Транспорт у растений. Общие особенности кровеносной системы

КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА, совокупность органов и структур животных и человека, участвующих в кровообращении. В ходе эволюции кровеносная система сформировалась (независимо у разных групп животных) из щелевидных полостей в паренхиме, заполнявшей у низших многоклеточных (например, плоские черви) первичную полость тела. Различают незамкнутую и замкнутую кровеносную систему. Первая образована различными сосудами, которые прерываются лишёнными собственных стенок полостями - лакунами или синусами; при этом кровь, называемая в этом случае гемолимфой, вступает в непосредственное соприкосновение со всеми тканями тела (в том числе у плеченогих, иглокожих, членистоногих полухордовых, оболочников). В замкнутой кровеносной системе кровь циркулирует в обладающих собственными стенками сосудах.

У примитивных червей движение крови обеспечивается сокращениями мускулатуры стенки тела (так называемого кожно-мышечного мешка); у других групп в различных сосудах, снабжённых мускульными стенками, дифференцируются пульсирующие участки («сердца»). На основе одного из таких участков у наиболее высокоорганизованных животных формируется специальный пульсирующий орган - сердце. У разных групп беспозвоночных оно развивается на спинной стороне тела, у позвоночных - на брюшной. Кровеносные сосуды, несущие кровь от сердца, называются артериями, а приносящие кровь к сердцу - венами. В замкнутой кровеносной системе крупные артерии последовательно разделяются на всё более мелкие, вплоть до тонких артериол, которые распадаются на капилляры, формирующие в различных тканях обширную сеть. Из неё кровь поступает в тонкие венулы; соединяясь друг с другом, они постепенно образуют более крупные вены. Кровь называют артериальной, если она обогащена О 2 в органах дыхания, обеднённую кислородом после прохождения через капиллярные сети других органов - венозной.

Наиболее простым типом замкнутой кровеносной системы обладают немертины (2 или 3 продольных кровеносных сосуда соединены друг с другом перемычками). У многих из них кровообращение не упорядочено: кровь передвигается по сосудам вперёд и назад при сокращениях мышц тела. У так называемых гоплонемертин стенки сосудов приобрели сократимость; кровь по срединному спинному сосуду течёт вперёд, а по двум боковым - назад. В замкнутой кровеносной системе кольчатых червей спинной и брюшной продольные сосуды соединены сосудистыми дугами, проходящими в перегородках между сегментами тела. От них отходят артерии к боковым придаткам тела (параподиям) и жабрам; движение крови обеспечивается пульсацией стенок некоторых сосудов; по спинному сосуду кровь течёт вперёд, по брюшному - назад.

У членистоногих, плеченогих и моллюсков появляется сердце. В ходе эволюции кровеносная система у членистоногих утрачивает замкнутость: гемолимфа из артерий попадает в систему лакун и синусов и возвращается в сердце через отверстия в его стенках (остии), снабжённые клапанами, которые препятствуют её обратному движению. В наибольшей степени это выражено у насекомых, что связано с усиленным развитием у них трахейной системы, осуществляющей транспорт О 2 и СО 2 . У моллюсков наблюдаются все переходы от незамкнутой к почти замкнутой (головоногие) кровеносной системе, происходит усиление функции сердца; оно имеет предсердия, в которые у некоторых групп впадают вены, собирающие гемолимфу из периферических синусов. У головоногих моллюсков формируется кровеносная система, включающая капиллярные сети, а сердце дополнено пульсирующими сосудами в основаниях жабр (так называемыми жаберными сердцами).

Значительного совершенства достигает кровеносная система в ходе эволюции хордовых. У бесчерепных (ланцетники) роль сердца выполняет проходящий под глоткой пульсирующий продольный сосуд - брюшная аорта. От неё отходят жаберные артерии, располагающиеся в перегородках между жаберными щелями. Обогащённая О 2 кровь попадает в спинную аорту и отходящие от неё артерии к различным органам. К головному концу тела кровь поступает от передних жаберных артерий через сонные артерии. Из капиллярных сетей кровь собирается в вены, важнейшие из которых - продольные парные передние (от головного конца тела) и задние (от области позади глотки) кардинальные вены, впадающие в кювьеровы протоки (через них кровь поступает в брюшную аорту). Туда же впадает печёночная вена, выносящая кровь из капиллярной сети воротной системы печени. У позвоночных из задней части брюшной аорты формируется сердце, которое у круглоротых и рыб включает венозную пазуху, предсердие, желудочек и артериальный конус. У круглоротых кровеносная система ещё незамкнутая: жабры окружены околожаберными синусами. У всех остальных позвоночных кровеносная система замкнутая; её дополняет незамкнутая лимфатическая система. У большинства рыб артериальная кровь от жабр поступает в сонные артерии и спинную аорту, а сердце получает венозную кровь из капиллярных сетей головы и органов тела.

У древних кистепёрых рыб развились дополнительные органы дыхания - лёгкие, позволяющие дышать атмосферным воздухом при дефиците О 2 , растворённого в воде. Появляется дополнительный малый (лёгочный) круг кровообращения: лёгкие получают венозную кровь через лёгочные артерии (возникли из задней пары жаберных артерий) и возвращают насыщенную О 2 артериальную кровь по лёгочным венам в обособившееся левое предсердие. Левая половина сердца становится артериальной, а правая по-прежнему получает венозную кровь от остальных органов тела. В сердце формируется система внутренних перегородок и клапанов, распределяющих кровь таким образом, что артериальная кровь от левого предсердия (из лёгких) попадает преимущественно в сонные артерии и идёт к голове (головной мозг наиболее чувствителен к дефициту кислорода), а венозная - от правого предсердия в жабры и в лёгкие.

У наземных позвоночных произошли дальнейшие перестройки кровеносной системы. Сердце земноводных разделено на венозную пазуху, впадающую в правое предсердие, левое предсердие, общий желудочек и артериальный конус. Утрата жабр привела к редукции брюшной аорты; жаберные артерии вошли в состав сонных артерий, дуг аорты и лёгочных артерий, начинающихся от артериального конуса. Дуги аорты образуют спинную аорту. В венозной системе редуцируются задние кардинальные вены, функционально заменившиеся непарной задней полой веной. Передние кардинальные вены получили название верхних (внутренних) яремных, а кювьеровы протоки - передних полых вен. У земноводных важным дополнительным органом дыхания являются кожные покровы, артериальная кровь от которых попадает через полые вены в венозный синус и затем в правое предсердие, а артериальная кровь от лёгких через лёгочные вены - в левое предсердие. Артериальная кровь от обоих органов дыхания смешивается с венозной в общем желудочке сердца.

У пресмыкающихся с усовершенствованием механизма вентиляции лёгких пропала необходимость в кожном дыхании. У большинства из них венозная пазуха и артериальный конус редуцировались; сердце состоит из двух предсердий и желудочка, в котором имеется внутренняя, обычно неполная (за исключением крокодилов) перегородка, позволяющая частично разделять потоки артериальной и венозной крови, поступающей из левого и правого предсердий, и перераспределять их в соответствии с физиологическими потребностями. Пресмыкающиеся сохраняют 2 дуги аорты, из которых правая получает артериальную кровь, а левая - смешанную; в лёгочную артерию поступает венозная кровь.

У птиц и млекопитающих полное разделение желудочка сердца привело к образованию четырёх камер: левые и правые предсердия и желудочки. Единственная сохранившаяся дуга аорты (у птиц правая, у млекопитающих и человека левая) начинается от левого желудочка, переходит в сонные и подключичные артерии и в спинную аорту. От правого желудочка начинается общая лёгочная артерия. Редуцируется воротная система почек, имевшаяся у большинства примитивных позвоночных (кроме круглоротых). Все эти изменения кровеносной системы способствовали существенному повышению общего уровня обмена веществ организма у птиц и млекопитающих.

Лит.: Татаринов Л. П. Эволюция аппарата разделения токов крови в сердце позвоночных // Зоологический журнал. 1960. Т. 39. Вып. 8; Беклемишев В. Н. Основы сравнительной анатомии беспозвоночных. 3-е изд. М., 1964. Т. 2; Ромер А., Парсонс Т. Анатомия позвоночных. М., 1992. Т. 2.

У многих беспозвоночных имеются хорошо развитые системы кровообращения (кровеносные системы). Известны два их типа: незамкнутая (открытая ) и замкну-тая .

При незамкнутой системе, которую мы видим у моллюсков , чле-нистоногих и иглокожих, циркуляция происходит в полости тела (це-ломе, или гемоцеле). У животных, имеющих замкнутую систему цир-куляции, кровь течет по сосудам со стенками и в полость тела из них не выходит. Для обеих систем необходи-мы пропульсаторные орга-ны — мышечные насосы, обычно называемые сердца-ми или сердечными трубка-ми.

Ответить на вопрос, какой тип кровеносной системы является бо-лее эффективным, непросто. При незамкнутой системе кровь течет медленнее, но зато она непосредственно соприкасается с клетками ок-ружающих тканей, поскольку их не разделяют стенки сосудов. Но замкнутая кровеносная система более динамична, через обширную сеть капилляров она контактирует с большим количеством клеток, чем незамкнутая. У последней есть еще одна важная функция: она играет роль гидростатического скелета.

Замкнутая кровеносная система

В замкнутой кровенос-ной системе дождевого чер-вя , которую можно взять в качестве примера (рис. 9), различают два крупных со-суда — спинной и брюшной, проходящих над и под киш-кой. По спинному сосуду кровь движется сзади напе-ред, по брюшному — спереди назад. В каждом сегменте червя продольные сосуды соединяются кольцевыми сосудами. Все со-суды, кроме брюшного, способны к сокращению своих стенок за счет одевающих их мышц. Эти пульсирующие сосуды получили название сердец . Они сокращаются последовательно, и этот процесс напомина-ет перистальтику кишечника, по которому проходит пища. Крупные сосуды с толстыми мышечными стенками называются артериями . Они дихотомически ветвятся, разделяясь на все более мелкие сосуды с тонкими стенками. В конце концов, ветвление приводит к образованию мельчайших капилляров, стенки которых состоят из одного слоя кле-ток. Через капилляры осуществляются диффузия мелких молекул и выход клеточных элементов крови, которые затем могут тем же путем возвращаться в кровяное русло. Общая поверхность капилляров ог-ромна. Концевые сосудики-капилляры, объединяясь друг с другом, обра-зуют мелкие сосуды-венулы, а те в свою очередь более крупные вены. Эти вены входят в сердечный сосуд и соединяются там с артериаль-ными стволами. Таким образом, кровь течет по кругам. Богатое спле-тение сосудов одевает снаружи кишечник в виде муфты. Это позволя-ет продуктам пищеварения беспрепятственно попадать в кровь и раз-носиться по всему организму животного. Кровь движется благодаря сократимости отдельных участков спинного, а у дождевого червя — и кольцевых сосудов. В данном случае единого сердца нет.

Незамкнутая (открытая) кровеносная система

Многие беспозвоночные имеют другой тип кровеносной системы — незамкнутую или открытую . Она характерна для членистоногих, мол-люсков (кроме головоногих), иглокожих. У моллюсков есть сердце, как правило, состоящее из желудочка и предсердия, имеются крупные сосуды, но капилляров нет. Конечные разветвления сосудов открыва-ются в полость тела — щелевидные просветы ткани (синусы и лакуны), а из них кровь или, точнее, гемолимфа, засасывается конечными раз-ветвлениями венозных сосудов. Существует определенная корреляция между сложностью кровеносной системы и величиной тела.

У членистоногих, с их незамкнутой кровеносной системой, кровь, или гемолимфа, заполняет полость тела и промежутки между органа-ми, которые она омывает, и лишь частично заключена в пропульсаторный орган — спинной сосуд. Это трубка, одетая мышцами и подве-шенная на коротких тяжах к спинной стенке тела. Сосуд подразделя-ется на заднюю часть — сердце, состоящее из способных к пульсации камер, и переднюю — трубчатую аорту, в которой нет камер. Камеры сердца имеют пару боковых отверстий — остий, снабженных клапана-ми, открывающимися внутрь. Через остии кровь из полости тела вса-сывается в камеры. Между камерами тоже есть клапаны. Задний ко-нец сердца обычно замкнут, передний конец аорты открыт. С ниж-ней стенкой сердца связаны особые крыловидные мышцы (рис. 10). Они расположены посегментно, и их волокна прикрепляются к стенке сердца. Материал с сайта

Кровь движется по спинному сосуду сзади наперед благодаря по-следовательной пульсации камер сердца и работе мышц. При расши-рении камеры (стадия диастолы) кровь входит в нее через остии, а при сокращении (стадия систолы) создающееся кровяное давление рас-крывает передние клапаны, смыкает задние и движет кровь вперед. Аорта достигает головы, где обрывается отверстием, через которое кровь вытекает в полость тела. Здесь она движется спереди назад и за-тем снова поступает в сердце. Дополнительные «сердца» в виде ампул нередко расположены в придатках тела насекомых — усиках, ногах и крыльях.

Только у насекомых незамкнутая кровеносная система не исполь-зуется для транспорта кислорода. Вместо этого у них сформировалась трахейная система органов дыхания, которая по-зволяет доставлять газообразный кислород ко всем тканям, в которых идут процессы обмена веществ .

На этой странице материал по темам:

У просто организованных животных , таких как кишечнополостные и плоские черви, отсутствуют специализированные системы внутреннего транспорта и распределения веществ. Эти животные характеризуются высоким отношением площади поверхности тела к его объему, и газообмен через наружные покровы вполне обеспечивает их потребности, тем более, что интенсивность метаболизма на этой эволюционной ступени низка. Расстояния, которые вещества проходят внутри тела, также невелики, поэтому они вполне могут перемещаться с помощью диффузии или с током цитоплазмы.

По мере увеличения размеров и сложности организации животных возрастают количества веществ, поступающих в организм и подлежащих выводу из него. Возрастают также и расстояния, которые эти вещества должны преодолевать внутри тела, в связи с чем возникает необходимость в более эффективном способе их транспортировки. Таким способом становится перенос их с током жидкости, или перенос по механизму объемного потока. Существуют две циркуляторные системы, обеспечивающие транспорт веществ между различными частями организма, а именно кровеносная (сердечно-сосудистая) и лимфатическая. Сосудистыми эти системы называют потому, что кровь или лимфа хотя бы часть своего пути проходит внутри специализированных трубчатых структур - сосудов.

Общие особенности кровеносной системы

Функция кровеносной системы - поддержание быстрого объемного потока веществ между частями тела на расстояниях, слишком больших для транспорта по механизму диффузии. По достижении места своего назначения вещества должны быть способны проникать через стенки сосудов в соответствующие органы или ткани. Сходным образом вещества, продуцируемые этими органами или тканями, также должны поступать в циркуляторную систему. Иными словами, с системой транспорта веществ по механизму объемного потока связаны специализированные обменные системы.

Любая кровеносная система состоит из трех основных компонентов:
1) циркулирующей жидкости (крови);
2) сократимого органа, функционирующего как насос и перекачивающего жидкость по всему телу; эту роль играют либо специализированные сосуды, либо сердце;
3) трубок, или сосудов, по которым движется жидкость.

У животных известны кровеносные системы двух типов - незамкнутые (лакунарные) и замкнутые.

НЕЗАМКНУТАЯ КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА (у большей части членистоногих, у некоторых головоногих молюсков и др.). Сердце выталкивает кровь в аорту, которая разветвляется на несколько артерий. Они открываются в полости между внутренними органами, называемые в совокупности гемоцелем. Таким образом, кровь не остается постоянно в сосудах, откуда и само название системы - незамкнутая. Кровь медленно движется по гемоцелю под низким давлением, омывая окружающие ткани, и постепенно собирается назад в сердце непосредственно через отверстия в нем или открытые на концах вены. Распределение крови по разным частям тела регулируется слабо.

ЗАМКНУТАЯ КРОВЕНОСНАЯ СИСТЕМА (у иглокожих, большей части головоногих моллюсков, кольчатых червей, позвоночных, в том числе и у человека). Кровеносная система этого типа характеризуется следующими признаками.
1. Кровь остается внутри сердца и сосудов и не вступает в непосредственный контакт с тканями тела.
2. Кровь течет быстро и поступает ко всем частям тела и назад в сердце под сравнительно высоким давлением.
3. Распределение крови по разным органам регулируется в зависимости от их потребностей.
4. Поступление веществ в систему и их выход из нее осуществляется только через стенки сосудов.

Кровеносные сосуды называют по-разному в зависимости от их строения и функции. Сосуды, по которым кровь течет от сердца, носят название артерии. Артерии разветвляются на более мелкие артериолы, а те, в свою очередь многократно ветвясь, образуют густую сеть микроскопических капилляров, пронизывающую почти все ткани организма. Именно здесь происходит обмен веществами между кровью и другими тканями.

Соединяясь внутри органа или ткани, капилляры образуют венулы , с которых начинается путь крови к сердцу; сливаясь друг с другом, венулы формируют все более крупные вены. В конечном итоге вся кровь по главным венам возвращается в сердце. Строение сосудов каждого из этих типов подробно обсуждается в статье.

- Вернуться в оглавление раздела " "

Именно из курса биологии мы помним о замкнутой и незамкнутой кровеносной системе. А ведь именно ей обязаны живые существа координированным движением крови по организму, что обеспечивает тем самым полноценную жизнедеятельность. Доставка тепла и полезных веществ ко всем органам человеческого организма, без которых невозможно существование, - это тоже заслуга нормально циркулирующей крови. Без нее не было бы влияющих на скорость метаболизма обменных процессов.

Незамкнутая кровеносная система

Этот тип кровообращения характерен для простейших беспозвоночных, иглокожих, членистоногих и плеченогих моллюсков, а также полухордовых.

У них доставка кислорода и жизненно полезных элементов осуществляется с помощью диффузных токов. У некоторых живых существ появляются пути для прохождения крови. Именно так и возникают имеющие довольно примитивный вид сосуды, прерываемые щелевидными пространствами, которые именуются синусами или лакунами.

Отличительной особенностью незамкнутой кровеносной системы является слишком низкая скорость движения по отношению к большому объему крови. Она медленно, под низким давлением движется между тканями, а потом через открытые окончания венозных сосудов опять собирается к сердцу. Медленная циркуляция гемолимфы приводит к пассивному дыханию и плохому обеспечению организма кислородом.

У членистоногих незамкнутая кровеносная система предназначена для транспорта к органам питательных веществ, а также удаления продуктов жизнедеятельности. Движение крови обеспечивается сокращениями сердца, которое находится в заднем участке аорты (спинного сосуда). Она, в свою очередь, разветвляется на артерии, кровь из которых изливается на омываемые внутренние органы и открытые полости. Считается, что эта система кровотока несовершенна, в отличие от той, которую имеют млекопитающие и птицы.

Замкнутая кровеносная система

Этот тип кровотока может состоять из одного либо двух кругов - большого и малого. Циркулируя по ним, кровь периодически может изменять свой состав и становиться то венозной, то артериальной.

В данной системе метаболизм проходит только через сосудистые стенки, а заключенная в них кровь не контактирует с тканями тела. Такой тип характерен для человека, других позвоночных, некоторых иных групп животных и кольчатых червей. У первых ток крови происходит благодаря хорошо развитому мышечному сердцу. Его сокращения осуществляются автоматически, но возможно регулирование и центральной нервной системой.

Преимущества замкнутой системы крови

Такой тип характеризуется довольно высоким давлением. В отличие от незамкнутой кровеносной системы, скорость движения крови по сосудам здесь гораздо быстрее. При этом время одного оборота у всех организмов разное - у кого-то двадцать минут, а у кого-то кровь делает оборот за шестнадцать секунд.

Имеется несколько факторов, которые способствуют циркуляции крови по организму. К ним относятся имеющееся в сосудах давление и разница между ними, совершаемые во время дыхания движения, сокращения мышц скелета.

Пульс

Является одной из основных характеристик сердца. При данном явлении периодическое расширение артерий совпадает с сокращением сердечной мышцы. Частота пульса зависит от большого количества причин: эмоциональные и физические нагрузки, температура тела, избыточные килограммы. Согласно общепринятым нормам, частота пульсации взрослого человека не должна превышать восьмидесяти ударов в минуту.

В том случае, если при измерении выявились какие-либо отклонения - это повод призадуматься о наличии заболеваний сердца и нанести визит специалисту. А мнение некомпетентных родственников и соседей в этом случае нужно проигнорировать.

В состав любой циркуляторной системы должны входить циркулирующая жидкость (кровь , лимфа , гемолимфа), сосуды, по которым переносится жидкость, (или участки полости тела) и пульсирующий орган, обеспечивающий движение жидкости по всему телу (таким органом обычно бывает сердце). Кровеносные сосуды делятся на артерии , по которым кровь идёт от сердца, и вены , по которым кровь возвращается к сердцу. Стенки кровеносных сосудов у млекопитающих состоят из трёх слоёв тканей: плоского эндотелия, гладкой мускулатуры и наружных коллагеновых волокон. Артерии и вены в органах разветвляются на более мелкие сосуды – артериолы и венулы , а те, в свою очередь, ветвятся на микроскопические капилляры , проходящие между клетками практически всех тканей. В описанной системе кровь на всём пути заключена в сосуды и не вступает в контакт с тканями тела, обмен веществ осуществляется только через стенки сосудов. Такая система называется замкнутой , она имеется у кольчатых червей , позвоночных и некоторых других групп животных.

В незамкнутой кровеносной системе артерии открываются в систему полостей, образующих гемоцель . Кровь медленно движется между тканями под низким давлением и вновь собирается к сердцу через открытые концы венозных сосудов. В отличие от замкнутой системы, здесь распределение крови между тканями практически не регулируется. Незамкнутая система существует, например, у членистоногих .

Хорошо развитой замкнутой кровеносной системой обладают кольчатые черви. Периодические сокращения спинного сосуда гонят кровь к переднему концу животного; движению крови в обратном направлении препятствует серия клапанов. Пять пар пульсирующих «ложных» сердец соединяют спинной сосуд с брюшным; сердечные клапаны пропускают кровь только в сторону брюшного сосуда. Пройдя по брюшному сосуду, кровь попадает в органы тела; в конце концов, она снова собирается в спинном сосуде. Кровь кольчатых червей разносит по телу кислород и питательные вещества, забирает углекислоту и метаболические отходы.

Кровеносная система членистоногих незамкнутая. Она предназначена для транспорта питательных веществ к органам и удаления продуктов жизнедеятельности (напомним, что газообмен у этого типа животных осуществляется через трахеи). Кровь идёт по спинному сосуду – аорте; движение обеспечивается сокращениями сердца, находящегося в заднем участке спинного сосуда. Аорта разветвляется на артерии, из которых кровь изливается в открытые полости и омывает внутренние органы.

У позвоночных ток крови обеспечивается сокращениями хорошо развитого мышечного сердца. Обратному ходу крови препятствует система сердечных клапанов. Сокращения сердца происходят автоматически, но могут регулироваться центральной нервной системой.

У рыб кровь, совершая в теле полный круг, проходит через сердце только один раз; говорят, что у них имеется один круг кровообращения. При сокращении сердца кровь выталкивается в брюшную аорту. Жаберные артерии приносят бедную кислородом кровь к жабрам, где она в тончайших капиллярах насыщается кислородом. От выносящих жаберных артерий кровь поступает в наджаберные артерии, а оттуда переходит в спинную аорту. Отходящие вперёд от спинной аорты сонные артерии несут кровь к голове; многочисленные артерии, отходящие от спинной аорты в задней части тела, снабжают кровью внутренние органы.