщення серця вліво. Адже, щоб рознести кров по всьому тілу, потрібно докласти значно більше зусиль, ніж для руху крові малим, легеневим колом. Тому лівий шлуночок має більш розвинений м’язовий шар. Ця частина серця є більшою, тож зміщує положення всього органу.

Рис. 38.4. Схема будови кровоносної системи рептилій: 1 — капіляри в легенях; 2 — легенева артерія; 3 — легенева вена; 4 — права дуга аорти; 5 — праве передсердя; 6 — ліве передсердя; 7 — шлуночки; 8 — ліва дуга аорти; 9 — спинна аорта; 10 — капіляри в органах, що забезпечуються артеріальною кров’ю; 11 — капіляри в органах, що забезпечуються змішаною кров’ю

Рис. 38.5. Схема будови кровоносної системи ссавця: 1 — капіляри в легенях; 2 — легенева артерія; 3 — легенева вена; 4 — праве передсердя; 5 — ліве передсердя; 6 — правий шлуночок; 7 — лівий шлуночок; 8 — ліва дуга аорти; 9 — капіляри в тілі

• 5. Кровоносна система птахів і ссавців. Основною відмінністю кровоносних систем рептилій і птахів є те, що в птахів шлуночки розділяються повністю. Отже, серце птахів має чотири камери: два передсердя та два шлуночки. Також на початковому етапі великого кола залишається лише одна права дуга аорти. Ще однією особливістю є наявність великих, порівняно з іншими хребетними, артерій, які постачають кров до передніх кінцівок. Це наслідок пристосування птахів до польоту.

У ссавців, як і в птахів, серце чотирикамерне (рис. 38.5). Але, на відміну від птахів, у ссавців зберігається ліва дуга аорти. Ще однією характерною ознакою кровоносних систем ссавців є відсутність воротних систем нирок. Це пов’язано з тим, що, на відміну від усіх попередніх груп, у нирках ссавців фільтрується не венозна, а артеріальна кров.

Хребетні мають замкнену кровоносну систему. Кількість кіл кровообігу та камер у серці залежить від способу життя тварини й будови її дихальної системи. Риби мають дві камери в серці й одне коло кровообігу. Усі інші групи — два кола. Серце амфібій і рептилій — трикамерне, а птахів і ссавців — чотирикамерне.

Артеріальна й венозна кров; кола кровообігу; передсердя та шлуночки; дуги аорти.

• 1. Чому через серце риб протікає лише венозна кров?
• 2. Як пояснити відсутність венозної крові в амфібій?
• 3. Чому розділяються камери в серці хребетних тварин?
• 4*. Пороки серця в людини часто пов’язані з наявністю отвору в перегородці між шлуночками. Зробіть спробу пояснити, які наслідки має така вада.

• 6. Дводишні риби. До дводишних належать прісноводні риби, які, окрім зябер, мають легені (рис. 21.2, с. 83). Виникає це пристосування через необхідність переживати несприятливі умови середовища. Дводишні риби мають одну або дві легені, що розвиваються як випинання стінки стравоходу. Одна із зябрових артерій іде до легені, де артеріальна кров додатково насичується киснем.

• 7. Серце-маятник. Ми вже згадували представників підтипу Покривники (рис. 17.4, с. 69). Унаслідок переходу до сидячого способу життя покривники мають незамкнену кровоносну систему, а їхнє серце працює як маятник. Спочатку воно через судини закачує кров від внутрішніх органів і спрямовує її до глотки. Тут відбувається газообмін. Потім починає качати кров у зворотному напрямку. Така робота кровоносної системи може бути лише у тварин із дуже повільним обміном речовин, якими і є покривники.

§ 30. Кров, її основні функції. Транспорт речовин по організму тварин

У тварин функції транспорту та розподілу по організму кисню, поживних і біологічно активних речовин, а також надходження до органів виділення кінцевих продуктів обміну речовин виконують циркуляторні системи. Найефективніша серед них – кровоносна.

По судинах кровоносної системи рухається кров. Центральним пульсуючим органом кровоносної системи є серце, яке забезпечує рух крові.

Судини, якими кров рухається від серця, називають артеріями, а ті, якими вона прямує до серця, — венами. Найдрібніші кровоносні судини мають назву капіляри.

Кров, її основні функції. Кров складається з рідкої міжклітинної речовини – плазми та клітин, які ще називають формені елементи (мал. 168). У хребетних тварин і людини такими форменими елементами є еритроцити, лейкоцити та тромбоцити.

Еритроцити забарвлені в червоний колір завдяки вмісту дихального пігменту – гемоглобіну. Це білкова сполука, що містить атом Феруму. Гемоглобін відповідає за зв’язування молекул кисню і транспортування їх до клітин тіла. Віддавши кисень (О₂), гемоглобін забирає від клітин молекули вуглекислого газу (СО₂), які відносить назад до місця, де відбувається газообмін: зябер, легень, покривів. Так кисень з повітря надходить до клітин, а вуглекислий газ виводиться з організму (мал. 169).

Лейкоцити – безбарвні клітини крові, які здійснюють захисну функцію. Одні з них захоплюють хвороботворні мікроорганізми та сторонні частинки шляхом фагоцитозу, інші – виробляють біологічно активні речовини, здатні їх знешкоджувати. Тромбоцити – кров’яні пластинки, безбарвні без’ядерні тільця. У разі ушкодження кровоносних судин вони беруть участь у формуванні згустків крові, які закупорюють ушкоджені ділянки судин і цим запобігають крововтратам.

Мал. 168. Склад крові: 1 – плазма; 2 – тромбоцити; 3 – лейкоцити; 4 – еритроцити

Мал. 169. Схема газообміну в організмі: 1 – еритроцити в кровоносній судині; 2 – клітини організму

Основні функції крові: транспортна (транспортування поживних речовин, кінцевих продуктів обміну, газів), захисна, участь у терморегуляції.

Циркуляторні системи тварин.

• Справжня кровоносна система формується в кільчастих червів. Вона складається з поздовжніх судин, з’єднаних між собою кільцевими. Капіляри формують сітку в покривах та органах дихання цих тварин, яка забезпечує газообмін. Кровоносна система кільчастих червів замкнена (мал. 170. А, 1), тобто кров рухається лише по судинах і не потрапляє в порожнину тіла. Серця у них немає.

• У членистоногих — незамкнена кровоносна система (мал. 170. Б). Рух крові забезпечують скорочення серця. По артеріях кров надходить безпосередньо в порожнину тіла, де змішується з порожнинною рідиною. Таку кров, змішану з порожнинною рідиною, називають гемолімфою. Рухаючись порожниною тіла, гемолімфа омиває внутрішні органи. До серця гемолімфа повертається через отвори в його стінках. У річкового рака серце нагадує мішечок з м’язовими стінками, а в павуків і комах має форму трубки (мал. 170. Б, 3, 4).

Мал. 170. Типи кровоносних систем безхребетних тварин: А. Замкнена в кільчастих червів (1). Б. Незамкнена в: 2 – ракоподібних; 3 – павукоподібних; 4 – комах; 5 – молюсків

• Серце в молюсків оточене оболонкою (навколосерцевою сумкою), складається з камер, які називають передсердями та шлуночками. У молюсків кровоносна система теж незамкнена (мал. 170. Б, 5).

Передсердя — відділи серця, у які надходить кров із кровоносних судин.

Шлуночки — відділи серця, у які кров переходить з передсердь. Зі шлуночків кров прямує в артерії.

Кровоносна система хребетних тварин замкнена, є серце, яке забезпечує впорядкований кровообіг.

• У риб серце двокамерне: складається з послідовно розміщених передсердя та шлуночка (мал. 171. А). У серці риб перебуває лише венозна кров. Під час скорочення передсердя кров надходить у шлуночок, скороченням стінок якого вона перекачується до черевної артерії, а від неї – до зябер. Там венозна кров збагачується киснем і перетворюється на артеріальну. Від зябер артеріальна кров по судинах потрапляє до різних органів, де віддає кисень і насичується вуглекислим газом, перетворюючись на венозну. Від різних тканин та органів венозна кров по венах повертається до серця. Отже, рибам притаманне одне коло кровообігу.

Коло кровообігу – це той шлях, який здійснює кров від шлуночка серця до передсердя.

Кров, збагачену киснем, називають артеріальною, а вуглекислим газом — венозною.

• Кровоносна система личинок амфібій побудована так само, як і в риб. Але у дорослих особин серце має три камери: два передсердя та шлуночок. Передсердя, скорочуючись, виштовхують кров до шлуночка. Зі шлуночка кров потрапляє в основні артерії і далі розноситься по всьому тілу. Частина крові зі шлуночка серця надходить до легень. Там вона збагачується киснем і стає артеріальною. Далі по венах кров повертається до лівого передсердя. Це мале коло кровообігу. Решта крові зі шлуночка надходить до всіх інших органів. Там вона віддає кисень і стає венозною. Венозна кров повертається у праве передсердя. Так утворюється велике коло кровообігу.

Отже, в амфібій два кола кровообігу (мал. 171. Б). Крім венозної крові, у праве передсердя по венах потрапляє й артеріальна кров, тому що в амфібій газообмін відбувається ще й у шкірі. У правому передсерді венозна та артеріальна кров змішуються.

• У рептилій серце також трикамерне, але в шлуночку є неповна перетинка, що частково перешкоджає змішуванню артеріальної та венозної крові (мал. 171. В).

• У птахів і ссавців чотирикамерне серце (мал. 171. Г), у якому права частина, де міститься венозна кров, та ліва, куди надходить артеріальна, повністю ізольовані одна від одної. Тож венозна та артеріальна кров не змішуються. До всіх органів птахів і ссавців, окрім легень, надходить лише артеріальна кров з великою кількістю кисню.

Які тварини належать до холоднокровних, а які — до теплокровних? Тварин залежно від рівня обміну речовин поділяють на теплокровних і холоднокровних.

Мал. 171. Типи кровоносних систем хребетних тварин: А. Риби мають двокамерне серце, яке складається з передсердя (1) та шлуночка (2), від якого кров прямує до зябер (3). Б. В. Амфібії та рептилії мають трикамерне серце, яке складається з двох передсердь (1) та одного шлуночка (2). Від шлуночка кров по малому колу кровообігу (3) прямує до легень (в амфібій – і до шкіри), а по великому (4) – до інших органів. Г. Птахи та ссавці мають чотирикамерне серце, яке складається з двох передсердь (1) та двох шлуночків (2); їм також властиві два кола кровообігу: мале (3) та велике (4)

Усі безхребетні тварини, риби, амфібії та рептилії є холоднокровними. Це означає, що їхня температура тіла залежить від температури навколишнього середовища. Зі зниженням температури навколишнього середовища всі процеси життєдіяльності в холоднокровних тварин уповільнюються, і вони можуть переходити в неактивний стан, наприклад у стан заціпеніння.

Теплокровним тваринам притаманні досконаліші механізми теплорегуляції. Тому в них зазвичай постійна температура тіла, яка не залежить від температури довкілля. Джерелом теплоутворення в клітинах організмів є біохімічні процеси, які супроводжуються виділенням енергії. Що більше кисню переносить кров, то більше тепла виділяється у процесах окиснення органічних речовин і то вищою може бути температура тіла. Тварин, у яких температура тіла постійна і не залежить від температури навколишнього середовища, називають теплокровними.

Заціпеніння — стан різкого зниження рухової активності у холоднокровних тварин, що настає внаслідок нестачі вологи (літнє заціпеніння) або зниження температури довкілля (зимове заціпеніння).

Стан заціпеніння супроводжується значним сповільненням процесів обміну речовин, дихання, припиненням живлення тощо. Пригадайте, у теплокровних тварин аналогічний стан називають сплячкою. При цьому зменшується температура тіла. У разі меншого сповільнення процесів обміну речовин спостерігають зимовий сон, коли температура тіла знижується не так значно (наприклад, у бурих ведмедів від +37 °С до приблизно +30 °С).

Здатність підтримувати стале співвідношення між виробленням тепла в організмі або його поглинанням з довкілля та витратами теплової енергії має назву терморегуляція.

Цікаво знати

Крокодили, так само як птахи і ссавці, мають чотирикамерне серце, у якому артеріальна та венозна кров не змішуються. Але змішується вона поза серцем. Тому крокодили, як й інші рептилії, належать до холоднокровних тварин.

Біологічний словничок: замкнена та незамкнена кровоносні системи, артеріальна та венозна кров, терморегуляція, холоднокровні та теплокровні тварини.

ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ

1. Які біологічні функції виконує кровоносна система? 2. Яка роль серця в забезпеченні кровообігу? 3. Які судини називають артеріями, венами та капілярами? 4. Який тип кровоносної системи називають замкненою, а який – незамкненою? 5. Що таке терморегуляція? 6. Які тварини належать до теплокровних, а які – до холоднокровних?

Обговоріть у групах

Як ускладнювалася система кровообігу у хребетних тварин у процесі історичного розвитку?

Для допитливих і кмітливих

Під час надходження змішаної (з правого передсердя) та артеріальної (з лівого передсердя) крові у шлуночок серця амфібії подальшого її змішування не відбувається. Це пояснюють тим, що внутрішня поверхня шлуночка має багато комірчин, які кров окремими порціями заповнює на короткий час. Унаслідок цього найбідніша на кисень кров надходить до легень, змішана – до різних внутрішніх органів, найбільш насичена киснем – до головного мозку. Поміркуйте, чому саме так.