5. Система органов кровообращения и лимфообращения животных
Система органов крово- и лимфообращения по своему значению занимает особое положение в организме. Она объединяет отдельные части, органы и ткани организма в одно целое, обеспечивая тем самым его функциональное единство под контролем нервной системы.
Кровь - основная функциональная и морфологическая составная часть системы крово- и лимфообращения, постоянно движущаяся по кровеносным сосудам организма. Кровью к клеткам и тканям организма доставляется всё необходимое для обмена веществ: вода, питательные вещества, витамины, минеральные вещества, кислород. Конечные продукты обмена питательных веществ и двуоксид углерода, выделяемый клетками и тканями поступают по кровеносному руслу к органам выделения: почкам, потовым железам и частично к кишечнику, лёгким, а двуоксид углерода поступает из крови в лёгкие и выделяется во внешнюю среду. Циркулирует около 50% всей крови, а остальная кровь находится в специальных резервуарах - депо крови: в селезёнке 16%, в печени 20, в коже 10, в костях 2-3%.
Кровь - жидкая соединительная ткань красного цвета, солоноватого вкуса, со своеобразным запахом, рН больше 7,0, вязкость крови в 3-5 раз больше вязкости воды и зависит от содержания белков и количества форменных элементов: у крупного рогатого скота 4,09-5,46, у свиней 5,08-6,76, у мелкого рогатого скота 3,32- 4,84. Количество крови у крупного рогатого скота 7,6-8,3% живой массы, у свиней 4,6, у лошадей 10, у кур 8,5%. У более подвижных животных крови больше, чем у малоподвижных.
Кровь состоит из клеточных или форменных элементов и плазмы. Форменные элементы находятся в плазме во взвешенном состоянии и обусловливают непрозрачность и цвет крови. Кровь, богатая кислородом, ярко-красного цвета, бедная кислородом - тёмно-вишнёвого. Плазма - это кровь, освобождённая от клеточных элементов, соломенного цвета. В плазме находятся антитела (особые белковые образования), защищающие организм от болезнетворных микробов, их ядов, инородных или посторонних тел.
Форменные элементы крови - эритроциты: безъядерные красные кровяные тельца, которые переносят кислород из лёгких к клеткам организма, за счёт соединения с гемоглобином крови, образуя легко распадающиеся соединения - оксигемоглобин. После отдачи кислорода клетки оксигемоглобина соединяются с диоксидом углерода, образовавшимся в результате обмена веществ в клетках и тканях организма. Если во вдыхаемом воздухе есть хотя бы одна десятитысячная доля оксида углерода (II ) с ним может соединиться до 50-70% гемоглобина. В этих условиях кислород уже не может соединяться с гемоглобином и доставка его к тканям прекращается, следовательно, тканевое дыхание прекращается, то есть фактически наступает смерть;
лейкоциты: белые клетки крови, обладают амёбовидным движением, обезвреживают и уничтожают посторонние частицы в организме, в том числе и микробы. Способность переваривать внутри себя инородные тела (явление фагоцитоза) и тем самым защищать организм открыл И.И.Мечников в 1883г. Живут лейкоциты 5-10 дней, обладают удивительной способностью проникать сквозь стенки кровеносных сосудов в ткани и перемещаться в самые различные части и органы тела по току крови и против тока, т.е. туда, где организм нуждается в их присутствии;
тромбоциты, или кровяные пластинки круглые или овальные очень небольшого размера. Малейшее ранение кровеносных сосудов вызывает гибель тромбоцитов. Разрушаясь, они склеиваются и образуют тромб, который и закупоривает отверстие в повреждённом сосуде, приостанавливая кровотечение.
Процесс свёртывания крови протекает следующим образом: разрушаясь, тромбоциты выделяют в кровь тромбокиназу, которая превращает неактивный фермент крови - протромбин в присутствии солей кальция и витамина К в активный фермент - тромбин или фибрин, который, воздействуя на растворимый белок крови - фибриноген, превращает его в нерастворимый белок фибрин, выпадающий из крови в осадок в виде тончайших длинных нитей.
Жидкая часть крови, освобождённая от форменных элементов и фибриногена, называется сывороткой.
Кровь, лишённая фибрина называется дефибринированной. При соблюдении установленных правил оглушения и обескровливания путём перерезания в области шеи сонных артерий и яремных вен, или плечеголового ствола около 1-ого ребра можно извлечь крови: из туш крупного рогатого скота 4,5%, из туш мелкого рогатого скота 3,2-3,5, из туш свиней 3,5% живой массы тела.
В результате правильного оглушения деятельность сердца и лёгких не должна прекращаться в течение процесса обескровливания и затухает постепенно по мере истечения крови. При этом достигается наиболее полное обескровливание животного. Недостаточно обескровленное мясо, при неправильной дозировке электрического тока, является благоприятной средой для развития микроорганизмов, особенно гнилостных, так как нарушается процесс накапливания молочной кислоты, подавляющей их жизнедеятельность.
Для пищевых целей кровь извлекают полым ножом, который вводят в правое предсердие, направляя его вдоль трахеи. На тупой конец ножа надет резиновый шланг для стекания крови в приёмник. В течение одной минуты вытекает большая часть крови: около 75% всей извлекаемой крови крупного рогатого скота и около 60% - у свиней. Для более полного обескровливания у крупного рогатого скота следует дополнительно вскрывать сонные артерии в области шеи. Использование крови на пищевые цели и для производства медпрепаратов возможно только после ветеринарного осмотра туши и внутренних органов, т.е. через 20-30 мин с момента оглушения животного. Пищевую кровь используют для производства кровяных колбас, зельцев и др.; плазму – в колбасном производстве и для выработки светлого пищевого альбумина; фракцию форменных элементов на производство препаратов и кормовой продукции.
Сердце.
Сердце (лат. cor , греч. cardia ) – это центральный орган крово- и лимфообращения. Благодаря непрестанным ритмическим сокращениям сердца кровь и лимфа циркулирует по большому (системному) и малому (лёгочному) кругам кровообращения. Сердце млекопитающих – мышечный четырёхкамерный орган, имеющий два предсердия и два желудочка, овально-конусовидной формы (рис. 58). Расположено оно в грудной полости между лёгкими, впереди диафрагмы, в области от 3-го до 6-го ребра. На сердце различают основание и верхушку. Основание расширено, лежит на высоте середины 1-го ребра. Верхушка сердца сужена, расположена в области 5-6-го межрёберного пространства вблизи грудной кости. Продольной мышечной перегородкой полость сердца разделена на правую и левую половины. Каждая половина имеет две камеры: предсердие и желудочек.
Предсердия (atrium cordis ) расположены в основании сердца, снаружи отделены от желудочков венечной бороздой, в которой проходят основные венечные сосуды. Стенки предсердий образуют слепые мешки – правое и левое сердечные ушки. В правое предсердие открываются краниальная и каудальная полые вены и устье большой сердечной вены – венечный синус сердца, в левое – три-четыре лакуны лёгочных вен. Предсердия и желудочки сообщаются правым и левым предсердно-желудочковыми отверстиями, в толще которых расположено два фиброзных кольца. К краям правого отверстия прикреплён трёхстворчатый клапан, к краям левого - двустворчатый (см. рис. 58). Клапаны пропускают кровь только из предсердий в желудочки. Из левого желудочка выходит аорта, из правого – ствол лёгочных артерий, в толще их также имеются фиброзные кольца. У оснований этих сосудов находятся полулунные клапаны, состоящие их трёх кармашков, обеспечивающих ток крови только из желудочков. В фиброзном кольце аорты встречаются два-три сердечных хряща, у рогатого скота – правая и левая сердечные кости.
Желудочки (Ventriculus cordis ) образуют большую часть сердца. Снаружи на их боковых поверхностях проходят левая и правая продольные борозды не достигая его верхушки. Верхушка сердца принадлежит левому желудочку, который находится несколько слева и сзади, а правый желудочек – несколько справа и спереди. Стенки левого желудочка в два- три раза толще стенок правого. На стенках желудочков имеются перекладины (трабекулы) и сосцевидные мышцы, к которым прикрепляются сухожильные струны створчатых клапанов.
Полость сердца выстлана тонкой оболочкой – эндокардом, покрытым эндотелием. Средний слой – миокард – построен из мышечных слоёв (5-8 мм), соединённых между собой. Наружный слой сердца представлен тонкой серозной оболочкой – эпикардом. Он переходит на сосуды, входящие и выходящие из сердца и окутывает его снаружи как париетальный лист перикарда. Между эпикардом и париетальным листом перикарда формируется сердечная полость, заполненная небольшим количеством серозной жидкости. С перикардом прочно соединяются фиброзный слой, происходящий от внутригрудной фасции, и перикардиальная плевра, являющаяся продолжением средостения. Эти три слоя образуют околосердечную сумку, в которой заключено сердце. Она крепится к грудной кости связками и к позвоночному столбу сосудами, входящими и выходящими из сердца.
Величина сердца зависит от возраста, вида, породы, мышечной нагрузки. Предсердия и желудочки сердца сокращаются обособлено друг от друга но согласованно.
В первой фазе работы сердца сокращаются предсердия, из которых кровь поступает в расслабленные желудочки (состояние диастолы желудочков). При этом правые и левые створчатые клапаны между предсердиями и желудочками открыты, т.е. створки клапанов опущены и прилегают к стенкам желудочков.
Во второй фазе сокращаются желудочки (состояние систолы). При этом кровь из желудочков поступает в лёгочную артерию и аорту при открытых полулунных клапанах, которые закрываются в момент диастолы желудочков, препятствуя обратному току крови из аорты и лёгочной артерии в желудочки (см. рис. 58).
В третьей фазе наступает общее расслабление предсердий и желудочков. Три фазы сердечной деятельности составляют один цикл работы сердца. Перед началом очередного цикла наблюдается некоторая пауза – отдых сердечной мышцы.
Большой и малый круги кровообращения.
Кровь в организме движется по двум кругам кровообращения: большому и малому (рис. 59а).
Большой круг кровообращения, или системный охватывает все системы организма. Он начинается из левого желудочка аортой и заканчивается в правом предсердии краниальной и каудальной полыми венами.
Артериальная кровь, поступающая из сердца в аорту, богата кислородом, питательными веществами и содержит определённое количество продуктов обмена веществ. Кровь из аорты направляется в отходящие от неё артерии, из них в более мелкие сосуды – артериолы и далее в капилляры, где и происходит обмен веществ между кровью и клетками органа. Из крови в клетки поступает питательные вещества, кислород, гормоны, витамины минеральные соли, вода, а из клеток в кровь продукты обмена веществ и диоксид углерода. Кровь становится венозной и из многочисленных вен головы, шеи, грудных конечностей, грудной клетки направляется в краниальную полую вену (в неё же поступает и лимфа со всего тела), а из тазовых конечностей, задней половины туловища, внутренних органов – в каудальную полую вену. Обе вены несут венозную кровь в правое предсердие, а затем в правый желудочек.
Артериальные сосуды большого круга кровообращения, получающие кровь из сердца, которое работает прерывисто, толчками, испытывают громадное давление. При сокращении левого желудочка сердца кровь выталкивается в аорту и движется со скоростью 25 м/с. Артерии толстостенные, упругие прочные, беловатого цвета.
В стенках сосудов различают четыре оболочки: внутреннюю – эндотелий, интиму, среднюю – медию и наружную адвентицию (рис. 60). Эндотелий состоит из ряда плоских клеток; интима состоит из эластических элементов; медия состоит из эластических и мышечных волокон; адвентиция состоит из соединительнотканных элементов и продольных эластических и гладких мышечных волокон. В самых тонких артериях стенка состоит из трёх оболочек: эндотелиальной, мышечной и соединительнотканной.
Из артерий кровь переходит в капилляры. Через просвет капилляра может пройти одно кровяное тельце; эритроциты, протискиваясь через капилляры, даже несколько сплющиваются. Капилляры пронизывают почти все ткани организма. Стенка капилляров представляет собой полупроницаемую мембрану и состоит из оболочки – базальной мембраны и одного слоя плоских эндотелиальных клеток. Эндотелий препятствует проникновению инфекции в ткани из кровеносного русла. Особенно много капилляров в сером мозговом веществе, в лёгких, в сердце, меньше всего их в сухожилиях, связках. Они отсутствуют в эпидермисе, роговице и хрусталике глаза, в артериях волос, гиалиновом хряще и др.
Артериальные сосуды большого круга кровообращения начинаются аортой, которая выходит из левого желудочка и тут же над предсердием отдаёт плечеголовый ствол, идущий вперёд к шее, а сама проходит дорсокаудально, образуя дугу (рис. 61). В грудной полости аорта лежит в средостении между тупыми краями лёгкого. В брюшной полости позади диафрагмы она проходит под позвоночником слева от каудальной полой вены и называется брюшной аортой. На уровне последних рёбер от неё отходят два крупных сосуда: чревная и краниальная брыжеечные артерии, снабжающие кровью внутренние органы брюшной полости. Дальше на уровне второго поясничного позвонка от брюшной аорты отходят почечные артерии, затем семенные. На уровне последнего поясничного позвонка поясничная аорта отдаёт две парные крупные ветви: наружную подвздошную, идущую в заднюю конечность, и внутреннюю подвздошную артерию идущую в мышцы крупа и в тазовую область, а сама становится сравнительно тонкой и продолжается вначале как крестцовая артерия, а затем как хвостовая.
От дуги аорты в самом начале отходят правая и левая венечные артерии, питающие сердце. В полости сердечной сумки дуга аорты соединяется со стволом лёгочных артерий мощной связкой. Затем от дуги аорты сразу же за пределами перикардиальной полости в краниальном направлении отходят плечеголовый ствол, располагающийся в области первых двух пар рёбер вентрально от трахеи над краниальной полой веной, от которого отходят левая и правая подключичные сонные артерии. У свиней левая подключичная ответвляется от дуги аорты.
Подключичные артерии снабжают кровью шею, грудные конечности и частично грудную клетку. От них отходят позвоночная, внутренняя и наружная грудные, шейно-рёберные. Позвоночная артерия самая крупная, проходит в межпоперечном канале шейных позвонков до атланта. Сонные артерии питают голову и мозг. От общей сонной артерии отделяются такие крупные артерии как краниальная щитовидная в щитовидную железу и внутренняя сонная – для питания головного мозга.
Артерии проводят кровь от сердца на периферию, а вены – с периферии к сердцу. Капилляры соединяют артерии с венами и являются питающими сосудами.
Венозные сосуды тонкостенные, хотя содержат все три слоя, в основном за счёт среднего слоя. Давление крови в них низкое. Диаметр вен больше диаметра соответствующих артерий, цвет синеватый. Внутри вен имеются клапаны, которые способствуют передвижению крови от периферии к сердцу. Вены постоянно испытывают давление при сокращении скелетных мышц, натяжении связок, которое усиливает ток крови в них. На хорошо обескровленных тушах вены почти спавшиеся, просвет их незначителен, что говорит о правильном оглушении и обескровливании животных на мясокомбинатах. Венозные сосуды размещаются более поверхностно, чем артерии. Названия их чаще одноимённые с артериями. Но основные венозные магистрали, от которых ветви отходят равномерно через определённые промежутки кратчайшим путём, в грудной и брюшной полостях имеют свои названия. Так, в брюшной и грудной полости позади сердца – каудальная полая вена, а в грудной впереди сердца – краниальная полая вена. Краниальная полая вена образуется путём слияния общих стволов (правого и левого) внутренних и наружных подвздошных вен. Краниальная полая вена образуется путём слияния парных яремных вен (внутренних и наружных). Каудальная проходит в брюшной полости под позвоночником справа от аорты, собирает кровь из задних конечностей, тазовой, брюшной и грудной стенок, а также из желудочно-кишечного тракта. Венозная кровь из желудка, кишечника и селезёнки, обогащённая питательными веществами, попадает в общее русло каудальной полой вены, через печень, в которую она поступает по воротной вене, которая формируется за счёт брыжеечных вен.
В печени кровь очищается от различных токсинов, изменяет свой состав и через систему печёночных вен поступает в заднюю (каудальную) полую вену, которая вместе с передней (краниальной) полой веной, собирающей кровь из передних конечностей, головы, шеи, и передней части грудной стенки, впадает в правое предсердие сердца, а из него венозная кровь поступает в правый желудочек. На этом заканчивается большой круг кровообращения. Печень является своеобразным барьером, не допускающим проникновения вредных агентов в общее кровяное русло. Она не всегда справляется с сильной интоксикацией или инфекционным началом, поражается сама и пропускает токсины и микроорганизмы в большой круг кровообращения.
Из мышц сердца кровь выносится большой сердечной веной в правое предсердие.
Малый круг кровообращения начинается из правого желудочка стволом лёгочных артерий, который у корня лёгких делится на правую и левую лёгочные артерии (см. рис. 59а). каждая из них отдаёт краниальную, среднюю и каудальные артерии в соответствующие доли лёгких. Далее артерии делятся соответственно на капилляры, которые оплетают тонкостенные лёгочные альвеолы. Через стенки альвеол и капилляров происходит газообмен: из крови в альвеолы поступает диоксид углерода, а из альвеол в кровь – кислород. Таким образом, венозная кровь, пройдя через капилляры лёгких, освобождается от диоксида углерода и обогащается кислородом, т.е. становится артериальной. Капилляры образуют вены, которые, соединяясь, идут вместе с соответствующими артериями, имеют одинаковые названия, приносят артериальную кровь и тремя-четырьмя отдельными лёгочными венами впадают в левое предсердие, где и заканчивается малый круг кровообращения.
При поражении лёгких аэрогенным и другими путями инфекционное начало может проникнуть через лёгочные вены в сердце и артериальную кровь большого круга кровообращения.
Лимфатическая система.
Лимфатическая система имеет некоторые общие черты строения и развития с кровеносной системой, но значительно отличается от неё по своим функциям. Она выполняет дренажную, транспортную, защитную, кровообразовательную функции.
Лимфатическая система представлена в организме лимфой, лимфатическими узлами, лимфоидными образованиями, лимфоидными путями, проводящими лимфу (капилляры, сосуды, протоки и стволы). Она является кроветворным органом и перемещает избыток жидкости, поступающей из крови в ткани и снова в кровь (кровеносные сосуды).
Лимфа состоит из плазмы и форменных элементов. Плазма лимфы сходна с плазмой крови. Клеточные элементы представлены главным образом лимфоцитами, вырабатываемыми в лимфатических узлах. Эритроциты отсутствуют, поэтому лимфа представляет собой прозрачную беловатую или желтоватую жидкость. Лимфа входит в лимфатический узел по многочисленным приносящим сосудам, а выходит по более крупным, но меньшим по количеству отводящим сосудам.
Через лимфатические сосуды кишечника происходит всасывание жира. Лимфатическая система выполняет защитную роль благодаря фагоцитарной деятельности лимфоцитов и ретикулоэндотелиальных элементов узлов. Лимфатические узлы выполняют функцию механических и биологических фильтров, в них размножаются лимфоциты (кровообразовательная функция), а также вырабатываются антитела. Задерживая патогенных микробов, лимфатические узлы увеличиваются в объёме, воспаляются, перерождаются.
Лимфатические узлы розово-серого цвета, бывают овальные, шаровидные, бобовидные, чаще всего сплюснуты. Средняя длина их 2-20 см, ширина 2-3 см, диаметр не более 2 см, на разрезе сочные, подвижные.
Лимфатические узлы состоят из соединительнотканного остова и паренхимы. Остов образован капсулой и трабекулами, идущими внутрь узла. Паренхима узла представляет собой густую ретикулярную ткань, образующую фолликулы, лежащие на периферии узла, и мозговые или фолликулярные тяжи, находящиеся в центре узла.
Лимфоидные образования локализуются в паренхиме органов в виде отдельных фолликулов, а также в виде отдельных скоплений в слизистой оболочке тонкого кишечника, глотки, вблизи корня языка (миндалины). Они первыми поражаются при алиментарном заражении животного.
В межтканевых пространствах не существует свободной воды, т.к. она находится в тканях в соединении с белками, образуя коллоидные растворы. Жидкость в виде лимфы выявляется только в просвете лимфатических капилляров. Лимфатические капилляры построены из одного только эндотелия. От кровеносных капилляров они отличаются более крупным просветом. Лимфатические капилляры начинаются замкнутыми петлями, но встречаются и слепые пальцевидные капилляры. Между капиллярами существуют многочисленные анастомозы. Лимфатические капилляры не содержат головной и спинной мозг, селезёнка, хрящи, эпителиальный покров, роговица и хрусталик глаза, плацента и пупочный канатик.
Лимфатические сосуды образуются слиянием лимфатических капилляров. По анатомическому строению они более тонкостенные, меньшего диаметра, чем вены, цвет серо-жёлтый. Поверхностные или подкожные лимфатические сосуды подходят к лимфатическим узлам радиально, а глубокие располагаются вместе с артериями. Для каждого органа, области тела имеется свой областной (региональный) лимфатический узел со своими корнями, образованными лимфатическими сосудами, выходящими из этой области тела.
К основным крупным лимфатическим сосудам относятся: лимфатический грудной проток, кишечные, поясничные, трахеальные, протоки и правый лимфатический ствол.
Лимфатический грудной проток располагается в грудной полости справа от аорты. В него вливается лимфа из правого и левого поясничных протоков, собирающих лимфу из задних конечностей, тазовой полости, поясницы и боковой брюшной стенки, а также из органов брюшной и тазовой полостей.
Оба этих протока на уровне первых поясничных позвонков образуют поясничную цистерну. Лимфатический грудной проток начинается из поясничной цистерны и впадает в краниальную полую и яремную вены. Кишечный лимфатический проток вливается в начальную часть грудного протока. Правый лимфатический ствол собирает лимфу из правой краниальной половины тела и впадает в краниальную полую вену. При впадении в вену он, как и лимфатический грудной проток, имеет полулунные клапаны, препятствующие обратному току лимфы в лимфатические сосуды. Левый и правый трахеальные лимфатические протоки расположены на боковых поверхностях трахеи. Они собирают лимфу из головы, шеи и впадают в каудальные глубокие шейные лимфатические узлы.
Таким образом, лимфатическая система, состоящая из лимфатических сосудов, узлов и лимфы, является придатком кровеносной системы.
Проблема переноса веществ из одной частп тела в другую встает перед всеми организмами. Сердце человека с его замечательными автоматическими приспособлениями для поддержания тока крови и для адаптации к меняющимся условиям представляет собой результат длительной эволюции.
Простейшие не имеют специальной системы для осуществления циркуляции веществ; питательные вещества, продукты обмена и газы просто диффундируют через цитоплазму и в конце концов достигают всех частей клетки. У большинства простейших этому процессу способствуют движения цитоплазмы. Когда амеба передвигается, цитоплазма перетекает из задней части клетки в переднюю и вещества распределяются по всей клетке. У других простейших, например у парамеции, которая имеет плотную наружную оболочку и не меняет форму тела при передвижении, вещества перераспределяются в результате ритмического кругового движения цитоплазмы в направлении, показанном на фиг. 217, Б стрел-ками. Пища поступает в организм через «рот» и глотку на одной стороне тела. На внутреннем конце этой глотки образуются пищеварительные вакуоли, которые затем отрываются и движутся внутри клетки, переваривая пищу и отдавая цитоплазме питательные вещества. Подобным же образом передвигаются продукты обмена и газы.
У кишечнополостных центральная полость выполняет как пищеварительную, так и транспортную функцию. Щупальца, схватив добычу, проталкивают ее через рот в полость тела, где происходит пищеварение. Затем вещества переваренной пищи поступают в клетки, выстилающие полость, и путем диффузии проходят через них в клетки наружного слоя. В результате попеременного вытягивания и сокращения тела содержимое центральной полости перемешивается и осуществляется циркуляция веществ.
Относящиеся к плоским червям планарии, подобно гидре, имеют одну центральную полость, сообщающуюся с внешней средой одним только ротовым отверстием. Но, кроме внутреннего и наружного клеточных слоев, имеющихся у гидры, у планарии существует третий, рыхлый слой клеток, расположенный между двумя другими. Пространства между этими клетками заполнены тканевой жидкостью, несколько напоминающей тканевую жидкость человека. Пища поступает через рот в центральную полость, где она переваривается; питательные вещества диффундируют через внутренний слой клеток и переходят через тканевую жидкость в другие клетки. Так же как и у кишечнополостных, циркуляции способствуют сокращения мышц стенки тела, которые приводят в движение жидкое содержимое центральной полости и тканевую жидкость.
У дождевых червей и близких к ним форм имеется хорошо выраженная транспортная система, состоящая из плазмы, кровяных телец и кровеносных сосудов, хотя последние не дифференцированы на артерии, вены и капилляры. Есть два главных кровеносных сосуда: один из них расположен на брюшной стороне, и по нему кровь течет к заднему концу тела, а другой - на спинной стороне, и по нему кровь течет от заднего конца тела к переднему. Эти сосуды в каждом сегменте тела соединены тонкими трубочками, снабжающими кишку, кожу и другие органы. В передней части тела червя находится 5 пар «сердец» - пульсирующих трубок, которые проводят кровь из спинного сосуда в брюшной и замыкают круг кровообращения. Сокращения мышц стенки тела помогают этим «сердцам» поддерживать циркуляцию крови.
Все сравнительно крупные и сложно организованные беспозвоночные (например, двустворчатые моллюски, кальмары, крабы, насекомые) имеют систему кровообращения, состоящую из сердца, кровеносных сосудов, плазмы и кровяных клеток. Сердце этих животных в отличие от сердца позвоночных представляет собой в большинстве случаев не разделенный на камеры мышечный мешок. Отходящие от сердца сосуды открываются в обширные пространства, позволяя крови омывать клетки тела. Другие сосуды собирают кровь из этих пространств и возвращают ее к сердцу. Детали системы кровообращения у разных животных различны, но функция ее всегда состоит в снабжении клеток тела кислородом и питательными веществами и в удалении продуктов обмена.
Система кровообращения у всех позвоночных - от рыб, лягушек и ящериц до птиц и человека - в основном построена одинаково. Все эти животные имеют сердце и аорту, а также артерии, капилляры и вены, организованные по единому общему плану. Благодаря этому сходству можно, вскрывая акулу или лягушку, узнать многое о кровеносной системе человека.
В ходе эволюции от низших рыбообразных форм до высших позвоночных, включая человека, основные изменения происходили в сердце и были связаны с изменением дыхательного механизма - с переходом от жаберного дыхания к легочному. У рыб сердце состоит из четырех камер, расположенных одна за другой: венозного синуса, предсердия, желудочка и артериального конуса. Кровь из вен поступает в венозный синус, а из артериального конуса, выталкиваемая сердцем, идет через брюшную аорту к жабрам, где насыщается кислородом. Затем она попадает в спинную аорту и распределяется по всему телу. У рыб при каждом обходе кровеносной системы кровь проходит через сердце только один раз
У той группы рыб, от которой произошли наземные позвоночные, в сердце и системе кровеносных сосудов произошел ряд изменений, которые можно видеть у современных лягушек. В предсердии возникла продольная перегородка, разделившая этот отдел на правую и левую половины. Место впадения венозного синуса передвинулось, и он стал открываться только в правое предсердие. Вена, идущая от легких, впадала в левое предсердие, тогда как легочные артерии отходили от сосудов, первоначально обслуживавших заднюю пару жабр. Таким образом, у лягушки кровь переходит из вен в венозный синус, затем в правое предсердие, в желудочек, в аорту, легочную артерию, легкие, легочные вены, левое предсердие, снова в желудочек, в аорту и наконец к клеткам тела. В желудочке происходит, конечно, некоторое перемешивание аэрированной и неаэрированной крови, и часть крови из венозного синуса может попадать вместо легочных артерий в аорту, тогда как часть крови из левого предсердия попадает в легочные артерии. Однако перемешивание это не столь велико, как можно было бы предположить. Кровь из правого предсердия входит в желудочек раньше, чем из левого, и поэтому оказы-вается ближе к выходу. Когда желудочек сокращается, неаэрированная кровь из правого предсердия выходит из желудочка первой и поступает в артерии, отходящие от аорты, т. е. в легочные артерии. Аэрированная кровь из левого предсердия выходит из желудочка к концу его сокращения и не может войти в легочные артерии, уже наполненные другой кровью; поэтому она направляется через аорту к клеткам тела. Вследствие возможного смешивания аэрированной и неаэрированной крови в желудочке кровь может пройти через сердце один, два и даже большее число раз при каждом цикле ее прохождения по кровеносной системе.
В процессе эволюции рептилий из определенной группы амфибий в сердце возникло еще две перегородки: одна из них дошла до середины желудочка, другая разделила артериальный конус. У всех рептилий, за исключением крокодилов, перегородка между желудочками неполная; поэтому у них все еще происходит некоторое смешивание аэрированной и неаэрированной крови, хотя и не в такой степени, как у лягушки. Малые размеры венозного синуса уже предвещают его исчезновение в сердце млекопитающих.
В сердце птиц и млекопитающих мы наблюдаем окончательное разделение правой и левой сторон. Полная межжелудочковая перегородка совершенно исключает смешивание крови правой и левой половин сердца. Артериальный конус, расщепившись, образует основания аорты и легочной артерии. Венозный синус перестал существовать как отдельная камера, но остаток его сохранился в виде синусного узла. Абсолютное отделение правого сердца от левого заставляет кровь при каждом «обходе» тзла проходить через сердце дважды. В результате этого кровь в аорте млекопитающих и птиц содержит больше кислорода, чем в аорте нижестоящих позвоночных; ткани тела получают больше кислорода, может поддерживаться высокая интенсивность обмена и постоянная высокая температура тела. Рыбы, лягушки и рептилии остаются холоднокровными главным образом потому, что кровь их не может доставлять тканям столько кислорода, сколько требуется для поддержания высокого уровня обмена, необходимого для сохранения высокой температуры тела в холодной окружающей среде.
Для всех без исключения многоклеточных организмов, имеющих дифференцированные ткани и органы, главным условием их жизни является необходимость переноса кислорода и питательных веществ к клеткам, из которых состоит их тело. Функцию транспорта вышеперечисленных соединений выполняет кровь, движущаяся по системе трубчатых эластичных структур - сосудов, объединённых в кровеносную систему. Ее эволюционное развитие, строение и функции будут рассмотрены в данной работе.
Кольчатые черви
Кровеносная система органов впервые появилась у представителей типа кольчецов одним из которых является всем хорошо известный дождевой червь - обитатель почвы, повышающий ее плодородие и относящийся к классу малощетинковых.
Так как этот организм не является высокоорганизованным, кровеносная система органов дождевого червя представлена лишь двумя сосудами - спинным и брюшным, соединенными кольцевыми трубками.
Особенности движения крови у беспозвоночных животных - моллюсков
Кровеносная система органов у моллюсков имеет ряд специфических признаков: появляется сердце, состоящее из желудочков и двух предсердий и перегоняющее кровь по всему телу животного. Она течет не только по сосудам, но и в промежутках между органами.
Такая кровеносная система называется незамкнутой. Похожее строение мы наблюдаем у представителей типа членистоногие: ракообразных, пауков и насекомых. Их кровеносная система органов незамкнутая, сердце расположено на спинной стороне тела и имеет вид трубки с перегородками и клапанами.
Ланцетник - предковая форма позвоночных животных
Кровеносная система органов животных, имеющих осевой скелет в виде хорды или позвоночника, всегда замкнута. У головохордовых, к которым принадлежит ланцетник, один круг кровообращения, а роль сердца выполняет брюшная аорта. Именно ее пульсация обеспечивает циркуляцию крови по организму.
Кровообращение у рыб
В надкласс рыбы входят две группы водных организмов: класс хрящевые и класс костные рыбы. При существенных различиях во внешнем и внутреннем строении у них имеется общая черта - кровеносная система органов, функции которой заключаются в транспортировке питательных веществ и кислорода. Она характеризуется наличием одного круга кровообращения и двухкамерного сердца.
Сердце у рыб всегда двухкамерное и состоит из предсердия и желудочка. Между ними располагаются клапаны, поэтому движение крови в сердце всегда однонаправленно: от предсердия в желудочек.
Кровообращение у первых наземных животных
К ним относятся представители класса земноводных, или амфибий: квакша, пятнистая саламандра, тритон и другие. В строении их кровеносной системы явственно видны усложнения организации: так называемые биологические ароморфозы. Это (два предсердия и желудочек), а также два круга кровообращения. Оба они начинаются из желудочка.
В малом круге кровь, богатая диоксидом углерода, движется к коже и мешкообразным легким. Здесь происходит газообмен, и возвращается из легких в левое предсердие. Венозная кровь от сосудов кожи поступает в правое предсердие, далее в желудочке артериальная и венозная кровь смешиваются, и такая смешанная кровь движется во все органы тела земноводных. Поэтому уровень обмена веществ у них, как и у рыб, достаточно низкий, что приводит к зависимости температуры тела амфибий от окружающий среды. Такие организмы называются холоднокровными, или пойкилотермными.
Кровеносная система у пресмыкающихся
Продолжая рассматривать особенности циркуляции крови у животных, ведущих наземный способ жизни, остановимся на анатомическом строении пресмыкающихся, или рептилий. Кровеносная система органов у них более сложно устроена, чем у амфибий. Животные, относящиеся к классу пресмыкающихся, имеют трехкамерное сердце: два предсердия и желудочек, в котором есть небольшая перегородка. Животные, относящиеся к отряду крокодилы, имеют в сердце сплошную перегородку, которая делает его четырёхкамерным.
А рептилии, входящие в отряд чешуйчатые (варан, геккон, гадюка степная, и относящиеся к отряду черепахи, имеют трехкамерное сердце с незарощенной перегородкой, вследствие чего к их передним конечностям и голове поступает артериальная кровь, а к хвостовому и туловищному отделу - смешанная. У крокодилов артериальная и венозная кровь смешивается не в сердце, а вне его - в результате слияния двух дуг аорты, поэтому ко всем частям тела поступает смешанная кровь. Все без исключения пресмыкающиеся также являются холоднокровными животными.
Птицы - первые теплокровные организмы
Кровеносная система органов у птиц продолжает усложняться и совершенствоваться. Их сердце полностью четырехкамерное. Более того, в двух кругах кровообращения артериальная кровь никогда не смешивается с венозной. Поэтому обмен веществ у птиц чрезвычайно интенсивный: температура тела достигает 40-42 °С, а частота сердечных сокращений колеблется от 140 до 500 ударов в минуту, в зависимости от размеров тела птицы. Малый круг кровообращения, называемый легочным, поставляет венозную кровь из правого желудочка к легким, затем из них артериальная кровь, богатая кислородом, поступает в левое предсердие. Большой круг кровообращения начинается из левого желудочка, затем кровь поступает в спинную аорту, а уже из нее по артериям - ко всем органам птицы.
у млекопитающих
Как и птицы, млекопитающие относятся к теплокровным или В современной фауне им принадлежит первое место по уровню адаптации и распространенности в природе, что объясняется прежде всего независимостью температуры их тела от окружающей среды. Кровеносная система млекопитающих, центральным органом которых является четырехкамерное сердце, представляет собой идеально организованную систему сосудов: артерий, вен и капилляров. Циркуляция крови осуществляется по двум кругам кровообращения. Кровь в сердце никогда не смешивается: в левой части движется артериальная, а в правой - венозная.
Таким образом, кровеносная система органов у плацентарных млекопитающих обеспечивает и поддерживает постоянство внутренней среды организма, то есть гомеостаз.
Кровеносная система органов человека
Вследствие того что человек относится к классу млекопитающих, общий план анатомического строения и функций этой физиологической системы у него и животных достаточно сходен. Хотя прямохождение и связанные с ним специфические особенности строения тела человека все-таки наложили определенный отпечаток на механизмы циркуляции крови.
Кровеносная система органов человека состоит из четырёхкамерного сердца и двух кругов кровообращения: малого и большого, которые были открыты в 17 столетии английским ученым Вильямом Гарвеем. Особое значение имеет кровоснабжение таких органов человека, как головной мозг, почки и печень.
Вертикальное положение тела и кровоснабжение органов малого таза
Человек - единственное существо в классе млекопитающих, чьи внутренние органы давят своим весом не на брюшную стенку, а на пояс нижних конечностей, состоящий из плоских тазовых костей. Кровеносная система органов малого таза представлена системой артерий, подходящих от общей подвздошной артерии. Это прежде всего внутренняя подвздошная артерия, приносящая кислород и питательные вещества к органам малого таза: прямой кишке, мочевому пузырю, половым органам, предстательной железе у мужчин. После того как в клетках этих органов произойдет газообмен и артериальная кровь превратится в венозную, сосуды - подвздошные вены - впадают в нижнюю полую вену, несущую кровь в правое предсердие, где и заканчивается большой круг кровообращения.
Нужно учитывать также то, что все органы малого таза представляют собой достаточно крупные образования, а располагаются они в сравнительно небольшом объеме полости тела, что часто вызывает передавливание кровеносных сосудов, питающих эти органы. Обычно оно возникает вследствие длительной сидячей работы, при которой нарушается кровенаполнение прямой кишки, мочевого пузыря и других частей тела. Это приводит к застойным явлениям, провоцирующим инфицирование и воспаление в них.
Кровоснабжение половых органов человека
Обеспечение нормального протекания реакций пластического и энергетического обмена на всех уровнях организации нашего тела, начиная с молекулярного и заканчивая организменным, выполняет кровеносная система органов человека. Органы малого таза, куда входят гениталии, кровоснабжаются, как уже было сказано выше, от нисходящей части аорты, от которой отходит брюшная ветвь. Кровеносная система половых органов образуется системой сосудов, обеспечивающих поступление питательных веществ, кислорода и удаление углекислого газа, а также других продуктов обмена.
Мужские половые железы - яички, в которых созревают сперматозоиды, - получают артериальную кровь из яичковых артерий, отходящих от брюшной аорты, а отток венозной крови осуществляется яичковыми венами, одна из которых - левая - сливается с левой почечной веной, а правая входит непосредственно в нижнюю полую вену. Половой член кровоснабжается сосудами, отходящими от внутренней половой артерии: это уретральная, тыльная, луковичная и глубокая артерии. Движение венозной крови из тканей полового члена обеспечивают наибольший сосуд - глубокая тыльная вена, из которой кровь движется к мочеполовому венозному сплетению, связанному с нижней полой веной.
Кровоснабжение женских половых органов осуществляется системой артерий. Так, промежность получает кровь из внутренней половой артерии, матка кровоснабжается ветвью повздошной артерии, называемой маточной, а яичники обеспечиваются кровью из брюшной аорты. В отличие от мужской половой системы в женской очень развита венозная сеть сосудов, связанных между собой перемычками - анастомозами. Венозная кровь оттекает в яичниковые вены, входящие в которая затем впадает в правое предсердие.
В данной статье мы подробно рассмотрели развитие кровеносной системы органов животных и человека, обеспечивающей организм кислородом и питательными веществами, необходимыми для жизнеобеспечения.
Системы кровообращения и дыхания связаны между собой структурно и функционально. Они вместе обеспечивают жизнедеятельность организма, позволяют снабжать ткани и органы кислородом с питательными веществами. И начиная с первых животных, частично покоривших сушу, наблюдается единство данных систем. Оно обеспечивает более высокий уровень структурной организации и оптимизации физиологии к условиям проживания на суше.
Респираторная и земноводных, птиц и рептилий состоит из легких, сердца и сосудов. При этом схема малого круга кровообращения целиком представлена легкими, то есть пульмональными капиллярами, к которым кровь поступает по артериям, а отводится по венам. Примечательно, что структурные барьеры между кругами кровообращения отсутствуют, из-за чего дыхательный тракт и сердечно-сосудистая система рассматриваются единым функциональным блоком.
Последовательная схема малого круга кровообращения
Малым кругом называется замкнутая цепь из сосудов, по которым кровь от сердца направляется к легким и возвращается обратно. При этом, несмотря на различия в физиологии гемоциркуляции, схема малого круга кровообращения млекопитающих не отличается от таковой у земноводных, рептилий и даже птиц. С последними у млекопитающих больше общего, нежели с остальными. В частности, речь о 4-камерном сердце.
Поскольку границ между сосудами тела то условным началом малого круга кровообращения считают правый желудочек сердца млекопитающего. Из него по кровь, лишенная кислорода, направляется к пульмональным капиллярам. Процессы диффузии газов, происходящие в альвеолярных завершаются высвобождением в просвет альвеол углекислого газа и захватом кислорода. Последний соединяется с гемоглобином и направляется к левым отделам сердца по легочным венам. Как показывает схема малого круга кровообращения, заканчивается он в левом предсердии, а от левого желудочка начинается системный кровоток.
Малый круг кровообращения птиц
По физиологии дыхательной и сердечно-сосудистой системы птицы наиболее похожи на млекопитающих, поскольку также обладают 4-камерным сердцем. У земноводных и рептилий сердце 3-камерное. В итоге схема малого круга кровообращения птиц такая же, как и у млекопитающих. Здесь от правого желудочка течет венозная кровь, поступающая к легочным капиллярам. Оксигенация обогащает кровь кислородом, который эритроцитами с артериальной кровью транспортируется к левому предсердию, а оттуда - в желудочек и системный кровоток.
Легочное кровообращение птиц и млекопитающих
Вероятно, следует разобраться, какая кровь течет в венах малого круга кровообращения у птиц, млекопитающих, рептилий и земноводных. Итак, у млекопитающих по легочной артерии к капиллярам течет венозная кровь, обедненная кислородом и содержащая углекислый газ в большом количестве. После оксигенации артериальная кровь по венам направляется к сердцу. Примечательно, что в большом круге кровообращения артериальная кровь от сердца всегда течет только по артериям, а венозная возвращается к сердцу по венам.
Легочное кровообращение рептилий и земноводных
Схема малого круга кровообращения лягушки не отличается от такового у млекопитающих. Однако по физиологии они разные: из-за наличия 3-камерного сердца кровь венозная и артериальная смешиваются. Потому по артериям тела, включая легочные, течет смешанная биологическая жидкость. А венозная по венам тела возвращается к сердцу, а затем снова смешивается в трехкамерном сердце. Поэтому в артериях малого и большого круга кровообращения практически не отличается. Потому земноводные являются хладнокровными.
У рептилий также однако в верхнем и нижнем участках общего желудочка существует зачаток перегородки. У крокодилов и вовсе перегородка между правым и левым желудочком практически сформирована. Она имеет лишь некоторое количество отверстий. Как результат, крокодилы более выносливые и крупные по сравнению с другими рептилиями. При этом пока неизвестно, каким сердцем обладали динозавры, также относящиеся к классу рептилий. Вероятно, у них также была практически полноценная перегородка в желудочках. Хотя доказательства вряд ли будут получены.
Разбор схемы малого круга кровообращения человека
У человека газообмен протекает в легких. Здесь кровь отдает углекислый газ и насыщается кислородом. В этом состоит главное значение легочной циркуляции крови. Любая академическая схема малого круга кровообращения, созданная на основе исследований физиологии органов дыхания, начинается с правого желудочка. Непосредственно от клапана легочной артерии отходит легочной ствол. Вследствие его разделения на две части отходит ветвь пульмональной артерии к правому и левому легкому.
Сама легочная артерия многократно делится и дробится до капилляров, густо пронизывающих ткань органа. Газообмен протекает непосредственно в них через аэрогематический барьер, состоящий из альвеолярных эпителиальных клеток. После оксигенации крови она собирается в венулы и вены. По две отходит от каждого легкого, и в левое предсердие впадает уже 4 Они несут артериальную кровь. На этом схема легочного кровообращения заканчивается, и берет начало системное кровообращение.
Биологическое значение малого круга кровообращения
Малый круг в филогенезе появляется у организмов, которые начинают заселять сушу. У животных, обитающих в воде и получающих растворенный кислород, он отсутствует. Эволюция создала и другой орган дыхания: сначала простые трахеистые легкие, а затем - сложные альвеолярные. И как раз с появлением легких развивается и малый круг кровообращения.
С этого момента эволюция развития организмов, проживающих на суше, направлена на оптимизацию захвата кислорода и его транспортировку к тканям-потребителям. Отсутствие смешивания крови в полости желудочков также является важным эволюционным механизмом. Благодаря ему обеспечивается теплокровность млекопитающих и птиц. Также, что важнее, 4-камерное сердце обеспечило развитие мозга, потому как он потребляет четверть от всей оксигенированной крови.
Кровеносная система млекопитающих представляет собой высшую форму кровообращения.
Как и у птиц, она характеризуется четырёхкамерным сердцем и двумя кругами – большим и малым.
Такая форма способствует ускоренному обмену веществ по сравнению с другими группами позвоночных: фактически перед нами «два сердца», установленные в разных частях сосудистой системы. Кровь в обеих половинах сердца не смешивается.
«Лёгочный» круг
За малый круг «отвечает» правая половина сердца. Из правого желудочка венозная кровь, обеднённая кислородом, направляется по лёгочным артериям в лёгкие. Там она насыщается кислородом и по лёгочным венам следует в левое предсердие.
Насыщение кислородом активнее проявляется у млекопитающих с активным образом жизни, а именно у хищников; у малоподвижных животных газообмен происходит относительно медленно.
«Основной» круг кровообращения
Большой круг зарождается в левом желудочке. Идущая от него единственная дуга аорты левая, а не правая, как у птиц. Ответвления от неё разносят кровь по всему телу, насыщая органы и ткани кислородом и другими необходимыми веществами.
строение кровеносной системы млекопитающих фото
От них же она принимает углекислый газ и продукты обмена веществ. Венозная кровь, насыщенная углекислотой, по венам направляется в правое предсердие. В него впадают две полые вены, первая из которых несёт кровь от головы и передних конечностей, а вторая от задней части тела.
Состав крови млекопитающих
Кровь млекопитающих состоит из жидкой плазмы, в которой содержится полный набор так называемых форменных элементов:
- Эритроциты – носители железосодержащего вещества гемоглобина, они осуществляют перенос кислорода;
- Тромбоциты – тела, ответственные за свёртывание крови и обмен серотонина;
- Лейкоциты – тельца белого цвета, отвечающие за иммунитет.
Эритроциты и тромбоциты млекопитающих, в отличие от других групп животных, не содержат ядер. Тромбоциты и вовсе представляют собой «кровяные пластинки»; отсутствие ядер у эритроцитов объясняется необходимостью вместить большее количество гемоглобина.
Также у эритроцитов нет митохондрий, поэтому синтез АТФ они осуществляют без использования кислорода, благодаря чему являются наиболее эффективными его переносчиками.
Лимфатическая система
Лимфатическая система тесно связана с кровеносной и является посредником между ней и тканями в обмене питательными веществами. Она состоит из кровяной плазмы и лимфоцитов.
Примечательно, что у млекопитающих нет «лимфатических сердец», в отличие от пресмыкающихся и земноводных, - так называют участки лимфатических сосудов, способные сокращаться: лимфа у млекопитающих, ведущих гораздо более активный образ жизни, движется за счёт сокращения мышц скелета.
У млекопитающих также имеются лимфаузлы, очищающие лимфу от вредоносных микроорганизмов. По своему составу лимфа сходна с кровью, но в ней содержится меньше белков и больше жиров. Жиры проникают в неё из пищеварительного тракта.
Пульс
Частота сердечных сокращений у млекопитающих высокая, однако существенно ниже, чем у птиц. Исключением являются мелкие животные вроде мышей, чей пульс равен 600 ударам. У собаки пульс равен 140 ударам, а у быка и слона – всего 24 ударам. Водные млекопитающие способны понижать свой пульс после погружения в глубину.