§14. Еволюція кровоносної системи

До змісту

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

Навіщо нам така складна система? Чи надає вона людині якихось переваг порівняно, наприклад, із рибами, у яких лише одне передсердя й один шлуночок?

Така складна, чотирикамерна будова серця потрібна людині для того, щоб повністю розділити потоки артеріальної та венозної крові. Це надає величезні переваги порівняно з рибами.

У риб серце двокамерне, і кров у ньому не розділяється. Воно виштовхує венозну кров до зябер, де вона насичується киснем і вже звідти, під меншим тиском, іде до органів.

У людини ж, як і в інших ссавців, є два кола кровообігу. Завдяки чотирикамерному серцю венозна кров не змішується з артеріальною. Серце спочатку відправляє венозну кров у легені (мале коло), а потім, отримавши назад уже насичену киснем артеріальну кров, потужно виштовхує її у велике коло до всіх органів тіла.

Така ефективна система дозволяє постачати органам значно більше кисню, що забезпечує високий рівень метаболізму. Саме це дало змогу ссавцям і птахам стати теплокровними, тобто підтримувати постійну температуру тіла, і вести дуже активний спосіб життя.

Відкритий мікрофон

Замкненою чи незамкненою є кровоносна система в людини?

Кровоносна система в людини є замкненою. Це означає, що кров циркулює лише по судинах, які утворюють замкнене коло, і не виливається в порожнини тіла.

Відкритий мікрофон

Скільки кіл кровообігу в дощового черв’яка?

У дощового черв’яка одне коло кровообігу. Кров рухається по замкненій системі судин: від спинної судини через кільцеві «серця» до черевної, а потім по ній розноситься до органів і повертається назад у спинну судину.

Як сегментарна будова тіла кільчастих червів впливає на будову кровоносної системи?

Сегментарна будова тіла відбивається на кровоносній системі. Вона складається з двох головних судин (спинної та черевної), які проходять уздовж усього тіла, і з’єднані між собою кільцевими судинами в багатьох сегментах.

Чи мають судини дощового черв’яка м’язовий шар?

Так, деякі судини дощового черв’яка мають м’язовий шар. Наприклад м’язи спинної судини штовхають кров, а п’ять пар кільцевих судин можуть пульсувати, виконуючи функцію сердець.

Відкритий мікрофон

У равликів немає капілярів. Як ви вважаєте, чому?

У равликів, як і в інших молюсків, незамкнена кровоносна система. Це означає, що їхня кров, яка називається гемолімфа, виливається з судин у порожнини тіла й омиває внутрішні органи напряму. Капіляри потрібні в замкненій системі для того, щоб кров доходила до кожної клітини, але в незамкненій системі ця функція виконується без них.

Чи є капіляри в комах?

Ні, у комах, як у представників членистоногих, також незамкнена кровоносна система, тому в них немає капілярів.

Які особливості будови комах зумовлюють те, що їхня гемолімфа безбарвна? Поясніть свою відповідь.

Гемолімфа комах безбарвна, тому що вона не виконує функцію транспортування кисню. У багатьох тварин кров має колір через наявність спеціальних дихальних білків (наприклад, гемоглобіну в нас або гемоціаніну в раків), які містять метали й переносять кисень. Оскільки гемолімфа комах не переносить кисень, у ній немає цих забарвлених білків, і тому вона залишається безбарвною. Дихають комахи за допомогою спеціальної системи трубочок — трахей, які доставляють кисень безпосередньо до клітин тіла.

Відкритий мікрофон

Науковці вважають, що вимерлі динозаври мали чотирикамерне серце. Як можна обґрунтувати таке припущення?

Таке припущення можна обґрунтувати кількома фактами:

• Активний спосіб життя: Багато динозаврів були величезними та, ймовірно, вели активний спосіб життя. Для підтримки такого високого рівня метаболізму необхідна дуже ефективна кровоносна система, яка може забезпечити органи великою кількістю кисню, що можливо лише за наявності чотирикамерного серця і повного розділення крові.
• Родинні зв’язки: Сучасні нащадки динозаврів — птахи, а також найближчі живі родичі — крокодили, мають саме чотирикамерне серце. Це свідчить про те, що ця ознака, ймовірно, була і в їхніх спільних предків, до яких належали й динозаври.

Запитання і завдання

1. Чи є незамкнена кровоносна система ефективнішою за замкнену? Наведіть аргументи.

Ні, замкнена кровоносна система є значно ефективнішою. Аргументи на користь цього такі:

• Швидкість і тиск: У замкненій системі кров рухається по судинах під вищим тиском, що забезпечує швидший транспорт речовин і кисню.
• Адресна доставка: Кров цілеспрямовано доставляється до конкретних органів і тканин через розгалужену мережу капілярів, що робить обмін речовин ефективнішим.
• Еволюційна перевага: Найбільш високоорганізовані та активні тварини, як-от хребетні (включно з птахами й ссавцями), мають саме замкнену систему, що дозволило їм досягти великих розмірів та високого рівня метаболізму.

2. Амфібії були першими хребетними, що вийшли на суходіл. Їхня кровоносна система адаптувалася до нових умов існування, але залишилася недосконалою. Користуючись мал. 14.4 і таблицею 4, поясніть, у чому ця недосконалість.

Недосконалість кровоносної системи амфібій полягає в тому, що вони мають трикамерне серце з одним шлуночком. Через це в шлуночку відбувається змішування артеріальної крові, що йде від легень, і венозної крові, що надходить від інших органів тіла. В результаті до всіх органів (окрім легень) надходить не чиста артеріальна кров, а змішана, яка містить менше кисню. Це обмежує рівень обміну речовин у цих тварин.

3. Проаналізуйте інформацію в таблиці 4 і на мал. 14.4. Зробіть порівняльну характеристику будови кровоносної системи: а) риб і амфібій; б) плазунів і ссавців, в) птахів і ссавців. Поясніть, чим були зумовлені еволюційні зміни. Яку перевагу вони надали?

а) Порівняльна характеристика кровоносної системи риб і амфібій

Риби: Мають двокамерне серце (одне передсердя та один шлуночок) і одне коло кровообігу. Серце перекачує тільки венозну кров, яка надходить до зябер, там насичується киснем і вже артеріальною розноситься по тілу.

Амфібії: У них з’являється трикамерне серце (два передсердя й один шлуночок) та два кола кровообігу (велике і мале). У правому передсерді збирається венозна кров від органів, а в лівому — артеріальна від легень. У шлуночку кров частково змішується, тому до органів надходить змішана кров.

Еволюційні зміни та переваги: Головною зміною став перехід від одного до двох кіл кровообігу і поява трикамерного серця. Це було зумовлено виходом тварин на суходіл і розвитком легеневого дихання. Перевага полягала в ефективнішому насиченні крові киснем у легенях.

б) Порівняльна характеристика кровоносної системи плазунів і ссавців

Плазуни: Більшість має трикамерне серце, але в шлуночку з’являється неповна перегородка, яка частково перешкоджає змішуванню артеріальної та венозної крові (у крокодилів серце вже чотирикамерне). Також мають два кола кровообігу.

Ссавці: Мають чотирикамерне серце (два передсердя і два шлуночки) з повною перегородкою між шлуночками. Це забезпечує повне розділення артеріальної та венозної крові у двох колах кровообігу. До органів тіла постачається виключно артеріальна кров.

Еволюційні зміни та переваги: Розвиток повної перегородки в серці. Це дало величезну перевагу: повне розділення кровотоків дозволило постачати до органів кров, максимально насичену киснем. Це, своєю чергою, забезпечило високий рівень метаболізму і теплокровність, тобто здатність підтримувати постійну температуру тіла.

в) Порівняльна характеристика кровоносної системи птахів і ссавців

Птахи і ссавці: Кровоносні системи обох класів дуже схожі й найбільш досконалі. І в птахів, і в ссавців є чотирикамерне серце і два кола кровообігу з повним розділенням артеріальної та венозної крові.

Відмінність: Єдина суттєва відмінність полягає в тому, що у птахів розвинулася і збереглася права дуга аорти, а у ссавців — ліва.

Еволюційні зміни та переваги: Формування чотирикамерного серця у птахів та ссавців відбувалося незалежно, але привело до однакового результату. Ці зміни були зумовлені потребою у високому рівні обміну речовин для польоту (у птахів) та активного способу життя. Перевага такої досконалої системи — найефективніше забезпечення тканин киснем, що дозволило розвинути теплокровність і вести дуже активний спосіб життя.

4. У деяких рептилій стать ембріонів визначається температурою навколишнього середовища… Але в птахів і ссавців подібної залежності… немає. Як ви вважаєте, чому так?

Це пов’язано з тим, що птахи та ссавці є теплокровними тваринами. Вони підтримують постійну температуру свого тіла. Тому ембріон, який розвивається або в тілі матері (у ссавців), або в яйці, яке батьки постійно висиджують (у птахів), перебуває в стабільних температурних умовах. У холоднокровних рептилій температура тіла залежить від середовища, тому температура інкубації яєць може коливатися, що й стало еволюційним механізмом визначення статі.