В результате дифференциации пищеварительный тракт образует следующую систему органов:
Эволюция
Основная часть пищеварительного канала (как и дыхательного, так как они имеют общую полость рта и глотки) развивается у всех многоклеточных животных из энтодермы, из первичной кишки (дыхательный канал также развивается из энтодермы). Кроме незначительного участка начала и конца пищеварительной трубки, которые развиваются из эктодермы (3 участка: передний и задний части слизистой оболочки имеют эктодермальное происхождение, средняя – эндодермальное.)
Пищеварительная система развивалась в направлении дифференцировки отделов, выполняющих разные функции, появления специального ротового аппарата, пищеварительных желез – особенности строения пищеварительной системы позвоночных.
Направление эволюции пищеварительной системы хордовых выражается в:
- дифференцировке кишечной трубки
- появления различных приспособлений к удлинению пути, проходимого пищей
- увеличения всасывающей поверхности
- развития пищеварительных желез.
Пищеварительный канал хордовых почти целиком имеет энтодермальное происхождение. Только небольшой ротовой отдел и задний отдел кишок произошли из эктодермы.
Значительная часть переднего отдела многих хордовых преобразована в орган дыхания. Стенки глотки водных хордовых пронизаны многочисленными жаберными отверстиями.
Пищеварительная система низших хордовых представлена слабо дифференцированной кишечной трубкой. Так, у ланцетника это прямая трубка с одним слепым печеночным выростом. Передний отдел трубки — глотка — пронизан многочисленными жаберными щелями.
|
|
|
Усложнение пищеварительного канала позвоночных выражается в дифференцировке на:
· ротовую полость
· глотку
· пищевод
· желудок
· тонкую и толстую кишки
Кроме того, с ним связан ряд обособленных желез — слюнные, поджелудочная, печень. У разных классов позвоночных эти отделы развиты неодинаково.
У большинства видов рыб и всех наземных классов позвоночных внутренняя поверхность кишок образует складки слизистой оболочки, ворсинки.
У рыб и амфибий печень относительно крупнее, чем у остальных позвоночных. Поджелудочная железа развивается из выростов кишок. Плавательный пузырь рыб — это также производное кишок.
У рыб с появлением челюстей возникают многочисленные зубы и костные пластинки, которые служат для схватывания и удерживания добычи. Желудок у большинства рыб развит слабо. Иногда он представляет собой просто мешковидное расширение. Имеется примитивный язык, в виде двойной складки слизистой оболочки. Железы отсутствуют. Ротовая полость переходит в глотку→пищевод→желудок. В кишечнике выделяют тонкий и толстый отделы, заканчивающиеся анусом. Печень развита хорошо, имеется желчный пузырь, поджелудочная железа.
|
|
|
У амфибий на челюстях и костях черепа имеются мелкие однорядные зубы. В связи с выходом на сушу появляются слюнные железы, выделяющие секрет для смачивания пищи (функция). В ротоглоточной полости (ротовая полость не отделяется от глотки) происходит перекрест пищеварительных и дыхательных путей. В эту же полость открываются хоаны, евстахиевые трубы и гортанная щель. Полость продолжается в пищевод→желудок. В пищеварительной системе амфибий уже хорошо обособлены желудок, тонкая и толстая кишки, в петле которой лежит поджелудочная железа, заканчивающиеся клоакой.
У рептилий зубы остаются преимущественно однородными, но иногда отмечается и дифференцировка. Например, ядовитые зубы отличаются от остальных. Ротовая полость рептилий более обособленна от глотки, ротовые железы развиты лучше (смотри ниже про яд). Появляется зачаток вторичного неба.
У змей происходит преобразование части слюнных желез в ядовитые. На границе между тонкой и толстой кишками появляются зачатки слепой кишки с симбиотическими бактериями и простейшими, что позволяет расширить рацион питания.
|
|
|
Пищеварительная система птиц в связи с приспособлением к полету изменилась — исчезли челюсти и зубы(уменьшение массы тела для полёта), появился роговой клюв. В пищеводе большинства птиц имеется мешковидное расширение — зоб. Желудок птиц делится на две части: кардиальную (железистую) и мускулистую, которая предназначена для механического измельчения пищи (функция). Кишки птиц представлены длинной тонкой, двумя отростками слепой и сравнительно короткой толстой кишками.
Для млекопитающих характерна гетеродонтная зубная система: имеются резцы, клыки и коренные зубы. При развитии наружного отдела пищеварительной системы на боковых стенках глотки образуются с каждой стороны 4 жаберных кармана (пятый обычно не развивается).
Из этих карманов развиваются разные органы:
o из первого - евстахиева труба и среднее ухо,
o из второго — синус
o третьего и четвертого — зобная и околощитовидная железы.
В качестве аномалии на месте нижних глоточных карманов иногда сохраняются щели — врожденные свищи шеи (рудименты жаберных щелей).
|
|
|
Желудок млекопитающих дифференцирован на отделы и содержит пищеварительные железы разных типов, хорошо обособлен от других отделов. Значительно усложняются и кишки: резко увеличивается по сравнению с представителями других классов длина толстой кишки, развиваются слепая кишка и червеобразный отросток.
Только у яйцекладущих млекопитающих кишки заканчиваются клоакой, у всех же вышестоящих — заднепроходным отверстием, отделенным промежностью от мочеполового.
В результате дифференциации пищеварительный тракт образует следующую систему органов:
1) ротовая полость — орган захватывания пищи, несущий зубы, различные ротовые железы, язык;
2) глотка — несет дыхательную функцию: у рыб — через жаберные щели и плавательный пузырь, у наземных позвоночных в глотке образуется перекрест пищевого и дыхательного путей при установлении связи глотки с ноздрями и легкими, кроме того, глоточная часть кишечника является местом возникновения важных желез внутренней секреции — щитовидной железы (gl. thyreoidea) и зобной железы (gl. thymus);
3) пищевод;
4) желудок — орган химической переработки пищи;
5) двенадцатиперстная кишка — важный раздел кишечника, где происходит переваривание жиров и белков благодаря деятельности двух пищеварительных желез — печени (hepar) с желчным пузырем и поджелудочной железы (pancreas);
6) тонкие кишки различной длины, где происходит всасывание переваренной пищи;
7) слепая кишка, образующаяся только у высших позвоночных;
8) толстая кишка как резервуар для окончательного отделения непереваренных остатков усвояемой пищи;
9) прямая кишка, в которой оформляются каловые массы, она открывается анальным отверстием либо в клоаку, либо прямо наружу.
У животных 3 типа пищеварения:
1) внутриклеточное – характерно для одноклеточных, низших многоклеточных, высших животных.
2) полостное, внеклеточное (дистантное) – почти у всех много клеточных, хордовых (искл. ланцетник).
3) пристеночное (мембранное) – осуществляется ферментами, расположенными на структурах клеточных мембран. У большинства сочетаются все типы пищеварения.
Небольшие вбросы:
ü Поджелудочная железа позвоночных развивается из эндодермального зародышевого листка
ü Появление слюнных желез эволюционно связано с: выходом животных на сушу и изменением характера пищи
ü Гетеродонтия у млекопитающих заключается в: дифференцировке зубной формулы и специализации зубов к различной функции
ü Гомологом плакоидной чешуи рыб у человека являются зубы
ü У ланцетника длинна пищеварительной системы составляет ⅓ длинны тела, а у человека длина пищеварительной системы в 10 раз больше длинные тела
ü У рыб глотка имеет 5-7 жаберных щелей. У млекопитающих и пресмыкающихся щели прорываются только при нарушении эмбриогенеза с формированием латеральных свищей и кист шеи, которые малигнизируются.
2. Строение органов дыхания у животных в связи с уровнем организации и средой обитания.
У некоторых типов беспозвоночных (кишечнополостные, плоские, круглые черви) отсутствуют специальные органы дыхания. Газообмен между тканями таких организмов и окружающей средой может происходить через всю поверхность тела.
У большинства же видов для усиления процесса газообмена развиваются разнообразные органы. В основе строения всех этих органов лежит принцип увеличения поверхности соприкосновения с окружающей средой и повышения проницаемости стенок.
Существует два основных типа органов — водного дыхания (жабры) и воздушного дыхания (трахейная система и легкие).
Дыхательная система всех х о р д о в ы х и топографически, и по происхождению связана с кишками.
У водных хордовых функцию дыхания выполняют жаберные щели, пронизывающие передний отдел кишечной трубки (глотка).
У представителей наземных хордовых жаберные щели закладываются во время эмбрионального развития, а затем исчезают. Акт дыхания у них выполняют легкие, образующиеся из выпячивания кишечной стенки.
Эволюция жаберного аппарата у хордовых выражалась в уменьшении числа жаберных щелей (олигомеризация)при одновременном увеличении дыхательной поверхности путем образования жаберных лепестков.
Эволюция легких шла в направлении обособления более или менее сложных дыхательных путей и увеличении дыхательной поверхности путем образования легких губчатого строения со сложной системой разветвлений внутрилегочных бронхов, заканчивающихся пузырьками с ячеистыми стенками.
Наиболее примитивна дыхательная система у ланцетника.
Передний отдел кишки — стенка глотки — прободен жаберными щелями, которые открываются в атриальную (околожаберную) полость.
У рыб имеется (чаще 5) жаберных мешков в виде щелевидных пространств между жаберными дужками. В них находятся многочисленные жаберные лепестки, пронизанные капиллярами. Тычинки, расположенные на вогнутой поверхности жаберных дужек, препятствуют попаданию пищи из глотки в жабры. Помимо этого, у некоторых рыб имеются добавочные органы дыхания, позволяющие им использовать кислород воздуха.
Особый интерес представляет использование плавательного пузыря для воздушного дыхания и образования легких. Стенки плавательного пузыря богаты кровеносными сосудами, поэтому у некоторых зарывающихся в ил рыб он может служить для газообмена. Несмотря на это, плавательный пузырь у большинства рыб не гомологичен легким, так как они развиваются из брюшной части жаберного мешка, плавательный из спинной части. Только у кистеперых рыб плавательный пузырь образуется как выпячивание вентральной части кишки и служит гомологом легких наземных животных. У двоякодышащих рыб легкие есть, а плавательный пузырь отсутствует.
У личинок амфибий, как и у некоторых рыб, органы дыхания представлены древовидно ветвящимися наружными жабрами. Очевидно, они развились из жаберных лепестков верхних концов жаберных дуг в результате их перемещения наружу.
У большинства взрослых амфибий появляются легкие в виде тонкостенных ячеистых мешков. Они закладываются еще у личинок в виде парных выростов брюшной стенки глотки кзади от последнего жаберного мешка. У амфибий функцию дыхания кроме легких выполняет также кожа, пронизанная большим количеством кровеносных капилляров и слизистых желез.
У рептилий легкие усложняются. Развиваются многочисленные ячеистые перекладины, резко увеличивающие дыхательную поверхность легких. В дыхательных путях тоже наблюдается прогресс, появляются разветвленные бронхи.
Легкие у птиц представляют собой губчатые тела, пронизанные разветвлениями бронхов, а не мешки, как у рептилий.
У млекопитающих идет дальнейшее усложнение бронхиального дерева, появляются бронхи второго, третьего и четвертого порядков, бронхиолы, на разветвлениях которых находятся альвеолы. Грудная полость отделяется от брюшной диафрагмой, которая играет важнейшую роль в акте дыхания.
Небольшие вбросы:
ü Пороки развития: свищи шеи, бронхо-легочные кисты (округлые полости в легких), кистозная гипоплазия легких (недоразвитие долей легких), гипоплазия диафрагмы (от небольших дефектов в куполе, до полного отсутствия).
ü Филогенез органов дыхания. Наиболее ранними органами дыхания хордовых стали жабры. У наземных хордовых они функционируют только у личинок амфибий. Эволюция органов дыхания шла по пути увеличения дыхательной поверхности жабер.
ü Эволюция легких шла по пути увлечения дыхательной поверхности, крупноячеистые легкие амфибий заменились мелкоячеистыми легкими с большим количеством внутренних перегородок у рептилий. У птиц и млекопитающих легкие губчатые (альвеолярные), дыхательные пути удлинились и дифференцировались, усовершенствовалась дыхательная мускулатура.
3. Направление эволюции дыхательной системы позвоночных: связь органов дыхания с пищеварительной системой у наземных позвоночных, возникновение легочного дыхания как крупного ароморфоза в развитии позвоночных.
Дыхательная система топографически и по происхождению связана с пищеварительной системой. Т.к. на первых этапах эволюции функционируют вместе. У водных представлена жаберной щелью, пронизывающими глотку. У наземных – жаберные щели закладываются во время эмбриогенеза, затем исчезают. Функцию дыхания выполняют легкие, которые образуются из выпячиваний на вентральной стороне глотки.
Направление эволюции:
1) эв-ия жаберного аппарата – олигомеризация жаберных щелей, одновременно идет увеличение дых-ой поверх-ти за счет образования жаберных листков.
2) эв-ия легких – обособление дыхательных частей, увеличение дыхательной поверхности путем образования добавочных перекладин.
Для хордовых характерна филогенетическая эмбриональная и функциональная связь пищеварительный и дыхательной систем.
Дыхательная система развивается на базе пищеварительной системы у низших хордовых, эти системы функционируют совместно. У взрослых наземных позвоночных обе системы перекрещиваются в области глотки. Обе системы закладываются у эмбриона над хордой, в виде прямой труби, которая в дальнейшем делится на три части
Небольшие вбросы:
ü Из 1-х жаберных дуг, закладывающихся в эмбриогенезе человека образуются: верхнечелюстные отростки и нижнечелюстные отростки
ü Из 2-х жаберных дуг, закладавающихся в эмбриональном периоде человека, развиваются малые рожки подъязычной кости и слуховые косточки
ü Из III жаберных дуг у Позвоночных развиваются: щитовидный хрящ, тело подъязычной кости, большие рожки подъязычной кости
ü Органы дыхания человека развиваются из: энтодермы
ü Сущность филогенетических преобразований легких заключается в: увеличении площади газообмена, усложнении бронхиального дерева, образовании альвеол и ацинусов.
ü Структурной единицей легких у млекопитающих является: ацинусы
4. Основные этапы и направления эволюции кровеносной системы человека обуславливающих строение и функции кровеносной системы человека
- переход от 2-х камерного сердца к 4-х камерному
- закладка и преобразование I-VI пар артериальных дуг;
- переход к теплокровности у птиц и млекопитающих
Обмен веществ в тканях животных возможен при непрерывной доставке питательных веществ и кислорода и удалении продуктов распада и углекислоты.
Кровеносная система называется замкнутой, если кровь циркулирует только по сосудам, и незамкнутой, если сосуды открываются в щелевидные пространства полости тела (лакуны, синусы).
На низшем этапе развития кровеносной системы у хордовых сердце отсутствует, и его функцию осуществляют крупные сосуды. Так, у ланцетника в замкнутой кровеносной системе функцию сердца выполняет брюшной кровеносный сосуд — брюшная аорта.
Усложнение кровеносной системы у водных позвоночных выражено в появлении сердца, которое имеет одно предсердие и один желудочек (двухкамерное). В сердце бывает только венозная кровь. Круг кровообращения один, в котором артериальная и венозная кровь не смешиваются. Круговорот крови по телу сходен с таковым у ланцетника. От сердца венозная кровь направляется к жабрам. Окисленная (уже артериальная) кровь артериями разносится по всему телу и по венам возвращается к сердцу.
Дальнейшее усложнение кровеносной системы наблюдается у наземных позвоночных, что связано с выключением жаберного и развитием легочного дыхания. Сердце получает не только венозную, но и артериальную кровь. Разделение этих двух токов в камерах сердца связано с появлением перегородки. Сердце становится сначала трех-, а затем четырехкамерным.
Б- головастики (личинки)
В- взрослая особь
У высших наземных позвоночных (птицы и млекопитающие) сердце разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Артериальная и венозная кровь также не смешиваются, но это достигается существованием двух кругов кровообращения — большого и малого.
Большой круг кровообращения начинается от левого желудочка, из которого артериальная кровь по артериям разносится по телу, а затем по капиллярам переходит в вены и приносится в правое предсердие.
Малый круг кровообращения берет начало из правого желудочка. Венозная кровь из него по легочным артериям попадает в легкие, а окисленная (артериальная) кровь по легочным венам поступает в левое предсердие.
Д- птицы Е- млекопитающие
(правая дуга аорты!) (левая дуга аорты)
Промежуточную ступень в развитии системы кровообращения от низших позвоночных к высшим занимает кровеносная система земноводных и пресмыкающихся. В ней уже два круга кровообращения, но они еще не полностью обособлены, поэтому происходит смещение артериальной и венозной крови.
ß пресмыкающиеся
У эмбрионов позвоночных впереди от сердца закладывается непарная брюшная аорта, от которой отходят артериальные дуги (смотри рисунок ниже). Они гомологичны артериальным дугам в кровеносной системе ланцетника. Но у позвоночных число артериальных дуг небольшое и равняется числу висцеральных дуг (дуги внутренних органов).
Так, у круглоротых их образуется от 5 до 15 пар, у рыб — у наземных позвоночных — 6 пар.
o Первые две пары дуг у всех позвоночных испытывают редукцию. Лишь у рыб из них могут образовываться незначительные артерии. ( на рисунке б)
o Следующие пары артериальных дуг у рыб разделяются на приносящие и выносящие жаберные артерии, а у наземных позвоночных подвергаются сильным преобразованиям.
o Из третьей пары дуг образуются сонные артерии. (На рисунке Б под номером 3, затем на остальных рисунках под номером 10)
o Четвертая пара достигает значительного развития. Из нее образуются собственно дуги аорты. (На рисунке Б под номером 4, затем на остальных рисунках под номером 11)
o У амфибий и рептилий дуги аорты развиты симметрично (рис. Д)
o У птиц левая дуга атрофируется и сохраняется только правая. (рис. Е)
o У млекопитающих редукции подвергается правая и сохраняется лишь левая дуга.(рис. Ж)
o Пятая пара дуг у всех позвоночных атрофируется. Только у хвостатых амфибий от нее сохраняется незначительный проток.
o Шестая пара дуг теряет связь со спинной аортой; от нее берут начало легочные артерии.
Сосуд, связывающий во время зародышевого развития легочную артерию со спинной аортой, называется протоком. Во взрослом состоянии он сохраняется у хвостатых амфибий и некоторых рептилий.
Теплокровность
Анатомия сердца во многом определяет степень основного обмена, разделяя животных на теплокровных и холоднокровных.
Возникновение теплокровности — одно из значительных и загадочных событий в эволюции позвоночных животных. Теплокровные животные, обладая более высоким уровнем аэробного метаболизма (также связано с улучшением развития дыхательной системы, что позволяет доставлять кислород в большем объёме) по сравнению с холоднокровными, в меньшей степени зависят от температуры окружающей среды. Однако, теплокровность — это дорогая адаптация, т.к. она требует значительных затрат энергии.
Гомойотермия («теплокровность») — это способность животного неопределенно долгое время сохранять заданную (в частном случае, — постоянную) температуру в «ядре» своего тела независимо от колебаний температуры среды в достаточно широком диапазоне.
Гомойотермия поддерживается эндотермически, т.е. за счет метаболического тепла, образуемого как побочный результат необходимых физиологических процессов и активности, или как результат специальной терморегуляционной теплопродукции. У пойкилотермных животных, в отличие от гомойотермных, температура тела пассивно следует за изменением температуры среды, но может быть ей не равна как благодаря использованию солнечных лучей или нагретых предметов («эктотермия»), так и применению испарительного охлаждения.
Гомойотермия — ярко выраженный ароморфоз — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов
Высокая и относительно постоянная температура внутренней среды дает то преимущество, что скорости химических реакций в организме высоки и могут не зависеть от внешней температуры.
Млекопитающие и птицы имеют много более высокий уровень аэробного метаболизма, который может обеспечивать такие поведенческие проявления, которые невозможны дня низших позвоночных.
Кроме этого их гомойотермное состояние, высокая и стабильная температура тела дает им возможность избегать замедляющего влияния низких температур на метаболическое обеспечение поведения и уровень метаболизма. Поэтому реактивность гомойотермных животных, их локомоторная активность, возможность выполнить определенные действия (полететь, прыгнуть, пробежать) и скорость усвоения пищи, во-первых, выше, чем у пойкилотермных, а, во-вторых, постоянна и пассивно не зависит от внешних условий.
Патологии
На основании изучения филогенеза сердечно-сосудистой системы становится понятным происхождение ряда аномалий и уродств.
Так, у эмбриона человека иногда не происходит редукции правой артерии четвертой жаберной дуги и корня аорты справа. В этом случае вместо одной (левой) дуги аорты развиваются две дуги, которые, обогнув трахею и пищевод, соединяются в непарную спинную аорту. Трахея и пищевод оказываются в аортальном кольце, которое с возрастом сжимается.
Врожденные пороки сердца могут быть связаны с незаращением предсердной перегородки в области овальной ямки, которая у эмбриона является отверстием.
Во время зародышевого развития, когда легкие не функционируют, у человека имеется боталлов проток. После рождения проток зарастает. Сохранение его ведет к серьезным функциональным нарушениям, поскольку происходит смешение венозной и артериальной крови.
При нарушении развития межжелудочковой перегородки (незарощение) возникает трехкамерное сердце.
На определенной стадии развития у эмбриона имеется один общий артериальный ствол, который затем разделяется спиральной перегородкой на аорту и легочный ствол. Если перегородка не развивается, то этот общий ствол сохраняется, что приводит к смешению артериальной и венозной крови.
Такие уродства приводят к смерти.
Если перегородка приобретает не спиральную, а прямую форму, то в этом случае аорта будет отходить от правого желудочка, а легочный ствол от левого (транспозиция аорты).
Небольшие вбросы:
ü Кровеносная система позвоночных развивается из: мезодермального зародышевого листка
ü Впервые кровеносная система появляется у: Кольчатых червей
ü Понятие незамкнутой кровеносной системы следует понимать как: протекание крови по сосудам и полостям тела, биологический регресс у Членистоногих
ü Двукамерное сердце функционирует у: личинок Земноводных, костистых рыб и млекопитающих в раннем эмбриогенезе
ü Трехкамерное сердце функционирует у: половозрелых амфибий, всех Пресмыкающихся
ü Четырехкамерное сердце впервые появляется и функционирует у: плацентарных Млекопитающих, яйцекладущих Млекопитающих и Птиц
ü В раннем эмбриогенезе у человека закладываются жаберные сосуды в количестве: шесть пар
Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 546; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!