06. Кровеносная система

Цель этого урока — рассмотреть строение кровеносной системы многоклеточных животных и состав крови на примере позвоночных. Чтобы всосавшиеся в кишечнике питательные вещества и полученный в органах дыхания кислород достигли каждой клетки крупного многоклеточного организма, необходима некая транспортная система, как правило, это и есть кровеносная система.

Кровеносная система животных — система сосудов и полостей, по которым циркулирует кровь или гемолимфа. Она обеспечивает транспорт питательных веществ, газов и метаболитов по организму. 

Кровеносная система беспозвоночных

О кровеносной системе у простейших не может идти и речи, каждая активная клетка простейшего контактирует с окружающей средой. Примерно так же состоит ситуация у губок, через тело которых непрерывно протекает вода.

Плоские черви потому и вынуждены быть плоскими, что специальной кровеносной системы не имеют (рис. 1). Транспорт и кислорода, и питательных веществ у крупных организмов идёт через кишечник. У самок крупных плоских червей кишечник может быть очень сильно разветвлённым.

Круглые черви также не имеют кровеносной системы. У кольчатых червей кровеносная система имеется: она замкнутая, то есть кровь движется только по сосудам и не изливается в полость тела. Кровеносная система состоит из спинного и брюшного сосудов, соединённых между собой кольцевыми сосудами (рис. 2). От длинных сосудов отходят мелкие, которые многократно ветвятся. Самые мелкие кровеносные сосуды называют капиллярами, они оплетают густой сетью внутренние органы и кожу.

Кровь движется по спинному сосуду в направлении к головному концу, а по брюшному — к хвостовому. Движение происходит благодаря сокращению и расслаблению стенок спинного и кольцевых сосудов передней части тела.

У полихет (рис. 3), многощетинковых червей, кровь обогащается кислородом в жабрах.

Олигохеты (рис. 4), малощетинковые черви, и пиявки (рис. 5) получают его через кожу. У многих пиявок кровеносная система вообще исчезает, а её функции берет на себя видоизменённая полость тела.

Кровеносная система членистоногих, в отличие от кольчатых червей (Annelid), незамкнутая. Жидкость кровеносной системы членистоногих именуется гемолимфой.

Гемолимфа – это жидкость, циркулирующая в сосудах и межклеточных полостях многих беспозвоночных, имеющих незамкнутую кровеносную систему.

При сокращении сердца гемолимфа выталкивается в кровеносные сосуды, а из них — в полость тела. Затем гемолимфа возвращается вновь в сердце по другим сосудам.

У ракообразных и мечехвостых она проходит через жабры, где обогащается кислородом (рис. 6). У некоторых ракообразных и паукообразных (рис. 7) гемолимфа содержит гемоцианин, у других ракообразных — гемоглобин.  

И гемоцианин, и гемоглобин — это дыхательные пигменты. Вещества способны сначала связывать кислород, а потом отдавать его. Кровь насекомых транспортом кислорода вообще не занимается, она разносит лишь питательные вещества.

Кровеносная система большинства моллюсков незамкнутая. Есть сердце (рис. 8).

Сердце — это специальный центральный орган кровеносной системы животных, обеспечивающий движение крови или гемолимфы по сосудам.

Кровеносная система хордовых

У всех хордовых, начиная с ланцетника, кровеносная система замкнутая. У ланцетника сердце отсутствует. Кровь движется благодаря сокращению стенок переднего отдела брюшного кровеносного сосуда (рис. 9).

У рыб система замкнутых кровеносных сосудов, по которым течёт кровь, образует один круг кровообращения. Кровь по кровеносной системе движется благодаря сокращению мышечных стенок сердца и отчасти крупных кровеносных сосудов (рис. 10).

Артерии — сосуды, отводящие кровь от сердца.

Вены — сосуды, несущие кровь в сердце.

В артериях давление крови обычно высокое. В венах давление крови обычно меньше, чем в артериях.

Сердце рыб двухкамерное, состоит из одного предсердия и одного желудочка. Оно расположено в передней части тела на брюшной стороне. От желудочка сердца отходит крупный кровеносный сосуд — аорта, она разветвляется на артерии, по которым кровь течет к жабрам. В жабрах разветвление кровеносных сосудов заканчивается густой сетью мельчайших капилляров (рис. 11). Кровь в жаберных капиллярах обогащается кислородом.

Артериальная кровь — кровь, насыщенная кислородом, которая течёт, как правило, по артериям. Артерии разносят кровь по всему организму. В органах и тканях артериальная кровь отдаёт питательные вещества и кислород, насыщается углекислым газом. Венозная кровь — кровь, насыщенная углекислым газом, бедная кислородом, которая обычно течёт по венам. Кровь по венам возвращается к сердцу и поступает в предсердие. Из предсердия сердца кровь проталкивается в желудочек, а из желудочка обратно в аорту (рис. 12).

Земноводные осваивают наземный образ жизни, у них появляются лёгкие. В связи с этим происходит некоторое усложнение кровеносной системы. Сердце амфибий трёхкамерное, оно состоит из двух предсердий и одного желудочка. Кругов кровообращения становится два, имеется большой и малый круг кровообращения (рис. 13).

Большой круг связывается всеми внутренними органами, от которых кровь поступает в правое предсердие. Насыщенная углекислым газом кровь считается венозной. Малый круг кровообращения связан с лёгкими, причём интересно, что в лёгкие поступает бедная кислородом и насыщенная углекислым газом кровь, а поступает она через лёгочные артерии (лёгочные стволы), то есть это такой случай, когда по артериям формально течёт венозная кровь.

В лёгких кровь обогащается кислородом и становится артериальной. От лёгких артериальная кровь поступает в левое предсердие по лёгочным венам опять же, здесь формально по венам течёт артериальная кровь. Сокращение предсердий выталкивает кровь в желудочек, где артериальная и венозная кровь частично смешиваются. Полному смешиванию препятствуют специальные складки.

У пресмыкающихся в желудочке сердца имеется перегородка, которая не полностью разделяет его на две половины. Благодаря ей, а также ритму сокращений отдельных участков сердца, кровь, поступающая в желудочек, меньше смешивается. У крокодилов в желудочке сердца перегородка полностью разделяет его на две камеры, и сердце становится четырёхкамерным (рис. 14).

У птиц и млекопитающих сердце четырёхкамерное, оно состоит из двух предсердий и двух желудочков. Кровь течёт по двум кругам кровообращения — большому и малому. Артериальная и венозная кровь вообще не смешиваются (рис. 15). 

Кровеносные сосуды большого круга кровообращения начинаются от левого желудочка: по ним течёт артериальная кровь ко всем органам. Затем она собирается в вены и впадает в правое предсердие. Кровеносные сосуды малого круга кровообращения начинаются от правого желудочка и сообщаются с лёгкими. В лёгких кровь обогащается кислородом и становится артериальной, затем она возвращается в левое предсердие.

Форменные элементы крови

Кровеносная система осуществляет связь всех клеток организма, пищеварительной и дыхательной систем. От клеток кровь уносит продукты обмена, дальше эти продукты обмена выводятся из организма при помощи выделительной системы.

Давайте рассмотрим состав крови на примере позвоночных животных.

Кровь — это жидкость, циркулирующая по кровеносной системе. Она приносит к клеткам кислород и питательные вещества, уносит от клеток продукты обмена. Состав крови у различных животных различен, кровь по составу неоднородна.

Плазма крови — это жидкая часть крови, которая состоит из воды, растворённых в ней солей, питательных веществ и продуктов обмена.

Форменные элементы крови — это не связанные друг с другом клетки крови, находящиеся в плазме: лейкоциты, эритроциты и тромбоциты.

Лейкоциты — это бесцветные клетки, по форме напоминающие амёб. Многие из них выполняют защитную функцию, захватывая и переваривая посторонние частицы, попавшие в организм животного (рис. 16).

Эритроциты содержат особое вещество гемоглобин, который способен легко присоединять, а затем отдавать кислород. В состав гемоглобина входит железо, присоединенное к сложной белковой молекуле. Именно эритроциты окрашивают кровь в красный цвет (рис. 17).

Тромбоциты — кровяные пластинки, которые обеспечивают свёртываемость крови (рис. 18). В случае повреждения кровеносных сосудов, при кровотечениях при участии тромбоцитов образуется тромб — специальная пробка, которая как бы затыкает рану.

У водных кольчатых червей и моллюсков кровь по солевому составу близка к морской воде. Гемоглобин, гемоцианин и другие дыхательные пигменты у них растворены в плазме крови, а не находятся в форменных элементах, как у позвоночных. Форменные элементы крови у кольчатых червей, моллюсков и членистоногих другие, не такие, как у позвоночных. Кровь насекомых переносом кислорода вообще не занимается, а транспортирует только питательные вещества.

Для позвоночных можно условно выделить следующие функции крови:

• транспортную (распространение углекислого газа, кислорода, продуктов обмена и питательных веществ);

• регуляторную (поддержание постоянной температуры тела и распространение гормонов);

• защитную (именно через кровеносную систему путешествуют лейкоциты, которые и уничтожают патогены).

Кровеносная система головоногих моллюсков

Для типа моллюсков в целом характерна незамкнутая кровеносная система. Однако существует класс Головоногие — единственный класс моллюсков с замкнутой кровеносной системой (рис. 19, 20).

У них есть целых три сердца, два сердца — жаберные. Они гонят кровь по капиллярам жабр, затем главное сердце гонит кровь, насыщенную кислородом, по всем органам тела (рис. 21).

Как и у других моллюсков, кровь у головоногих голубая. Голубая она за счет дыхательного пигмента гемоцианина. Гемоцианин способствует переносу кислорода, как и гемоглобин, содержащийся в крови позвоночных. По химическому строению гемоцианин похож на гемоглобин, однако имеет атом меди вместо атома железа.

Сердце земноводных

Традиционно считается, что сердце взрослых земноводных состоит из трёх камер, двух предсердий и одного желудочка. Строго говоря, это не совсем так, к сердцу относится ещё два отдела. У рыб, амфибий и некоторых рептилий они имеют вид отдельных камер — это венозный синус и артериальный конус.

Венозный синус — это тонкостенная камера, в которую впадают полые вены.

От мускулистого артериального конуса отходят артерии, в том числе и дуги аорты. Мышечные стенки венозного синуса и артериального конуса сокращаются, и в какой-то степени два этих отдела участвуют в перемещении крови.

Лабораторная работа

Попробуйте сравнить строение эритроцитов человека и лягушки. Для этого используйте школьный микроскоп и препараты крови человека и лягушки. Сначала под увеличением рассмотрите эритроциты человека, зарисуйте 3–4 эритроцита. Потом под тем же увеличением рассмотрите эритроциты лягушки и зарисуйте их в том же масштабе.

Определите, чьи эритроциты крупнее и на сколько. Сравните эритроциты человека и лягушки, что имеется в эритроцитах лягушки, чего нет в человеческих.

Знаете ли вы, что...

У рыб время свертывания крови составляет около полутора часов, однако оно может уменьшаться до всего одной минуты при попадании в ранку слизи с чешуи рыбы. У амфибий время свертывания составляет от 6 до 12 минут при оптимальной температуре. У рептилий — от 5 минут до 3 часов.

Среди млекопитающих наибольшая скорость свертывания крови отмечается у грызунов — от 1 до 3 минут. За 5–6 минут сворачивается кровь у овец, коз, собак и кошек. Минимальная среди млекопитающих скорость свертывания крови наблюдается у лошадей и людей: кровь сворачивается за 8–10 минут.

Эритроциты живут до 500 суток у черепахи, до 125 суток у человека и до 35 суток у курицы. Содержание гемоглобина в крови человека довольно изменчиво, для взрослых мужчин норма составляет от 130–170 г на литр крови, для взрослых женщин — 120–150. Концентрация гемоглобина в крови детей подвержена значительным изменениям и зависит от возраста.

Список литературы

1. Латюшин В. В., Шапкин В. А. Биология. Животные. 7 класс. — Москва: Дрофа, 2011.

2. Сонин Н. И., Захаров В. Б. Биология. Многообразие живых организмов. Животные. 8 класс. — Москва: Дрофа, 2009.

3. Биология: 8 класс: базовый уровень: учебник / В. В. Пасечник, С. В. Суматохин, З. Г. Гапонюк; под ред. В. В. Пасечника. — Москва: Просвещение, 2023. — (Линия жизни).

Проверьте себя

1. Какие функции выполняет кровеносная система у животных? Из каких частей состоит кровеносная (сердечно-сосудистая) система животных?

2. Опишите эволюцию кровеносной системы у беспозвоночных и позвоночных животных.

3. Когда и почему у животных возникла кровеносная система?

4. Какие типы кровеносных систем вам известны? Для каких животных они характерны?

5. Обсудите с друзьями и близкими значение кровеносной системы в жизнедеятельности живых организмов. Какие типы кровеносных систем характерны для животных вашего региона?

Список использованных источников:

Рис. 1, 3–5, 7, 9, 17, 19, 20. Изображения используются согласно лицензии Shutterstock/FOTODOM
Рис. 2, 6, 8, 10–14, 16, 18, 21, 22. Иллюстратор Лайтарук Е. Б.
Рис. 15. Иллюстратор Айвазова А. А.