Дыхательная система млекопитающих: общее о дыхательной системе, особенности воздухоносных путей, легкие, дыхательные движения

Дыхательная система млекопитающих

Общее о дыхательной системе млекопитающих

Что такое дыхательная система?

Благодаря дыхательной системе органы и ткани животного каждую секунду получают атмосферный кислород.

Дыхательную систему млекопитающих образуют легкие и воздухоносные пути. У каждого отдельного животного дыхательная система адаптирована к условиям среды обитания. Ткани легких играю первостепенную роль в процессе усвоения кислорода. В газообмене принимает участие и кожа, но процент используемого кислорода в этом случае равен 1.

Воздух проходит определенный путь через дыхательные пути в кровь:

• носовая полость;
• трахеи;
• бронхи;
• альвеолы;
• кровь.

Особенности воздухоносных путей

Задача дыхательных или воздухоносных путей — обеспечение доставки воздуха к тканям легкого. Передняя часть головы животных оснащена одним специфичным приспособлением, через которые воздух проникает в организм — ноздрями.

Носовая полость состоит из преддверия, дыхательного отдела и отдела обоняния. Преддверие выполняет очистительную функцию: вылавливает крупные частицы пыли, попадающие в носовые проходы вместе с воздухом.

Преддверие наиболее развито среди жителей пустынь и степей, которые относятся к районам с высокой пылевой загрязненностью воздуха. Когда воздух попадает в дыхательные пути, он не только очищается от пыли, но и согревается. Последнее обеспечивается за счет густой сети капилляров, пронизывающих слизистую оболочку носовой полости.

Кроме того, слизь, содержащая различные бактерицидные вещества, обеззараживает воздух. На этом этапе осуществляется первый обмен кислорода в крови. Прежде чем атмосферный воздух достигнет гортани, он должен пройти лабиринт из полостей.

Гортань — следующий за ноздрями этап, который проходит воздух. Гортань характеризуется довольно прочным строением. Основание гортани образуется при помощи перстневидного хряща. Спереди п по бокам гортань образуется при помощи щитовидного хряща. Надгортанник, называемый «хитрым» устройством, закреплен на переднем краю щитовидного хряща: тем самым он прикрывает вход в гортань, когда пища проходит по глотке.

Так же есть своего рода «занавес», который расположен между щитовидным и черпаловидным хрящом — голосовые связки. Они представляют собой складки слизистой оболочки, с помощью которых происходит образование звука. Голосовые связи животных устроены определенным образом: животные могут воспроизводить только звуки низкой частоты. Тем не менее даже так они способны обмениваться друг с другом многочисленной информацией только с помощью звука.

Следующий этап за гортанью — трахея. Она представляет собой длинную трубку, которую образует множество хрящевых колец (они не дают ей спасться). Трахея делится на 2 бронха, каждый их которых считается той же трахеей (но у них меньший размер). Чем глубже бронхи проникают в легкие, тем больше они ветвятся — таким образом формируется бронхиальное дерево.

На конце бронхиол находятся «пузырьки», называемые альвеолами. Внутреннюю поверхность альвеол выстилает дыхательный эпителий, с густой сетью кровеносных сосудов. По этой причине дыхательная поверхность легких способна превышать поверхность тела даже в 100 раз.

Количество альвеол напрямую связано с затратами энергии животным: чем их больше, тем больше затрат.

К примеру, дыхательная поверхность у ленивца в 4 раза меньше, чем у какого-либо хищного животного и равна 28 см/1 грамм массы тела (у хищников 6 см/1 грамм массы тела).

Легкие

Бронхи состоят из множества мелких ответвлений — на их концах образуются альвеолы, имеющие кровеносные сосуды. Основной обмен кислородом между воздухом и кровью происходит именно в альвеолах.

Многие называют дыхательную систему животных совершенной. В том числе и потому, что благодаря ей млекопитающие обеспечивают себе постоянную температуру тела. Также легкие гарантируют постоянный обмен кислорода и углекислого газа. При отсутствии кислорода невозможны различные процессы в организме, такие как пищеварение, синтез белка, синтез АТФ, окисление веществ.

Дыхательные движения

Минимально необходимые дыхательные движения, обеспечивающие попадание воздуха в легкие — вдох и выдох. Всасывание воздуха через ноздри связано с активизацией целой группы мышц, движение которых и дает возможность совершить это действие.

Дыхательная система у млекопитающих — это два механизма дыхания: реберное и диафрагмальное.

При реберном дыхании происходит изменение объема грудной клетки (визуально заметное) за счет реберной мускулатуры. При диафрагмальном дыхании именно диафрагма меняет объем грудной клетки. Животные успешно комбинируют оба типа дыхания. То, какой из двух вариантов используется животным чаще, обусловлено его образом жизни.

Число вдохов в минуту у мелких животных (они отличаются высоким уровнем метаболизма) и крупных различается:

• лошадь делает от 8 до 17 вдохов в минуту;
• крыса делает от 100 до 140 вдохов в минуту;
• мышь делает до 200 вдохов в минуту.

Животные дышат чаще во время движения. Важно отметить, что дыхательные процессы принимают участие в терморегуляции. Среди хищников часто встречается полипное дыхание (частое и неглубокое), благодаря которому увеличивается испарение с поверхности дыхательных путей — а это способствует потере тепла. И наоборот: глубокое дыхание позволяет при низких температурах увеличить теплопродукцию (потому что усиливает газообмен в легких).

Дыхание китообразных

Самый большой объем легких в мире — у китов и китообразных. Это позволяет им находиться в воде до полутора часов. При этом легкие китов отличаются высокой эластичностью. Всего за один вдох они могут обновить до 90% воздуха. Для сравнения, человек за один вдох обновляет всего 15% воздуха.

Также у китов есть еще одно важное приспособление, необходимое им для глубоководного плавания — биохимическое. В мышцах китов содержится очень много миоглобина (аналог гемоглобина). Его действие схоже с гемоглобином: соединяясь с кислородом, он формирует необходимый для животного кислородный запас.

Ластоногие, которые являются родственниками китообразных, обладают таким же приспособлением. Но в виду небольших размеров они не могут нырять глубоко и надолго. В лучшем случае они могут находиться под водой до 20 минут.