Какое сердце у земноводных — подробное описание и характеристика

Содержание

1 Какое сердце у земноводных — подробное описание и характеристика

Сердце лягушки: строение, схема. Сердце земноводных

В наших собственных сердцах есть четыре отдельные камеры. У лягушек, жаб, змей и ящериц – всего три. Сердце позвоночных выполняет функцию перекачивания крови организма по всему телу. Подобные во многих отношениях, эти органы у разных классов позвоночных обладают разным количеством камер. Каковы особенности строения кровеносной системы и сердца лягушки?

Классификация

В зависимости от количества камер сердца позвоночных могут быть классифицированы следующим образом:

Двухкамерное: один атриум и один желудочек (у рыб).
Трехкамерное: два предсердия и один желудочек (у амфибий и рептилий).
Четырехкамерное: два предсердия и два желудочка (у птиц и млекопитающих).

Функции

Что такое сердце и зачем оно нужно? Самой главной его функцией является перекачка крови через систему кровообращения. Поскольку этот орган действительно является просто насосом и не имеет каких-либо других функций, то можно подумать, что у разных животных он они выглядит и функционирует одинаково, но это не так.

Вместо этого природа создает новые формы, поскольку животные эволюционируют и меняют свои потребности. В результате существует множество сердец с точки зрения структуры. Все они выполняют одну и ту же работу, а именно – перекачивают циркулирующую жидкость через систему кровообращения. Давайте рассмотрим различные типы позвоночных сердец и то, как они развивались.

Двухкамерное сердце

У всех позвоночных есть замкнутая система кровообращения с одним центральным сердцем. Самый старый тип – это двухкамерное, которое все еще имеют некоторые современные рыбы. Это очень мускулистый орган, состоящий из одного атриума и одного желудочка. Атриум представляет собой камеру, которая получает кровь, возвращающуюся к сердцу. Желудочек – это полость, которая откачивает кровь из сердца.

Эти два отдела разделены одним односторонним сердечным клапаном. Устройство гарантирует, что кровь перемещается только в одном направлении, из желудочка и в кровеносные сосуды, где делает одну петлю через систему кровообращения. Далее кровь распространяется на жабры (дыхательный орган у рыб), которые берут кислород из окружающей воды. Богатая кислородом кровь затем течет через ткани и, наконец, возвращается к сердцу.

Статья в тему: Когда клест выводит своих птенцов, какая птица откладывает яйца зимой

Трехкамерное сердце

Двухкамерное сердце хорошо служило рыбе в течение очень долгого времени. Но земноводные эволюционировали и вылезли на сушу, и в их системе кровообращения произошли значительные эволюционные изменения. Они развили двойную циркуляцию, и теперь у них есть две отдельные схемы кровотока.

Одна цепь, называемая легочным контуром, приводит к органам дыхания для создания кислородсодержащей крови. В результате двойной циркуляции образуется сердце земноводных трехкамерное, состоящее из двух предсердий и одного желудочка. Вторая схема, называемая системной, переносит насыщенную кислородом кровь в различные ткани тела.

Строение сердца лягушки также предполагает наличие трех камер. Кровь проходит сначала через легочную цепь, где она окисляется, а затем возвращается в сердце через левое предсердие. Далее она входит в левую часть общего желудочка, и оттуда большая часть богатой кислородом крови прокачивается по системной схеме, чтобы распределить кислород в тканях прежде, чем он будет возвращен в правое предсердие.

Затем кровь течет в правую сторону обычного желудочка (до того как она откачивается обратно в легочную цепь). Поскольку желудочек разделяют обе схемы, происходит некоторое смешение богатой кислородом и углекислым газом крови. Однако оно уменьшается благодаря наличию гребня в центре желудочка, который несколько разделяет его левую и правую стороны.

Четырехкамерное сердце

После того, как трехкамерное сердце развивалось, логичным следующим шагом в эволюции было полностью отделить желудочек до двух отдельных камер. Это могло гарантировать, что насыщенная кислородом и богатая углекислым газом кровь из двух контуров не будут смешивается. Эту эволюционную прогрессию между трех- и четырехкамерными сердцами можно наблюдать у разных видов рептилий.

Сердце земноводных и рептилий обычно трехкамерное. У разных видов есть стенки различных размеров, которые частично разделяют желудочек. Единственным исключением являются некоторые виды крокодила, которые имеют полную перегородку. У них образуется четырехкамерный орган, похожий на аналогичную структуру у птиц и млекопитающих, включая людей.

Разные сердца: легочная и системная циркуляция

Кровь содержит много элементов: от питательных веществ до отходов. Одно жизненно важное вещество, кислород, проникает в кровь через жабры или легкие. Для достижения эффективного его использования многие позвоночные имеют два отдельных круга кровообращения: легочный и системный.

Давайте рассмотрим четырехкамерное человеческое сердце. В малом круге этот важный орган посылает кровь в легкие, чтобы забрать кислород. Кровь появляется в правом желудочке. Оттуда она через легочные артерии попадает в легкие. Далее кровь идет через легочные вены и движется в левое предсердие. Затем кровь попадает в левый желудочек, где начинается большой круг кровообращения.

Системная циркуляция – это когда сердце распределяет кислородную кровь по всему телу. Левый желудочек накачивает кровь через аорту – массивную артерию, питающую все части тела. Как только кислород попадает к тканям, кровь возвращается через различные вены. Вся венозная сеть ведет к нижней или верхней полой вене. Эти сосуды идут в правое предсердие сердца. Кровь, обедненная кислородом, возвращается в легкие.

Статья в тему: Кинолог — обязанности, плюсы и минусы профессии

Сохраняя эти два круга циркуляции отдельно, четырехкамерное сердце оптимизирует использование кислорода. Только кровь, богатая кислородом, поступает в организм. Только кровь, содержащая углекислый газ, идет в легкие. Птицы и млекопитающие имеют четыре камеры. Вероятно, такое же строение имели динозавры. Крокодилы и аллигаторы – аналогично, но они могут отключать циркуляцию в легких, когда находятся под водой.

Структура сердца

Сколько камер сердца у лягушки? Этот темно-красный цветной конический мышечный орган расположен по центру в передней части полости тела между двумя легкими. Сердце лягушки трехкамерное. Оно заключено в две мембраны – внутренний эпикард и внешний перикард. Пространство между этими слоями называется перикардиальной полостью. Оно заполнено перикардиальной жидкостью, которая выполняет следующие функции:

защищает сердце от механических повреждений;
создает влажную среду;
поддерживает сердце лягушки в правильном положении.

Внешняя структура

Какова особенность строения сердца озерной лягушки? Внешне оно выглядит как треугольная структура красноватого цвета. Его передний конец широкий, а задний несколько заострен. Передняя часть называется раковиной, тогда как задняя носит название желудочек. Раковины двухкамерные: левое и правое предсердие. Они демаркированы снаружи очень слабым продольным межрисковым углублением. Желудочек является однокамерным. Это самая важная часть сердца. Он имеет коническую форму с толстыми мышечными стенками и четко отделен от предсердий коронарной бороздой.

Внутренняя структура

Что из себя представляет внутренняя схема сердца лягушки? Стенка органа состоит из трех слоев:

наружный эпикард;
средний мезокард;
внутренний эндокард.

Внутреннее сердце является 3-камерным с двумя раковинами и одним желудочком, разделенными между собой перегородкой. Правая раковина больше левой, в ней имеется поперечное овальное отверстие, называемое синуорикулярным. Через него кровь проникает в правую раковину. Отверстие защищено двумя губными заслонками, называемыми сину-аурикулярными клапанами. Они пропускают поток крови вправо, но предотвращают обратное движение крови.

В левом предсердии рядом с перегородкой имеется небольшое отверстие легочной вены, у которой нет клапанов. Левая раковина получает кровь из легких через легочные вены. Желудочек имеет толстую мускулистую и губчатую стенку с многочисленными продольными щелями, отделенными друг от друга мышечными выступами. Обе раковины открываются в одну камеру желудочка с помощью аурикуло-желудочкового отверстия, которое охраняется двумя парами аурикуло-желудочковых клапанов. Клапаны снабжены хордами, которые тянут заслонки назад, чтобы закрыть отверстие и, таким образом, предотвратить обратный поток крови.

Структура и работа сердца лягушки

Сердце земноводных, как и любых других животных – это мышечный орган, который действует как насосная станция. Оно находится по центру в передней области тела. Сердце красноватое по цвету и имеет треугольную форму с широким передним концом. Внешнее и внутренне строение лягушки значительно отличаются от структуры тела других земноводных, однако наблюдается сходство некоторых внутренних органов.

Статья в тему: Сколько ног у муравья

У лягушек есть сердце: взгляд на систему кровообращения

Вы когда-нибудь чувствовали сердцебиение или пульс лягушки? Если посмотреть на схему кровеносной системы этого земноводного, то можно заметить, что его строение значительно отличается от нашего. Дезоксигенированная кровь отправляется в атриум из различных органов тела лягушки через кровеносные сосуды и вены. Она сливается из органов, и таким образом начинается процесс очищения. Кислородная кровь затем поступает из легких и кожи и идет в левое предсердие. Так происходит газовый обмен у большинства земноводных.

Оба предсердия сбрасывают свою кровь в один желудочек, который разделен на две узкие камеры. Благодаря такой системе уменьшается смешивание кислородсодержащей и дезоксигенированной крови. Желудок сжимается, посылая насыщенную O₂ кровь из левого желудочка. Она достигает головы, протекая через сонные артерии. Это почти чистая кровь, которую и получает мозг.

Кровь, проходящая через аортальные арки, смешанная, но в ней все еще много кислорода. Этого достаточно, чтобы снабдить остальную часть тела тем, в чем она нуждается. Внутреннее и внешнее строение лягушки и других амфибий значительно отличаются от подводных обитателей, таких как рыбы, а также от наземных животных, например, млекопитающих.

Возможна ли работа сердца вне организма?

Удивительно, но сердце лягушки будет продолжать биться, даже если его вынуть из организма, и это касается не только земноводных. Причина кроется в самом органе. Там имеется особая проводящая система нервно-мышечных узлов, в которых самопроизвольно возникает импульсное возбуждение, распространяемое от предсердий к желудочкам. Вот почему работа сердца лягушки вне организма продолжается некоторое время после того, как оно было извлечено из тела.

Земноводные

Земноводные (они же амфибии) – первые появившиеся в процессе эволюции наземные позвоночные. При этом они все еще сохраняют тесную связь с водной средой, обычно живя в ней на личиночной стадии. Типичные представители земноводных – лягушки, жабы, тритоны, саламандры. Наиболее разнообразны в тропических лесах, так как там тепло и сыро. Среди амфибий нет морских видов.

Общая характеристика земноводных

Земноводные — это немногочисленная группа животных, насчитывающая около 5000 видов (по другим источникам около 3000). Их разделяют на три отряда: Хвостатые, Бесхвостые, Безногие. Привычные нам лягушки и жабы принадлежат бесхвостым, тритоны — хвостатым.

У амфибий появляются парные пятипалые конечности, представляющие собой многочленные рычаги. Передняя конечность состоит из плеча, предплечья, кисти. Задняя конечность — из бедра, голени, стопы.

У большинства взрослых земноводных в качестве органов дыхания развиваются легкие. Однако они не столь совершенны, как у более высокоорганизованных групп позвоночных. Поэтом в жизнедеятельность амфибий большую роль имеет кожное дыхание.

Появление в процессе эволюции легких сопровождалось появлением второго круга кровообращения и трехкамерного сердца. Хотя есть второй круг кровообращения, из-за трехкамерного сердца не происходит полного разделения венозной и артериальной крови. Поэтому к большинству органов поступает смешанная кровь.

Статья в тему: Топ-5 птиц, первыми прилетающими весной

Глаза имеют не только веки, но и слезные железы для смачивания и очищения.

Появляется среднее ухо с барабанной перепонкой. (У рыб только внутреннее.) Барабанные перепонки видны, находятся по бокам головы позади глаз.

Кожа голая, покрыта слизью, в ней много желез. Не предохраняет от потери воды, поэтому живут близ водоемов. Слизь защищает кожу от высыхания и бактерий. Кожа состоит из эпидермиса и дермы. Через кожу также всасывается вода. Кожные железы многоклеточные, у рыб одноклеточные.

Из-за неполного разделения артериальной и венозной крови, а также несовершенного легочного дыхания обмен веществ у земноводных медленный, как и у рыб. Они также относятся к холоднокровным животным.

Размножаются амфибии в воде. Индивидуальной развитие протекает с превращением (метаморфозом). Личинка лягушек называется головастиком.

Земноводные появились около 350 млн лет назад (в конце девонского периода) от древних кистеперых рыб. Их расцвет произошел 200 млн лет назад, когда Землю покрывали огромные болота.

Опорно-двигательная система земноводных

В скелете земноводных меньше костей, чем у рыб, так как многие кости срастаются, другие же остаются хрящами. Таким образом, их скелет легче, чем у рыб, что важно для обитания в воздушной среде, которая является менее плотной, чем водная.

Мозговой череп срастается с верхними челюстями. Подвижной остается только нижняя челюсть. В черепе сохраняется много хрящей, которые не окостеневают.

Опорно-двигательная система земноводных имеет схожа с таковой рыб, но имеет ряд ключевых прогрессивных отличий. Так, в отличие от рыб, череп и позвоночник подвижно сочленены, что обеспечивает подвижность головы относительно шеи. Впервые появляется шейный отдел позвоночника, состоящий из одного позвонка. Однако подвижность головы не большая, лягушки могут только наклонять голову. Хотя у них и есть шейный позвонок, во внешнем виде тела шеи нет.

У земноводных позвоночник состоит из большего количества отделов, чем у рыб. Если у рыб их только два (туловищный и хвостовой), то у земноводных четыре отдела позвоночника: шейный (1 позвонок), туловищный (7), крестцовый (1), хвостовой (одна хвостовая кость у бесхвостых или ряд отдельных позвонков у хвостатых амфибий). У бесхвостых амфибий происходит срастание хвостовых позвонков в одну кость.

Конечности земноводных сложные. Передние состоят из плеча, предплечья и кисти. Кисть состоит из запястья, пясти и фаланг пальцев. Задние конечности состоят из бедра, голени и стопы. Стопа состоит из предплюсны, плюсны и фаланг пальцев.

Пояса конечностей служат для опорой для скелета конечностей. Пояс передней конечности земноводного состоит из лопатки, ключицы, вороньей кости (коракоида), общей для поясов обеих передних конечностей грудины. Ключицы и коракоиды сращены с грудиной. Из-за отсутствия или недоразвития ребер, пояса лежат в толще мускулатуры и никак опосредовано не прикреплены к позвоночнику.

Пояса задних конечностей состоят из седалищных и подвздошных костей, а также лобковых хрящей. Срастаясь, они сочленяются с боковыми отростками крестцового позвонка.

Статья в тему: Сколько живут вороны в неволе и дикой природе — особенности жизни птиц

Ребра, если есть, короткие, грудной клетки не образуют. У хвостатых амфибий ребра короткие, у бесхвостых их нет.

У бесхвостых земноводных локтевая и лучевая кости срастаются, также срастаются кости голени.

Мышцы земноводных имеют более сложное строение, чем у рыб. Мышцы конечностей и головы специализированы. Мышечные пласты распадаются на отдельные мускулы, которые обеспечивают движение одних частей тела относительно других. Земноводные не только плавают, но и прыгают, ходят, ползают.

Пищеварительная система земноводных

Общий план строения пищеварительной системы земноводных сходен с рыбьей. Однако появляются некоторые новшевства.

Передний коней языка лягушек прирастает к нижней челюсти, а задний остается свободным. Такое строение языка позволяет ловить им добычу.

У земноводных появляются слюнные железы. Их секрет смачивает пищу, но никак не переваривает ее, так как не содержит пищеварительных ферментов. На челюстях бывают конические зубы. Они служат для удержания пищи.

За ротоглоточной полостью находится короткий пищевод, открывающийся в желудок. Здесь пища частично переваривается. Первый отдел тонкого кишечника — двенадцатиперстная кишка. В нее открывается единых проток, куда попадают секреты печени, желчного пузыря и поджелудочной железы. В тонком кишечнике переваривание пищи завершается, и питательные вещества всасываются в кровь.

Непереваренные остатки пищи попадают в толстый кишечник, откуда перемещаются в клоаку, представляющую собой расширение кишечника. В клоаку также открываются протоки выделительной и половой систем. Из нее непереваренные остатки попадают во внешнюю среду. У рыб клоаки нет.

Взрослые земноводные питаются животной пищей, чаще всего различными насекомыми. Головастики питаются планктоном и растительной пищей.

Дыхательная система земноводных

Личинки земноводных (головастики) имеют жабры и один круг кровообращения (как у рыб).

У взрослых земноводных появляются легкие, представляющие собой вытянутые мешочки с тонкими эластичными стенками, имеющими ячеистое строение. В стенках находится сеть капилляров. Дыхательная поверхность легких мала, поэтому в процессе дыхания участвует и голая кожа земноводных. Через нее поступает до 50% кислорода.

Механизм вдоха и выдоха обеспечивается поднятием и опусканием дна ротовой полости. При опускании происходит вдох через ноздри, при поднятии — воздух проталкивается в легкие, при этом ноздри закрыты. Выдох осуществляется также при поднятии дна рта, но при этом ноздри открыты, и воздух выходит через них. Также при выдохе сокращаются брюшные мышцы.

В легких осуществляется газообмен за счет разницы концентраций газов в крови и воздухе.

Легкие земноводных недостаточно хорошо развиты, чтобы полноценно обеспечивать газообмен. Поэтому важно кожное дыхание. Высыхание амфибий может привести к тому, что они задохнутся. Кислород сначала растворяется в покрывающей кожу жидкости, а затем диффундирует в кровь. Углекислый газ также сначала оказывается в жидкости.

У земноводных, в отличие от рыб, носовая полость стала сквозной и используется при дыхании.

Под водой лягушки дышат только кожей.

Кровеносная система земноводных

Появляется второй круг кровообращения. Он проходит через легкие и называется легочным, а также малым кругом кровообращения. Первый круг кровообращения, проходящий через все органы тела, называется большим.

Статья в тему: Что нужно, чтобы поселить в своем жилье домашнего крокодила

Сердце земноводных трехкамерное, состоит из двух предсердий и одного желудочка.

В правое предсердие поступает венозная кровь от органов тела, а также артериальная от кожи. В левое предсердие поступает артериальная кровь от легких. Сосуд, впадающий в левое предсердие, называется легочной веной.

Сокращение предсердий выталкивает кровь в общий желудочек сердца. Здесь кровь частично смешивается.

Из желудочка по отдельным сосудам кровь направляется в легкие, в ткани тела, к голове. В легкие по легочным артериям поступает наиболее венозная кровь из желудочка. К голове же идет почти чистая артериальная. Наиболее смешанная кровь, поступающая в туловище, изливается из желудочка в аорту.

Такое разделение крови достигается особым расположением сосудов, выходящим от распределительной камеры сердца, куда кровь попадает из желудочка. Когда выталкивается первая порция крови, то она заполняет наиболее близкие сосуды. И это кровь наиболее венозная, которая попадает в легочные артерии, идет в легкие и кожу, где обогащается кислородом. Из легких кровь возвращается в левое предсердие. Следующая порция крови — смешанная — попадает в дуги аорты, идущие к органам тела. Наиболее артериальная кровь попадает в дальнюю пару сосудов (сонные артерии) и направляется к голове.

Выделительная система земноводных

Почки у земноводных туловищные, имеют продолговатую форму. Моча поступает в мочеточники, далее по стенке клоаки стекает в мочевой пузырь. Когда мочевой пузырь сокращается, моча изливается в клоаку и далее наружу.

Продуктом выделения является мочевина. Для ее выведения требуется меньше воды, чем для выведения аммиака (который образуется у рыб).

В почечных канальцах почек происходит обратное всасывание воды, что важно для ее сбережения в условиях воздушной среды.

Нервная система и органы чувств земноводных

Ключевых изменений в нервной системе земноводный по-сравнению с рыбами не произошло. Однако передний мозг земноводных сильнее развит и разделен на два полушария. Но у них хуже развит мозжечок, так как амфибиям не надо поддерживать равновесие в воде.

Воздух прозрачнее воды, поэтому ведущая роль у земноводных играет зрение. Они видят дальше рыб, их хрусталик более плоский. Есть веки и мигательные перепонки (или верхнее неподвижное веко и нижнее прозрачное подвижное).

В воздухе звуковые волны распространяются хуже, чем в воде. Поэтому появляется необходимость в среднем ухе, представляющем собой трубочку с барабанной перепонкой (видны как пара тонких круглых пленок позади глаз лягушки). От барабанной перепонки звуковые колебания через слуховую косточку передаются внутреннему уху. Евстахиева труба соединяет полость среднего уха с ротовой полостью. Это позволяет ослаблять перепады давления на барабанную перепонку.

Размножение и развитие земноводных

Лягушки начинают размножаться в возрасте около 3 лет. Оплодотворение наружное.

Яйцеклетки созревают в яичниках и далее попадают в яйцеводы, где покрываются прозрачной слизистой оболочкой. Далее икринки оказываются в клоаке и выводятся наружу.

Самцы выделяют семенную жидкость. У многих лягушек самцы закрепляются на спинах самок и пока самка выметывает икру в течение нескольких дней, поливают ее семенной жидкостью.

Статья в тему: Всё о шиншиллах в домашних условиях: уход и содержание, сколько живут, чем кормить и как часто купать + фото

Земноводные мечут меньше икры, чем рыбы. Гроздья икры прикрепляются к водным растениям или плавают.

Слизистая оболочка икринки в воде сильно разбухает, преломляет солнечный свет и нагревается, что способствует более быстрому развитию зародыша.

В каждой икринке развивается зародыш (у лягушек обычно около 10 дней). Вышедшая из икринки личинка называется головастиком. Он имеет много признаков, схожих с рыбами (двухкамерное сердце и один круг кровообращение, дыхание с помощью жабр, орган боковой линии). Сначала головастик имеет наружные жабры, которые потом становятся внутренними. Появляются задние конечности, потом передние. Появляются легкие и второй круг кровообращения. В конце метаморфоза рассасывается хвост.

Стадия головастика длится обычно несколько месяцев. Головастики питаются растительной пищей.