Filogenesi dell'apparato respiratorio dei vertebrati. Filogenesi dell'apparato respiratorio. Filogenesi degli organi respiratori

Gli antipiretici per i bambini sono prescritti da un pediatra. Ma ci sono situazioni di emergenza per la febbre quando il bambino ha bisogno di ricevere immediatamente la medicina. Quindi i genitori si assumono la responsabilità e usano farmaci antipiretici. Cosa è permesso dare ai neonati? Come abbassare la temperatura nei bambini più grandi? Quali farmaci sono i più sicuri?

Le principali direzioni dell'evoluzione della respirazione branchiale:

1. Dalle fessure branchiali della lancetta all'apparato branchiale del pesce.

2. Un aumento della superficie respiratoria dovuto alla formazione di filamenti branchiali.

3. Formazione di capillari branchiali.

Nella lancetta: 100-150 paia di setti interbramiali che penetrano nella faringe, a cui si avvicinano le arterie branchiali afferenti e si dipartono le arterie branchiali efferenti, non ci sono capillari branchiali.

Nei pesci, nella parte anteriore della faringe sono deposte 5-7 paia di sacche viscerali, nelle cui pareti si sviluppano le branchie. Le branchie si trovano sugli archi branchiali e hanno filamenti branchiali, che sono riccamente forniti di capillari. Nei pesci con pinne lobate compaiono gli organi della respirazione aerea - il rudimento del polmone dei vertebrati terrestri - una crescita accoppiata della parete faringea sul lato ventrale (Figura 12).

Figura 12. Confronto tra vescica natatoria e polmone: A - pesce osseo. 1 - narice, 3 - stomaco, 4 - vescica natatoria. B è l'antenato con pinne lobate dei tetrapodi. 1 - narice esterna, 2 - narice interna (choana), 3 - stomaco, 5 - polmone.

Le principali direzioni dell'evoluzione della respirazione polmonare:

1. Sviluppo e differenziamento delle vie respiratorie.

2. Sviluppo dei polmoni e loro differenziazione con aumento della superficie respiratoria.

3. Formazione del torace (organi ausiliari).

Gli anfibi senza coda hanno una camera laringeo-tracheale comune, nei caudati è divisa in laringe e trachea. Le cartilagini aritenoidi e le corde vocali compaiono nella laringe. Gli anfibi senza coda hanno setti nei polmoni. I polmoni degli anfibi dalla coda sono due sacchi a parete sottile che non hanno partizioni (Figura 13). La ventilazione polmonare è debole: il 33-35% di O 2 entra e fino all'86% di CO 2 viene rilasciato attraverso la pelle.

Nei rettili compaiono i bronchi extrapolmonari, nella laringe - la cartilagine cricoide. I polmoni si espandono, le cellule si formano al loro interno. Si forma il torace: le costole sono collegate in modo mobile alla colonna vertebrale e allo sterno, si sviluppano i muscoli intercostali.

Nei mammiferi si formano una cavità nasale, un rinofaringe e una cartilagine tiroidea appare nella laringe. L'albero bronchiale si sviluppa. Compaiono bronchioli e alveoli (il numero di alveoli arriva fino a 500 milioni), che aumentano significativamente la superficie respiratoria. Si forma il torace, che è separato dal diaframma dalla cavità addominale.

Figura 13. Struttura generale dei polmoni dei vertebrati terrestri.

Nell'uomo esistono difetti dell'apparato respiratorio determinati ontofilogeneticamente come sottosviluppo della laringe o dei polmoni, ipoplasia cistica, violazioni della ramificazione bronchiale, ipoplasia del diaframma, sviluppo insufficiente delle vie respiratorie, ecc.

Negli invertebrati inferiori non ci sono organi respiratori speciali, lo scambio di gas avviene attraverso il tegumento - respirazione diffusa. Il metabolismo energetico di tali animali è caratterizzato da bassa intensità. Molti invertebrati sviluppano adattamenti che aumentano la superficie respiratoria sotto forma di organi respiratori specializzati locali. Nelle forme acquatiche, gli organi respiratori sono rappresentati dalle branchie, nelle forme terrestri - dai polmoni e dalle trachee, molte specie conservano contemporaneamente una respirazione diffusa.

La funzione degli organi respiratori nei cordati inferiori ( lancetta) occupa la parte anteriore del tubo intestinale. Nelle pareti della faringe sono presenti 100-150 paia di fori, o fessure branchiali. Gli organi respiratori sono i setti interbranchiali, in cui passano i vasi sanguigni - arterie branchiali. L'acqua, passando attraverso le fessure branchiali, lava questi setti e l'ossigeno si diffonde attraverso le pareti delle arterie. Poiché le arterie branchiali della lancetta non si diramano in capillari, la superficie totale attraverso la quale entra l'ossigeno è piccola e i processi ossidativi sono a basso livello. Di conseguenza, la lancetta conduce uno stile di vita sedentario e passivo.

Cambiamenti progressivi nel sistema respiratorio r e b consistono nell'apparizione sui setti interbranch di numerose escrescenze epiteliali - filamenti branchiali. Le arterie branchiali dei pesci, a differenza della lancetta, formano una fitta rete di capillari nei filamenti branchiali. Le fessure branchiali nei pesci si verificano per sporgenza della parete faringea. Insieme alle branchie, nei pesci con pinne lobate compaiono organi per l'uso dell'ossigeno atmosferico. Un tale organo respiratorio aggiuntivo in essi è la vescica natatoria, che è una conseguenza sacculare accoppiata del lato ventrale della faringe, le cui pareti sono ricche di vasi sanguigni. La bolla è collegata alla faringe da una camera larga e corta.

Anfibi hanno la capacità di vivere in condizioni terrestri, il che ha portato all'ulteriore sviluppo degli organi respiratori atmosferici sotto forma di polmoni e pelle. I polmoni degli anfibi sono omologhi alla vescica natatoria dei pesci con pinne lobate. Sono due sacche collegate alla faringe da una piccola camera laringeo-tracheale.Di norma, le pareti delle sacche polmonari sono lisce, con piccole partizioni e l'area respiratoria è piccola. \. Le vie aeree sono scarsamente differenziate. A causa dell'insufficiente sviluppo dei polmoni, il principale organo respiratorio è la pelle, nella quale è presente un gran numero di piccoli vasi sanguigni-capillari.

Pelle rettiliè spento dalla respirazione, perché le spesse squame cornee che proteggono i rettili dall'essiccamento impediscono lo scambio di gas ei polmoni diventano il principale organo respiratorio. La superficie respiratoria delle sacche polmonari aumenta notevolmente a causa della comparsa sulle loro pareti di un gran numero di setti ramificati, in cui passano i vasi sanguigni.

Allo stesso tempo, nei rettili si osservano cambiamenti progressivi nelle vie aeree. Gli anelli cartilaginei si formano nella trachea, dividendosi, danno due bronchi. Inizia la formazione dei bronchi intrapolmonari. Grandi partizioni separate sporgono in profondità nella cavità del polmone, lasciando libero solo uno stretto ingresso centrale. I bordi distali dei setti sono ricoperti di epitelio ciliato e la cartilagine appare nel più grande di essi. Di conseguenza, si formano le pareti dei bronchi intrapolmonari.

mammiferi avere polmoni della struttura più complessa. È caratteristico un tipo di ramificazione ad albero dei bronchi. Il bronco principale è suddiviso in un numero piuttosto elevato di bronchi secondari, che a loro volta si scompongono in bronchi ancora più piccoli del 3° ordine, e questi ultimi danno numerosi piccoli bronchi del 4° ordine, ecc., e, infine, lì sono tubi a parete sottile - bronchioli . Alle estremità dei bronchioli ci sono piccole vescicole rivestite di epitelio o alveoli. Le pareti di ciascun alveolo sono intrecciate con una fitta rete di capillari, dove avviene lo scambio di gas. Il numero di alveoli raggiunge un numero enorme, grazie al quale la superficie respiratoria aumenta notevolmente.

Pertanto, la direzione principale dell'evoluzione del sistema respiratorio è aumentare la superficie respiratoria, l'isolamento delle vie aeree.

(56) Pianta biogenetica. Studiando la filogenesi dei crostacei, F. Muller ha attirato l'attenzione sulla somiglianza di alcune moderne forme larvali con le forme dei loro antenati estinti. Sulla base di queste osservazioni, ha concluso che i crostacei viventi nell'embriogenesi, per così dire, ripetono il percorso percorso nello sviluppo storico dei loro antenati. Le trasformazioni dello sviluppo individuale nell'evoluzione, secondo F. Muller, avvengono aggiungendo nuove fasi all'ontogenesi dei genitori. Ripetizione nell'ontogenesi dei discendenti di più segni. antenati è spiegato dall'accumulo di tali estensioni.

E. Haeckel ha formulato la legge biogenetica di base, secondo la quale l'ontogenesi è una breve e rapida ripetizione della filogenesi.

Esempi di ricapitolazione sono usati come prova della validità della legge biogenetica. Consistono nel ripetere la struttura degli organi degli antenati adulti in determinate fasi dello sviluppo individuale dei discendenti. Pertanto, nell'embriogenesi di uccelli e mammiferi, vengono deposte le fessure branchiali e le corrispondenti formazioni scheletriche e vasi sanguigni. Molte caratteristiche delle larve degli anfibi senza coda corrispondono a quelle degli anfibi caudali adulti. Nell'embriogenesi umana, l'epidermide della pelle è dapprima rappresentata da un monostrato cilindrico, poi da un multistrato non cheratinizzato, da un multistrato debolmente cheratinizzato e, infine, da un tipico epitelio cheratinizzante. Tipi corrispondenti di epitelio si trovano nei cordati adulti: lancette, pesci ossei, anfibi dalla coda.

Secondo E. Haeckel, nell'età adulta sorgono nuovi tratti di significato evolutivo. Man mano che l'organizzazione delle forme adulte diventa più complessa, lo sviluppo embrionale si allunga a causa dell'inclusione di stadi aggiuntivi.

Segni di forme ancestrali, ripetuti nell'ontogenesi dei discendenti, sono chiamati palingenesi da E. Haeckel. La violazione della legge biogenetica dipende da quei cambiamenti che non hanno significato evolutivo che sorgono nel corso dello sviluppo individuale sotto l'influenza di condizioni esterne. Possono consistere nello spostamento dei processi di sviluppo embrionale nel tempo (eterocronia) e nello spazio (eterotopia). E. Haeckel chiamò i disturbi causati dagli adattamenti degli embrioni alle condizioni di sviluppo cenogenesi e. Un esempio di eterocronia è la deposizione anticipata del sistema nervoso e il ritardo nella formazione del sistema riproduttivo nei vertebrati superiori e nell'uomo rispetto a quelli inferiori, l'eterotopia è la deposizione dei polmoni, che è una modifica della coppia posteriore di sacche branchiali situate ai lati dell'intestino, sul suo lato ventrale, cenogenesi - amnion , corion, allantois di embrioni di vertebrati terrestri.

Sulla base della legge biogenetica, E. Haeckel ha proposto un'ipotesi della filogenesi degli organismi multicellulari. Gli stadi dei mari, blastei, gastrea dello sviluppo storico ricapitolano, a suo avviso, nell'ontogenesi degli animali pluricellulari come gli stadi di morula, blastula, gastrula.

Teoria della filembriogenesi. Le opere di A. N. Severtsov sono di importanza decisiva per rivelare la connessione tra ontogenesi e filogenesi. Secondo A. N. Severtsov, la fonte delle trasformazioni filogenetiche sono i cambiamenti che si verificano nelle prime fasi dell'ontogenesi e non nelle forme adulte. Se portano allo sviluppo di tratti utili in età adulta e vengono ereditati, vengono tramandati di generazione in generazione e si fissano. Tali caratteri sono inclusi nella filogenesi del corrispondente gruppo di organismi. I cambiamenti embrionali, che in seguito si riflettono nella struttura delle forme adulte e hanno un significato evolutivo, sono chiamati filembriogenesi, che sono di tre tipi.

L'embriogenesi può cambiare includendo uno stadio aggiuntivo agli stadi già esistenti senza distorcere quest'ultimo (anabolismo), oppure il corso dell'embriogenesi è disturbato nella sua parte centrale (deviazione). La deviazione dal normale corso dello sviluppo all'inizio dell'embriogenesi è chiamata archallaxis.

Come si può vedere, i cambiamenti nell'ontogenesi secondo il tipo di anabolismo soddisfano la legge biogenetica. In questo caso, lo sviluppo embrionale è essenzialmente una serie di ricapitolazioni successive. In caso di deviazione si osservano ricapitolazioni, ma in misura limitata, e in archallaxis sono assenti.

Secondo la teoria della filembriogenesi, i cambiamenti nelle prime fasi dello sviluppo individuale costituiscono la base delle trasformazioni filogenetiche degli organi. Pertanto, l'ontogenesi non solo riflette il corso dell'evoluzione degli organismi di una certa specie, ma, subendo cambiamenti, influenza il processo di sviluppo storico di un particolare gruppo di animali. Da quanto detto segue che, in un certo senso, la filogenesi può essere considerata come la causa dell'ontogenesi (E. Haeckel). Allo stesso tempo, poiché cambiamenti evolutivamente significativi nella struttura degli organi nello stato adulto avvengono attraverso cambiamenti nell'embriogenesi di questi organi, la filogenesi è una funzione dell'ontogenesi (AN Severtsov).

(59) Il concetto di razza e unità di specie delle persone. L'umanità moderna appartiene alla stessa specie Homo sapiens. Ciò è dimostrato dalla nascita di prole fertile e a tutti gli effetti negli incroci tra rappresentanti di gruppi etnogeografici della popolazione che differiscono nettamente per alcuni aspetti. L'unità di specie delle persone si basa sulla riproduzione delle tre caratteristiche principali del genere Homo: posizione del corpo raddrizzata, tipo di presa degli arti superiori, funzione del linguaggio sviluppata e pensiero. Questi tratti svolgono un ruolo di primo piano nel garantire la sopravvivenza e lo sviluppo di tutti gli ominidi. Le caratteristiche strutturali del sistema muscolo-scheletrico e del cervello, da cui dipendono la locomozione bipede, l'attività degli strumenti e la socialità, hanno un significativo conservatorismo. I rappresentanti di diversi gruppi etno-geografici sono caratterizzati dallo stesso potenziale intellettuale. Allo stesso tempo, l'Homo sapiens è una specie nettamente politipica, che si manifesta in presenza di tre "grandi" razze di persone e un numero di gruppi più piccoli che differiscono principalmente per un complesso di caratteristiche esterne.

Assegna razze "grandi" caucasoidi (eurasiatiche), australo-negroidi (equatoriali) e mongoloidi (asiatico-americane).

I caucasici hanno la pelle chiara o scura, i capelli lisci o ondulati, i peli facciali sviluppati, il naso stretto e sporgente e le labbra sottili. I mongoloidi si distinguono per la pelle chiara o scura, capelli lisci, spesso ruvidi, viso appiattito con zigomi sporgenti, fessura obliqua degli occhi, pronunciata "terza palpebra" (epicante), larghezza media del naso e delle labbra. Gli Australo-Negroidi hanno pelle scura, capelli ricci, lanosi o ondulati, labbra carnose, naso largo, leggermente sporgente, con narici trasversali. I rappresentanti di razze diverse differiscono in alcune caratteristiche fisiologiche e biochimiche. Pertanto, il metabolismo basale dei negri e della maggior parte degli altri popoli della zona equatoriale è inferiore a quello degli europei. In quest'ultimo, il contenuto di colesterolo nel plasma sanguigno raggiunge i 4,64 mmol/l, mentre nel primo è di 3,48 mmol/l.

La comunanza delle principali caratteristiche umane e la linea principale dello sviluppo storico, l'utilità della prole nei matrimoni interrazziali indicano che la divisione in razze si riferisce a stadi abbastanza avanzati dell'evoluzione degli ominidi. Sulla base di dati biochimici e antropologici comparativi, si presume che inizialmente le razze mongoloide e caucasoide-negroide si siano distinte nell'umanità. Successivamente, da quest'ultimo emersero l'Eurasiatico e l'Australo-Negroide. Questi eventi si sono verificati, a quanto pare, nella fase di transizione dai paleoantropi ai neoantropi.

Prima dell'era delle grandi scoperte geografiche, le razze "grandi" erano caratterizzate da un certo insediamento sul pianeta. Rappresentanti della razza mongoloide si trovavano nel territorio dell'Asia settentrionale, centrale, orientale e sud-orientale, del Nord e del Sud America, la razza australo-negroide - nel Vecchio Mondo a sud del Tropico del Cancro, il Caucasoide - in Europa, Nord Africa , Asia occidentale, India settentrionale. Molti tratti razziali sono opportuni in modo adattivo in quella parte dell'Oikoumene in cui le razze si sono evolute e vissute per molti millenni. Questi includono la pigmentazione della pelle e dei capelli lanosi dei negroidi (aumento del livello di radiazione solare), le grandi dimensioni della cavità nasale dei caucasici (l'effetto dell'aria fredda in inverno), l'epicanto, una stretta fessura palpebrale, una sorta di deposizione di tessuto adiposo sul volto dei mongoloidi (protezione dell'occhio dal vento, dalla polvere, dalla luce solare riflessa dalla neve e dall'ipotermia dei tessuti facciali). Si può presumere che la formazione di complessi razziali di tratti sia avvenuta sotto l'influenza della selezione naturale. Allo stesso tempo, dovrebbe essere evitata una comprensione semplificata della natura adattiva di tali complessi nel loro insieme. Alcuni caratteri inclusi nel complesso razziale potrebbero apparire a causa della variabilità correlativa. Pertanto, il ruolo principale nello sviluppo della faccia appiattita dei mongoloidi era apparentemente svolto dai cambiamenti primari nell'apparato masticatorio e nella struttura generale dello scheletro facciale. Nella selezione all'interno delle "grandi" razze di vari tipi e gruppi morfologici, incrocio di razze, riproduzione a lungo termine in una popolazione con un alto grado di parentela genetica, e in relazione ai popoli situati alla periferia dell'Oikumene, la deriva genetica potrebbe svolgere un ruolo.

(60) La dottrina della biosfera. Il termine "biosfera" fu introdotto dal geologo australiano E. Suess nel 1875 per indicare uno speciale guscio della Terra formato da una combinazione di organismi viventi, che corrisponde al concetto biologico di biosfera. In questo senso, il termine nominato è attualmente utilizzato da numerosi ricercatori.

Il concetto dell'ampia influenza della vita sui processi naturali è stato formulato da V. V. Dokuchaev, che ha mostrato la dipendenza del processo di formazione del suolo non solo dal clima, ma anche dall'influenza combinata degli organismi vegetali e animali.

V. I. Vernadsky ha sviluppato questa direzione e ha sviluppato la dottrina della biosfera come sistema globale del nostro pianeta, in cui il corso principale delle trasformazioni geochimiche ed energetiche è determinato dalla materia vivente. Ha esteso il concetto di biosfera non solo agli organismi stessi, ma anche al loro ambiente, il che ha conferito al concetto di biosfera un significato biogeochimico. La maggior parte dei fenomeni che modificano l'aspetto della Terra sulla scala del tempo geologico erano precedentemente considerati puramente fisici, chimici o fisico-chimici (erosione, dissoluzione, sedimentazione, alterazione delle rocce, ecc.). V. I. Vernadsky ha creato la dottrina del ruolo geologico degli organismi viventi e ha dimostrato che l'attività di quest'ultimo è il fattore più importante nella trasformazione dei gusci minerali del pianeta.

Il nome di V. I. Vernadsky è anche associato alla formazione del concetto socioeconomico della biosfera, che riflette la sua trasformazione nella noosfera a un certo stadio dell'evoluzione (vedi capitolo 10) a causa dell'attività umana, che acquisisce il ruolo di un geologico indipendente forza. Tenendo conto del principio sistemico dell'organizzazione della biosfera, nonché del fatto che la base del suo funzionamento sono i cicli delle sostanze e dell'energia, la scienza moderna ha formulato i concetti biochimici, termodinamici, biogeocenotici e cibernetici della biosfera.

La biosfera è l'involucro della Terra, che è abitata e attivamente trasformata da esseri viventi. Secondo V. I. Vernadsky, la biosfera è un tale guscio in cui la vita esiste o è esistita in passato e che è stata o è esposta a organismi viventi. Comprende: 1) materia vivente formata da una combinazione di organismi; 2) una sostanza biogenica che viene creata ed elaborata durante la vita degli organismi (gas atmosferici, carbone, petrolio, scisto, calcare, ecc.); 3) materia inerte, che si forma senza la partecipazione di organismi viventi (prodotti dell'attività tettonica, meteoriti); 4) sostanza bioinerte, che è un risultato congiunto dell'attività vitale degli organismi e dei processi abiogenici (suolo).

Struttura e funzioni b/s. La biosfera è un sistema multilivello che include sottosistemi di vari gradi di complessità. I confini della biosfera sono determinati dall'area di distribuzione degli organismi nell'atmosfera, nell'idrosfera e nella tosfera. Il limite superiore della biosfera passa ad un'altitudine di circa 20 km. Pertanto, gli organismi viventi si stabiliscono nella troposfera e negli strati inferiori della stratosfera. Il fattore limitante dell'insediamento in questo ambiente è l'intensità crescente della radiazione ultravioletta con l'altezza. Quasi tutti gli esseri viventi che penetrano sopra lo strato di ozono dell'atmosfera muoiono. La biosfera penetra nell'idrosfera fino all'intera profondità degli oceani, il che è confermato dalla scoperta di organismi viventi e depositi organici a una profondità di 10-11 km. Nella litosfera, l'area di distribuzione della vita è in gran parte determinata dal livello di penetrazione dell'acqua allo stato liquido: sono stati trovati organismi viventi a una profondità di circa 7,5 km.

Atmosfera. Questo guscio è costituito principalmente da azoto e ossigeno. In concentrazioni minori, contiene anidride carbonica e ozono. Lo stato dell'atmosfera ha una grande influenza sui processi fisici, chimici e, soprattutto, biologici sulla superficie terrestre e nell'ambiente acquatico. Il più grande valore per il biologico

processi hanno: ossigeno atmosferico utilizzato per la respirazione degli organismi e la mineralizzazione della materia organica morta, anidride carbonica consumata durante la fotosintesi, così come l'ozono, che protegge la superficie terrestre dalle radiazioni ultraviolette dure. Al di fuori dell'atmosfera, l'esistenza di organismi viventi è impossibile. Questo può essere visto nella Luna senza vita, che non ha atmosfera. Storicamente, lo sviluppo dell'atmosfera è associato a processi geochimici, nonché all'attività vitale degli organismi. Quindi, azoto, anidride carbonica, vapore acqueo si sono formati durante l'evoluzione del pianeta a causa in larga misura dell'attività vulcanica e dell'ossigeno come risultato della fotosintesi.

Idrosfera. L'acqua è una componente importante di tutti i componenti della biosfera e uno dei fattori necessari per l'esistenza degli organismi viventi. La sua parte principale (95%) è racchiusa nell'oceano mondiale, che occupa circa il 70% della superficie del globo. La massa totale delle acque oceaniche supera i 1300 milioni di km3. Circa 24 milioni di km 3 di acqua sono contenuti nei ghiacciai e il 90% di questo volume ricade sulla calotta glaciale dell'Antartide. La stessa quantità di acqua è contenuta nel sottosuolo. Le acque superficiali dei laghi sono circa 0,18 milioni di km 3 (di cui la metà sono salate) e dei fiumi - 0,002 milioni di km 3. La quantità di acqua nei corpi degli organismi viventi raggiunge circa 0,001 milioni di km3. Dei gas disciolti nell'acqua, l'ossigeno e l'anidride carbonica sono i più importanti. La quantità di ossigeno nelle acque oceaniche varia ampiamente a seconda della temperatura e della presenza di organismi viventi. Anche la concentrazione di anidride carbonica varia e la quantità totale di anidride carbonica nell'oceano è 60 volte maggiore di quella nell'atmosfera. L'idrosfera si è formata in connessione con lo sviluppo della litosfera, che durante la storia geologica della Terra ha rilasciato una notevole quantità di vapore acqueo e le cosiddette acque giovanili (magmatiche sotterranee).

Litosfera. La maggior parte degli organismi che vivono all'interno della litosfera è concentrata nello strato di suolo, la cui profondità di solito non supera diversi metri. I suoli, essendo, secondo la terminologia di V. I. Vernadsky, una sostanza bio-inerte, sono rappresentati da sostanze minerali formate durante la distruzione di rocce e sostanze organiche - i prodotti di scarto degli organismi.

Organismi viventi (materia vivente). Attualmente sono state descritte circa 300mila specie vegetali e oltre 1,5 milioni di specie animali. Di questo importo, il 93% sono terrestri e il 7% sono specie animali acquatiche. La materia vivente in peso è lo 0,01-0,02% della materia inerte della biosfera, tuttavia svolge un ruolo di primo piano nei processi biogeochimici dovuti al metabolismo in atto negli organismi viventi. Dal momento che gli organismi attingono dall'ambiente i substrati e l'energia utilizzati nel metabolismo, lo trasformano per il fatto stesso che vivono. La produzione annuale di materia vivente nella biosfera è di 232,5 miliardi di tonnellate di materia organica secca. Nello stesso tempo, su scala planetaria, vengono sintetizzati 46 miliardi di tonnellate di carbonio organico nel processo di fotosintesi.

Ciclo biotico. La funzione principale della biosfera è garantire la circolazione degli elementi chimici. Il ciclo biotico globale si svolge con la partecipazione di tutti gli abitanti

pianeta degli organismi. Consiste nella circolazione di sostanze tra il suolo, l'atmosfera, l'idrosfera e gli organismi viventi. Grazie al ciclo biotico, è possibile una lunga esistenza e sviluppo della vita con un apporto limitato di elementi chimici disponibili. Utilizzando sostanze inorganiche, le piante verdi, sfruttando l'energia del Sole, creano materia organica, che viene distrutta da altri esseri viventi (consumatori eterotrofi e distruttori) in modo che i prodotti di questa distruzione possano essere utilizzati dalle piante per nuove sintesi organiche.

Un ruolo importante nella circolazione globale delle sostanze appartiene alla circolazione dell'acqua tra l'oceano, l'atmosfera e gli strati superiori della litosfera. L'acqua evapora e viene trasportata dalle correnti d'aria per molti chilometri. Cadendo sulla superficie terrestre sotto forma di precipitazione, contribuisce alla distruzione delle rocce, rendendole accessibili a piante e microrganismi, erode lo strato superiore del suolo e accompagna i composti chimici in esso disciolti e le particelle organiche sospese negli oceani e nei mari .

Il ciclo del carbonio inizia con la fissazione dell'anidride carbonica atmosferica durante la fotosintesi. Parte dei carboidrati formati durante la fotosintesi viene utilizzata dalle piante stesse per produrre energia e parte viene consumata dagli animali. L'anidride carbonica viene rilasciata durante la respirazione di piante e animali. Le piante e gli animali morti si decompongono, il carbonio nei loro tessuti viene ossidato e restituito all'atmosfera. Un processo simile si verifica nell'oceano.

ciclo dell'azoto copre anche tutte le aree della biosfera. Sebbene le sue riserve nell'atmosfera siano praticamente inesauribili, le piante superiori possono utilizzare l'azoto solo dopo averlo combinato con idrogeno o ossigeno. I batteri che fissano l'azoto svolgono un ruolo estremamente importante in questo processo. Quando le proteine di questi microrganismi si rompono, l'azoto ritorna nuovamente nell'atmosfera.

A causa del ciclo biotico, la biosfera ne ha alcuni funzioni geochimiche: gas - migrazione biogenica dei gas a seguito della fotosintesi e della fissazione dell'azoto; concentrazione - accumulo da parte di organismi viventi di elementi chimici sparsi nell'ambiente esterno; redox - la trasformazione di sostanze contenenti atomi con valenza variabile (ad esempio ferro, manganese); biochimico: processi che si verificano negli organismi viventi.

stabilità della biosfera. La biosfera è un sistema ecologico complesso che opera in modalità stazionaria. La stabilità della biosfera è dovuta al fatto che i risultati dell'attività di tre gruppi di organismi che svolgono funzioni diverse nel ciclo biotico - produttori (autotrofi), consumatori (eterotrofi) e decompositori (residui organici mineralizzanti) - sono reciprocamente bilanciati . Lo stato omeostatico della biosfera non esclude la sua capacità di evolversi.

(61) Evoluzione b/s. Per un tempo considerevole dell'esistenza del nostro pianeta, i principali fattori che hanno influenzato l'evoluzione della biosfera sono stati i processi geologici e climatici. Sono associati all'evoluzione degli organismi viventi.

I primi organismi viventi - i procarioti - apparvero nell'era archeana. Erano anaerobi che ricevevano energia attraverso la fermentazione. Hanno usato materia organica di origine abiogenica come cibo.

Nel corso del tempo, le sostanze organiche di origine abiogenica hanno cominciato a seccarsi nell'oceano primordiale. L'emergere di organismi autotrofi, in particolare piante verdi, ha fornito un'ulteriore sintesi continua di sostanze organiche attraverso l'uso dell'energia solare. Pertanto, è stato creato un prerequisito per l'ulteriore sviluppo e complicazione delle forme di vita.

Con l'avvento della fotosintesi, il mondo organico si è diviso in due tronchi, diversi nel modo di nutrirsi. Grazie all'emergere di piante fotosintetiche autotrofe, l'acqua e l'atmosfera iniziarono ad arricchirsi di ossigeno libero. Ciò ha predeterminato la possibilità dell'emergere di organismi aerobici capaci di un uso più efficiente dell'energia nel processo della vita. Tra questi organismi potrebbero comparire organismi multicellulari.

L'accumulo di ossigeno nell'atmosfera ha portato alla formazione di uno schermo di ozono nei suoi strati superiori, che non lascia entrare i dannosi raggi ultravioletti. Ciò ha aperto la strada ai primi organismi viventi (principalmente unicellulari) per atterrare sulla terraferma, avvenuta nel periodo Cambriano.

La comparsa delle piante fotosintetiche ha reso possibile l'esistenza e il progressivo sviluppo di organismi eterotrofi. La vita ha riempito vari habitat.

Già a metà dell'era paleozoica, il contenuto di ossigeno nell'atmosfera si è stabilizzato a circa il 20%. La biosfera ha acquisito un equilibrio dinamico nelle attività di tre gruppi di organismi che svolgono varie funzioni nella circolazione di sostanze in natura: produttori (autotrofi), consumatori (eterotrofi) e decompositori che mineralizzano la materia organica. Grazie a ciò è stato stabilito lo stato omeostatico della biosfera.

Con l'emergere della società umana nella storia della biosfera, è apparso un nuovo potente fattore, pari nel suo impatto ai grandiosi processi geologici. Questo fattore (attività umana) in una certa misura ha disturbato l'omeostasi biosferica.

(62) Uomo e b/s. Con l'avvento dell'uomo, la biosfera ha acquisito una nuova qualità. Inizialmente, l'impatto umano sull'ambiente non differiva dall'impatto di altri organismi. I mezzi di sussistenza estratti dall'uomo dalla natura sono stati ripristinati in modo naturale ei prodotti della sua attività vitale sono entrati nella circolazione generale delle sostanze. L'omeostasi biosferica non è stata disturbata. Nel corso del tempo, la crescita della popolazione e l'uso sempre crescente delle risorse naturali da parte della società umana hanno prodotto un potente fattore ambientale che ha sconvolto il precedente equilibrio nella biosfera.

Nella fase attuale dell'esistenza del nostro pianeta, le più grandi trasformazioni nella biosfera vengono effettuate dall'uomo. Arando vasti territori, abbattendo foreste, creando grandi insediamenti e imprese industriali, estraendo minerali, costruendo canali, bacini idrici, cambiando alvei fluviali, piantando foreste, una persona cambia in modo significativo la natura. La sua attività influenza il clima, il terreno, la composizione dell'atmosfera, le specie e la composizione numerica della flora e della fauna. L'uso dell'energia atomica, in particolare la sperimentazione di armi atomiche, ha portato all'accumulo di sostanze radioattive nell'aria atmosferica e negli oceani.

Estraendo e bruciando carbone, petrolio, gas dalle profondità, estraendo minerali e fondendo metalli puri, creando leghe e sostanze sintetiche che non esistevano in natura e nuovi elementi chimici, disperdendo infine i prodotti della loro attività, una persona migliora significativamente il biogenico migrazione degli elementi Durante l'esistenza dell'umanità, la massa totale degli organismi viventi è diminuita, negli ultimi 300 anni la biomassa del pianeta è diminuita di circa un quarto.

V. I. Vernadsky è giunto alla conclusione che l'umanità insieme forma un nuovo guscio della Terra - noosfera(gr. intellect), cioè la sfera della vita intelligente.

Le risorse naturali si dividono in insostituibili e rinnovabili. I primi includono minerali, le cui riserve sono limitate. La ricchezza rinnovabile è associata all'attività vitale degli organismi. Ma con un uso irrazionale, si esauriscono anche, il che può portare a cambiamenti irreparabili nella biosfera. Come risultato dell'irrazionale attività umana, solo negli ultimi secoli molte specie di animali e piante sono state sterminate. Spesso le strutture idrauliche privano i pesci dell'opportunità di raggiungere le zone di riproduzione. I rifiuti industriali non sufficientemente purificati, quando vengono rilasciati nei corpi idrici, distruggono gli esseri viventi in essi contenuti. La deforestazione senza tener conto della loro riproduzione porta all'abbassamento dei fiumi e all'erosione del suolo. Una diminuzione dell'area delle foreste, un'area sempre crescente di colture coltivate che evaporano una quantità significativa di acqua, la crescita di città, strade e altre aree con rivestimenti che impediscono la penetrazione dell'acqua nel suolo, portano all'impoverimento del suolo con l'acqua, che rende difficile la crescita delle piante. Allo stesso tempo, la domanda di acqua è in aumento. L'umanità ha affrontato il problema della fornitura di acqua dolce.

C'è anche un problema con la quantità di ossigeno nell'atmosfera. La copertura vegetale del pianeta non ha più il tempo di reintegrare l'atmosfera con ossigeno libero. Pertanto, se prendiamo in considerazione che ogni anno l'umanità aumenta il consumo di ossigeno del 5%, quindi dopo 165 anni

la sua composizione nell'atmosfera raggiungerà un limite critico per l'esistenza umana. L'ambiente (atmosfera, acque superficiali e sotterranee, suolo) è spesso inquinato dai rifiuti delle imprese industriali.

Le guerre sono un fattore significativo nell'impatto sull'ambiente. A seguito dell'uso di prodotti chimici militari in Vietnam da parte dell'esercito americano, fino al 25% delle foreste nel Vietnam del Sud è stato distrutto e l'accumulo di mutageni e teratogeni nell'ambiente ha portato ad un aumento della nascita di bambini con anomalie .

Allo stato attuale, l'umanità affronta la questione della possibilità di una crisi ecologica, cioè un tale stato dell'ambiente, quando, a causa dei cambiamenti che si sono verificati in esso, potrebbe diventare inadatto alla vita.

L'attività umana porta a cambiamenti sia positivi che negativi nella biosfera. Quelli positivi includono la creazione di nuove varietà altamente produttive di piante coltivate, razze animali, ceppi di microrganismi, allevamento artificiale di pesci nei mari e nell'Oceano Mondiale, la creazione di biogeocenosi culturali, ecc. inquinamento dell'acqua, dell'atmosfera e del suolo dovuto a rifiuti industriali, agricoli e domestici, lavorazioni irrazionali che portano all'erosione, ecc. Naturalmente, gli impatti negativi sulla biosfera devono essere limitati.

La rapida crescita della popolazione e l'intenso sviluppo dell'industria comportano un uso sempre maggiore delle risorse della fauna selvatica. Allo stesso tempo, spesso il consumo irrazionale delle risorse naturali porta a una violazione dell'equilibrio biologico in alcune comunità e persino al loro esaurimento e morte. A questo proposito, è necessario scoprire le risorse mondiali della biosfera per sviluppare i metodi più razionali per il loro utilizzo. A tale scopo, nel 1964, è stata creata un'organizzazione speciale: l'International Biological Program (IBP) per un periodo di 8 anni. Il suo compito era determinare la produttività biologica delle comunità vegetali e animali terrestri e acquatiche naturali e artificiali.

Lo studio delle risorse biologiche naturali del pianeta ha dimostrato che la malnutrizione di una parte significativa dell'umanità non è attualmente il risultato della povertà delle risorse naturali, ma il risultato del modo capitalistico di produzione e distribuzione dei prodotti. I calcoli mostrano che l'attuale livello di tecnologia di produzione agricola può fornire un'alimentazione adeguata alla popolazione, il cui numero è molte volte maggiore di oggi.

Inoltre, grazie allo sviluppo della scienza (tecnologia agricola, selezione), la resa delle colture agricole aumenterà notevolmente nei prossimi anni. Il passaggio dalla pesca di pesci e altri abitanti dell'oceano alla coltivazione artificiale di organismi marini è promettente. Questo sarà un importante contributo alla soluzione del problema alimentare mondiale.

(63) Concetti fondamentali di ecologia. Gli esseri viventi che abitano territori con una varietà di condizioni di habitat subiscono l'influenza di quest'ultimo e hanno essi stessi un effetto sull'ambiente. I modelli di relazione tra gli organismi e il loro ambiente, le leggi dello sviluppo e dell'esistenza delle biogeocenosi, che sono complessi di componenti viventi e non viventi interagenti in alcune parti della biosfera, sono studiati da speciali scienze biologiche ecologia.

I modelli ecologici si manifestano a livello di un individuo, una popolazione di individui, una biocenosi (comunità), una biogeocenosi. Una biocenosi (comunità di organismi) è un'associazione spazialmente limitata di piante e animali interagenti, in cui dominano determinate specie o un fattore fisico. Il tema dell'ecologia, quindi, è la fisiologia e il comportamento dei singoli organismi negli habitat naturali (autoecologia), la fertilità, la mortalità, la migrazione, le relazioni intraspecifiche (dinamica delle popolazioni), le relazioni interspecifiche, i flussi energetici e i cicli delle sostanze (sin-ecologia).

I principali metodi di ecologia includono osservazioni sul campo, esperimenti in condizioni naturali, modellazione di processi e situazioni che si verificano nelle popolazioni e nelle biocenosi utilizzando la tecnologia informatica.

Mercoledì- questo è l'intero insieme di elementi che agiscono su un individuo nel suo habitat. Un elemento dell'ambiente in grado di esercitare un'influenza diretta su un organismo vivente almeno in una delle fasi dello sviluppo individuale è chiamato fattore ecologico. Secondo una classificazione comune e conveniente, i fattori ambientali sono divisi in biotici e abiotici, sebbene questa divisione sia in una certa misura condizionata. La temperatura del fattore abiotico può, ad esempio, essere regolata da cambiamenti nello stato di una popolazione di organismi. Quindi, quando la temperatura dell'aria scende sotto i 13°C, l'attività motoria delle api si intensifica, il che porta la temperatura nell'alveare a 25-30°C. Tenendo conto dell'essenza sociale di una persona, manifestata nel suo atteggiamento attivo nei confronti della natura, è consigliabile individuare anche l'antropogenico fattori ambientali. Con la crescita della popolazione e l'equipaggiamento tecnico dell'umanità, la percentuale di fattori ambientali antropogenici è in costante aumento.

Secondo un'altra classificazione, ci sono primario E fattori ambientali secondari periodici e non periodici. La vita ha incontrato l'azione di fattori primari nelle prime fasi dell'evoluzione. Questi includono la temperatura, il cambiamento nella posizione della Terra rispetto al Sole. Grazie a loro, nell'evoluzione è nata la periodicità giornaliera, stagionale, annuale di molti processi biologici. I fattori periodici secondari sono derivati di fattori primari. Ad esempio, il livello di umidità dipende dalla temperatura, quindi nelle regioni fredde del pianeta l'atmosfera contiene meno vapore acqueo. I fattori non periodici agiscono su un organismo o su una popolazione in modo episodico, improvviso. Questi includono le forze elementali della natura: un'eruzione vulcanica, un uragano, un fulmine, un'alluvione, così come un predatore che sorpassa una vittima e un cacciatore che colpisce un bersaglio.

Filogenesi dell'apparato digerente.Organi digestivi degli invertebrati. Per la prima volta, l'apparato digerente inizia a formarsi nei celenterati. Nel processo di gastrulazione dovuto all'invaginazione dell'endoderma, si forma l'intestino primario (cavità gastrica). Comunica con l'ambiente esterno con una sola apertura, quella orale, che serve contemporaneamente a espellere i residui di cibo non digerito. Non c'è l'ano. La maggior parte dei tipi del mondo animale, come le cavità intestinali, appartengono ai protostomi, poiché la bocca formata nell'embriogenesi funziona per tutta la vita. Echinodermi, pogonofori e cordati costituiscono un gruppo di deuterostomi (vedi Fig. 127). In essi, l'apertura orale viene prima formata a un'estremità dell'embrione, quindi l'ectoderma viene invaginato all'estremità opposta e si forma una seconda apertura orale (bocca secondaria). La bocca primaria cresce eccessivamente e in seguito si forma un ano al suo posto.

Nei celenterati, la digestione intracellulare inizia a essere sostituita da quella intracavitaria. Il cibo viene inizialmente esposto agli enzimi e macinato nella cavità, quindi assorbito dalle cellule endodermiche, dove viene digerito nei vacuoli digestivi. Nei platelminti (trematodi), anche il tubo digerente termina alla cieca ed è costituito da due sezioni: l'ectodermico anteriore, rappresentato da una faringe ben sviluppata, e il medio (intestino), che si sviluppa dall'endoderma. Digestione intracavitaria e intracellulare. Nei nematodi appare una terza sezione del tubo digerente: la parte posteriore. È formato dall'invaginazione dell'ectoderma all'estremità posteriore del corpo, si collega alla cavità dell'intestino medio e termina all'estremità posteriore del corpo con un ano. Con la comparsa dell'intestino posteriore, il cibo si muove in una sola direzione, il che ne garantisce un'assimilazione più completa. La digestione diventa solo intracavitaria. Gli intestini anteriore e posteriore, che sono di origine ectodermica, sono rivestiti da una cuticola. Negli anellidi, gli elementi muscolari compaiono nella parete intestinale che forniscono la peristalsi e si sviluppa una rete di vasi sanguigni. Negli artropodi si verifica un'ulteriore differenziazione del tubo intestinale e allo stesso tempo compaiono dispositivi per macinare il cibo (mascelle) e ghiandole che secernono enzimi digestivi.

tratto digerente pescare inizia con la cavità orale, il cui tetto è formato direttamente dalla base del cranio (palato primario).

Lungo il bordo delle mascelle, e in alcuni su tutta la superficie della cavità orale, si trovano i denti. Il sistema dentale nei pesci è homodon, cioè i denti sono gli stessi nella struttura e nella funzione. Di solito sono conici, rivolti all'indietro e servono solo a contenere il cibo. Nella loro origine e sviluppo, i denti sono omologhi alle squame placoidi dei pesci cartilaginei. I denti cambiano per tutta la vita. Nella cavità orale dei pesci c'è una lingua primitiva sotto forma di una doppia piega della mucosa. Le ghiandole sono assenti.

Rispetto ai cordati inferiori, l'apparato digerente dei pesci è significativamente differenziato, soprattutto in quelli cartilaginei. La cavità orale passa nella faringe, le cui pareti sono perforate da fessure branchiali. È seguito da un breve esofago, quindi dallo stomaco, il cui grado di isolamento è diverso. Nell'intestino si distingue una sezione sottile e una spessa, che termina nell'ano. La lunghezza dell'intestino aumenta, forma anelli. Il pancreas si trova in un'ansa dell'intestino tenue. Il fegato è ben sviluppato, c'è una cistifellea. Nei pesci ossei, gli intestini sono meno differenziati.

A anfibio la cavità orale non è separata dalla faringe. Il sistema dentale è homodon. Appaiono le ghiandole salivari. Il loro segreto serve a bagnare il cibo senza avere un effetto chimico su di esso. Le coane, le tube di Eustachio e la fessura laringea si aprono nella cavità orofaringea. La cavità continua nell'esofago, che passa nello stomaco. L'intestino stesso è più lungo che nel pesce ed è nettamente diviso in una sezione sottile e una spessa, che si apre nella cloaca. Il fegato ha un volume maggiore, un pancreas ramificato si trova in un'ansa dell'intestino tenue.

Cavità orale rettili più isolati dalla faringe, la maggior parte ha un sistema dentale omodontico. Tuttavia, in alcune forme, per lo più estinte, si trova la differenziazione iniziale dei denti. La lingua ha un'origine diversa da quella dell'anamnios. Si sviluppa da un anlage situato nella regione del 2° e 3° arco branchiale. La forma e il grado di mobilità della lingua in diversi tipi di rettili sono diversi. Le ghiandole orali sono meglio sviluppate. Tra questi ci sono sublinguale, dentale e labiale. Nei serpenti velenosi, la coppia posteriore di ghiandole dentali si trasforma in una ghiandola velenosa. Diverse sostanze biologicamente attive sono state isolate dal veleno di serpente, ad esempio il fattore di crescita nervoso. Questo fattore, così come altre sostanze che possono essere attribuite fisiologicamente agli ormoni, si trovano negli omologhi delle ghiandole velenose - le ghiandole salivari dei mammiferi. Nei rettili compaiono gli inizi di un palato secondario. È formato dalle pieghe laterali della mascella superiore, che raggiungono il centro e dividono la cavità orale nella sezione superiore - respiratoria e inferiore - la cavità orale secondaria.

La struttura della faringe, dell'esofago e dello stomaco non presenta differenze significative rispetto agli anfibi. L'intestino stesso è diviso in intestino tenue e crasso. Una piccola escrescenza cieca appare sul bordo delle sezioni sottili e spesse. La lunghezza dell'intestino rispetto agli anfibi aumenta. L'intestino posteriore termina in una cloaca.

tratto digerente mammiferi raggiunge il massimo grado di differenziazione. Inizia con la cavità preorale o vestibolo della bocca, situata tra le labbra, le guance e le mascelle.

Le labbra carnose, caratteristiche solo dei mammiferi, servono a catturare il cibo. La cavità orale è delimitata dall'alto da un palato duro. Posteriormente, il palato duro continua nel palato molle, una doppia piega di mucosa che separa la cavità orale dalla faringe. Sul palato duro sono presenti rulli trasversali che contribuiscono alla macinazione del cibo. Una persona alla nascita ha anche tali rulli, che successivamente scompaiono.

I denti dei mammiferi non sono gli stessi nella struttura e nella funzione: il sistema dentale eterodonte. Ci sono incisivi, canini, piccoli molari (false radici) e grandi molari (veri molari). Il rapporto tra denti di diversi tipi costituisce la formula dentale. Gli incisivi - i denti anteriori - sono a forma di scalpello e servono per catturare e tagliare il cibo. Le successive - le zanne - hanno mantenuto la loro forma conica, ma sono grandi e vengono utilizzate per strappare il cibo. I denti posteriori hanno acquisito una complessa superficie irregolare o piegata e servono a macinare il cibo. Sono divisi in piccoli masticatori - (premolari) e grandi masticatori (molari).

Le ghiandole orali nei mammiferi raggiungono il loro massimo sviluppo. Ci sono sia piccole ghiandole mucose che grandi ghiandole salivari: sublinguale, posteriore-linguale, sottomandibolare e parotide. Nei mammiferi superiori, nella cavità orale compaiono grandi accumuli di tessuto linfatico - le tonsille. I passaggi nasofaringei, le trombe di Eustachio e la fessura laringea si aprono nella faringe. Lo stomaco dei mammiferi è ben separato dalle altre sezioni e presenta le sue differenze specifiche nelle diverse specie. Comune è la varietà di ghiandole della mucosa coinvolte nella formazione del succo gastrico. L'intestino stesso è differenziato in sezioni: duodeno, intestino tenue, intestino crasso, cieco e retto. Il cieco sembra un'escrescenza cieca spaiata situata al confine dell'intestino tenue e crasso, raggiungendo grandi dimensioni in alcuni animali (erbivori, roditori) - dal 10 al 27% dell'intera lunghezza dell'intestino. In molte specie c'è una crescita sul cieco - un processo vermiforme, la cui parete contiene una grande quantità di tessuto linfoide. La lunghezza dell'intestino rispetto ai rettili è nettamente aumentata.

Filogenesi dell'apparato respiratorio. Negli invertebrati inferiori non ci sono organi respiratori speciali, lo scambio di gas avviene attraverso il tegumento - respirazione diffusa (intestinale, piatto, nematodi). Negli anellidi, la pelle è riccamente fornita di capillari sanguigni, in cui entra l'ossigeno. La respirazione diffusa si trova anche nei piccoli artropodi, che hanno una chitina sottile e una superficie corporea relativamente ampia. Il metabolismo energetico di tali animali è caratterizzato da bassa intensità. Molti invertebrati sviluppano adattamenti che aumentano la superficie respiratoria sotto forma di organi respiratori specializzati locali. Nelle forme acquatiche gli organi respiratori sono rappresentati da branchie, nelle forme terrestri da polmoni e trachee. Per la prima volta, le branchie compaiono sull'anello polichete e sono escrescenze epiteliali penetrate dai vasi sanguigni. Molte specie conservano contemporaneamente una respirazione diffusa. Nei polmoni terrestri (aracnidi) compaiono polmoni a forma di foglia, negli insetti - trachee.

La funzione degli organi respiratori nei cordati inferiori (lancelet) è assunta dalla parte anteriore del tubo intestinale. Nelle pareti della faringe sono presenti 100-150 paia di fori, o fessure branchiali. Gli organi respiratori sono i setti interbranchiali, in cui passano i vasi sanguigni - arterie branchiali. L'acqua, passando attraverso le fessure branchiali, lava questi setti e l'ossigeno si diffonde attraverso le pareti delle arterie. Poiché le arterie branchiali della lancetta non si diramano in capillari, la superficie totale attraverso la quale entra l'ossigeno è piccola e i processi ossidativi sono a basso livello. Di conseguenza, la lancetta conduce uno stile di vita sedentario e passivo.

Cambiamenti progressivi nel sistema respiratorio r e b consistono nell'apparizione sui setti interbranch di numerose escrescenze epiteliali - filamenti branchiali. I filamenti branchiali situati su un setto costituiscono la branchia. Le arterie branchiali dei pesci, a differenza della lancetta, formano una fitta rete di capillari nei filamenti branchiali. La superficie respiratoria aumenta notevolmente a causa dei petali, quindi il numero di setti branchiali nei pesci si riduce a quattro. I cambiamenti nel sistema respiratorio nei pesci sono combinati con cambiamenti progressivi negli organi circolatori, che saranno discussi di seguito.

Le fessure branchiali nei pesci si verificano per sporgenza della parete faringea. In primo luogo, si formano escrescenze cieche accoppiate: sacche branchiali che crescono verso la periferia. Verso ciascuno di essi si forma un'invaginazione della pelle. Le escrescenze della faringe e le escrescenze della pelle crescono l'una verso l'altra. Nel punto della loro connessione, il tessuto si rompe e si forma uno spazio che collega la cavità faringea con l'ambiente esterno, cioè lo spazio branchiale. Successivamente, sui setti si formano filamenti branchiali. La maggior parte dei pesci ha cinque paia di sacche branchiali. Insieme alle branchie, nei pesci con pinne lobate compaiono organi per l'uso dell'ossigeno atmosferico. Un tale organo respiratorio aggiuntivo in essi è la vescica natatoria, che è una conseguenza sacculare accoppiata del lato ventrale della faringe, le cui pareti sono ricche di vasi sanguigni. La bolla è collegata alla faringe da una camera larga e corta. L'afflusso di sangue si verifica a causa della 4a arteria branchiale, il sangue ossidato scorre direttamente al cuore.

Anfibi hanno la capacità, seppur limitata, di vivere in condizioni terrestri, il che ha portato all'ulteriore sviluppo degli organi respiratori atmosferici sotto forma di polmoni e pelle. I polmoni degli anfibi sono omologhi alla vescica natatoria dei pesci con pinne lobate. Sono due sacche collegate alla faringe da una piccola camera laringeo-tracheale. Proprio come la vescica natatoria dei pesci con pinne lobate, ricevono sangue dalla quarta arteria branchiale. Gli anfibi leggeri sono molto primitivi. Di norma, le pareti delle sacche polmonari sono lisce, con piccole partizioni, l'area respiratoria è piccola. La superficie dei polmoni è correlata alla superficie del corpo da 2 a 3. La quantità di ossigeno che entra attraverso i polmoni è solo circa il 30-40% della sua quantità totale. Le vie aeree sono scarsamente differenziate. A causa dell'insufficiente sviluppo dei polmoni, il principale organo respiratorio è la pelle, nella quale è presente un gran numero di piccoli vasi sanguigni-capillari.

A rettili con il passaggio alla vita sulla terra, si verifica l'ulteriore sviluppo del sistema respiratorio. La pelle dei rettili è bloccata dalla respirazione poiché le spesse squame cornee che proteggono i rettili dall'essiccamento impediscono lo scambio di gas ei polmoni diventano il principale organo respiratorio. La superficie respiratoria delle sacche polmonari aumenta notevolmente a causa della comparsa sulle loro pareti di un gran numero di setti ramificati, in cui passano i vasi sanguigni.

mammiferi avere polmoni della struttura più complessa. È caratteristico un tipo di ramificazione ad albero dei bronchi. Il bronco principale è suddiviso in un numero piuttosto elevato di bronchi secondari, che a loro volta si scompongono in bronchi ancora più piccoli del 3° ordine, e questi ultimi danno numerosi piccoli bronchi del 4° ordine, ecc., e, infine, lì sono tubi a parete sottile - bronchioli . Alle estremità dei bronchioli ci sono piccole vescicole rivestite di epitelio o alveoli. Le pareti di ciascun alveolo sono intrecciate con una fitta rete di capillari, dove avviene lo scambio di gas. Il numero di alveoli raggiunge un numero enorme, grazie al quale la superficie respiratoria aumenta notevolmente. In un certo numero di mammiferi, la superficie dei polmoni è 50-100 volte più grande della superficie del corpo. Nell'uomo, l'area dei polmoni è di 90 m 2 e supera molte volte la superficie del corpo, la ramificazione dei bronchi è di 23 ordini di grandezza.

Pertanto, la direzione principale dell'evoluzione del sistema respiratorio è aumentare la superficie respiratoria, l'isolamento delle vie aeree.

In biologia, la filogenesi considera lo sviluppo di una specie biologica nel tempo.

Lo sviluppo della respirazione polmonare ha la sua lunga evoluzione. Sacche polmonari primitive compaiono negli aracnidi. Loro (sacche semplici) si sviluppano anche nei molluschi gasteropodi terrestri (le sacche polmonari sono formate dal mantello). Lo sviluppo polmonare è stato notato in alcuni pesci i cui antenati fossili avevano una crescita all'estremità anteriore del tubo digerente. Nel ramo di pesce che in seguito diede origine ai vertebrati terrestri, da questa escrescenza si sviluppò un polmone. In altri pesci si è trasformato in una vescica natatoria, ad es. in un organo che serve principalmente a facilitare il nuoto, anche se a volte ha anche una funzione respiratoria. Alcuni pesci hanno anche un numero di ossa che collegano questo organo all'orecchio interno e, a quanto pare, svolgono il ruolo di uno strumento per determinare la profondità. Inoltre, la vescica natatoria viene utilizzata per emettere suoni. Stretti parenti del gruppo di pesci da cui hanno avuto origine i vertebrati terrestri sono i dipnoi: hanno branchie con cui respirano l'acqua. Poiché questi pesci vivono in bacini periodicamente prosciugati, durante la stagione secca rimangono nel limo di un canale prosciugato, dove respirano con l'ausilio di vesciche natatorie e hanno un'arteria polmonare. I polmoni degli anfibi più primitivi - tritoni, ambistomi, ecc. - sembrano semplici sacchi, ricoperti all'esterno di capillari. I polmoni di rane e rospi hanno pieghe all'interno che aumentano la superficie respiratoria. Le rane e i rospi non hanno petto e non hanno muscoli intercostali, quindi hanno un tipo di respirazione forzata basato sull'azione delle valvole nelle narici e dei muscoli della gola. Quando le valvole nasali si aprono, il pavimento della bocca si abbassa (bocca chiusa) e l'aria entra. Le valvole nasali quindi si chiudono ei muscoli della gola si contraggono per restringere la bocca e forzare l'aria nei polmoni.

L'evoluzione dell'apparato respiratorio è avvenuta nella direzione della graduale divisione del polmone in cavità più piccole, cosicché la struttura dei polmoni nei rettili, negli uccelli e nei mammiferi si sta via via complicando. In un certo numero di rettili (ad esempio, in un camaleonte), i polmoni sono dotati di sacche d'aria accessorie, che si gonfiano quando si riempiono d'aria. Gli animali assumono un aspetto minaccioso: questo svolge il ruolo di un dispositivo protettivo per spaventare i predatori. I polmoni degli uccelli hanno anche sacche d'aria che circolano in tutto il corpo. Grazie a loro, l'aria può passare attraverso i polmoni e rinnovarsi completamente ad ogni respiro. Negli uccelli, durante il volo, c'è una doppia respirazione, quando l'aria nei polmoni è satura di ossigeno durante l'inspirazione e l'espirazione. Inoltre, le sacche d'aria svolgono il ruolo di mantice, soffiando aria attraverso i polmoni a causa della contrazione dei muscoli del volo.

I polmoni dei mammiferi e dell'uomo hanno una struttura più complessa e perfetta, fornendo una sufficiente saturazione di ossigeno a tutte le cellule del corpo e garantendo così un metabolismo elevato. La superficie dei loro organi respiratori è molte volte maggiore della superficie del corpo. Il perfetto scambio di gas mantiene la costanza dell'ambiente interno del corpo, che consente ai mammiferi e all'uomo di vivere in varie condizioni climatiche.

51. Evoluzione del sistema circolatorio nei vertebrati.

Gli antenati dei vertebrati sono comparsi 500 milioni di anni fa. Abitano in acque marine poco profonde e nei delta dei fiumi. Come sapete, il sistema circolatorio in tutti i vertebrati è chiuso. A differenza dei cordati inferiori (lancette), hanno un cuore, un organo muscolare, la cui contrazione assicura il movimento continuo del sangue attraverso i vasi. Il cuore disposto più semplicemente è caratteristico del pesce, è a due camere, costituito da un atrio e un ventricolo. Il sangue venoso dal cuore entra nell'aorta, da esso nelle arterie branchiali, che sono divise in capillari nelle branchie. Qui il sangue si arricchisce di ossigeno e rilascia anidride carbonica. Il sangue ossigenato scorre verso tutti gli organi e tessuti. Dopo aver ceduto l'ossigeno e arricchito di anidride carbonica, il sangue viene raccolto nelle vene, attraverso le quali entra nell'atrio. Gli anfibi hanno due circoli di circolazione sanguigna e il cuore diventa a tre camere: due atri - sinistro e destro - e un ventricolo. Il sangue arterioso, ricco di ossigeno, entra nel ventricolo sinistro, il sangue venoso, contenente anidride carbonica, entra nel ventricolo destro. Il sangue si mescola nel singolo ventricolo.

Nelle larve di anfibi, il cuore è a due camere, contenente, come nei pesci, sangue venoso e quattro paia di archi branchiali (arteriosi). Negli anfibi adulti, dalle arterie branchiali si formano due arterie polmonari della circolazione polmonare (polmonare) (tipiche degli anfibi) e da due paia di archi branchiali, i vasi della circolazione sistemica, che confluiscono dietro il cuore e formano la dorsale aorta. I cambiamenti nel flusso sanguigno, l'aspetto di un cuore a tre camere associato allo sviluppo della respirazione polmonare, dimostrano un possibile percorso evolutivo per lo sviluppo del sistema circolatorio dei vertebrati terrestri (anfibi).

I rettili hanno un cuore a tre camere: due atri e un ventricolo con un setto emergente (e nei coccodrilli è quasi completo). Dal lato destro del ventricolo, il sangue venoso entra nell'arteria polmonare comune, che si divide nelle arterie polmonari sinistra e destra, che portano il sangue ai polmoni. Dal lato sinistro del ventricolo, il sangue arterioso viene inviato lungo l'arco aortico destro alle arterie carotidi, che portano il sangue alla testa. Dal centro del ventricolo parte l'arco aortico sinistro, che si fonde con l'arco destro nell'aorta dorsale, che fornisce sangue misto al tronco e alla parte posteriore del corpo. Nell'arco aortico destro scorre sangue prevalentemente arterioso e nell'arco sinistro e nell'aorta dorsale - misto. Negli uccelli e nei mammiferi, il cuore è a quattro camere e i flussi sanguigni arterioso e venoso sono completamente separati in due circoli di circolazione sanguigna.

Dai disegni di questo manuale si possono trarre quattro diagrammi:

1. Sviluppo del cervello nei vertebrati

2. Sviluppo del cuore nei vertebrati

3. Sviluppo del sistema circolatorio nei vertebrati

4. Sviluppo degli arti nei vertebrati (a partire dai pesci con pinne lobate).

Nel circolo piccolo, o polmonare, dal ventricolo destro attraverso le arterie polmonari, il sangue venoso va ai polmoni e dai polmoni attraverso le vene polmonari il sangue arterioso va all'atrio sinistro. La formazione dei sistemi circolatori negli uccelli e nei mammiferi discendenti da diversi gruppi di antichi rettili procedette indipendentemente. Negli uccelli si è conservato nella circolazione sistemica solo l'arco aortico destro, mentre nei mammiferi solo il sinistro. Il progressivo sviluppo dei sistemi circolatori nei vertebrati superiori ha contribuito all'intenso scambio di gas, al rapido trasferimento di nutrienti e alla rimozione dei prodotti metabolici. Ciò ha portato a un tasso metabolico così intenso negli uccelli e nei mammiferi che sono diventati a sangue caldo. Il sangue caldo garantiva la migliore adattabilità di uccelli e mammiferi alle condizioni di vita in ambienti diversi e la loro ampia distribuzione geografica e l'elevata abbondanza.

52. Evoluzione del sistema genito-urinario nei vertebrati.

Nella filogenesi dei vertebrati si sono susseguite tre forme di organi escretori: il pronefro (rronephros), il rene primario (mesonephros) e il rene secondario (metanephros). Queste stesse tre forme di organi escretori si sostituiscono a vicenda durante lo sviluppo dell'embrione di vertebrati superiori e umani.

Il pronephros sembra aver funzionato negli antenati estinti dei vertebrati nel loro stato adulto. Dei vertebrati moderni allo stato adulto, solo alcune delle forme più primitive sono dotate di probuds (mixin da ciclostomi, alcuni pesci inferiori). Nella maggior parte dei vertebrati inferiori (pesci, anfibi) il pronefro funziona solo allo stato embrionale o larvale, mentre nelle forme adulte è sostituito dal rene primario.

I tratti caratteristici del pronephros sono: localizzazione nella regione dei segmenti più craniali del corpo, ad esempio, in selachia già a partire dal terzo e quarto segmento (da qui il suo altro nome è il rene della testa), un piccolo numero di segmenti in cui sono presenti i suoi tubuli (da 2 a 4), la presenza di tubuli pronephric nella quantità di un solo paio per ciascuno di questi segmenti, la presenza di un ampio imbuto ciliato che si apre nel suo insieme e l'assenza di un diretto connessione funzionale con il sistema circolatorio. I tubuli del pronefro, a differenza dei metanefridi degli anellidi, non si aprono direttamente sulla superficie della pelle, ma nel canale (o condotto) comune (accoppiato) del pronefro, che si estende fino all'estremità posteriore del corpo e qui si apre nella cloaca, cioè nell'intestino posteriore. Pertanto, i prodotti raccolti dal sangue da tutti i tessuti e gli organi del corpo provengono dai vasi sanguigni, che formano grovigli vascolari (glomo) vicino a determinate parti della parete del celoma, nella cavità secondaria del corpo. Da qui, attraverso i tubuli del pronefro, entrano nei canali del pronefro, quindi nella cloaca e vengono escreti nell'ambiente esterno. La cloaca è chiamata intestino posteriore nel caso in cui vi si aprano le aperture degli organi escretori e del tratto genitale.

Negli animali con un pronephros funzionante (ad esempio, embrioni di pesce, larve di anfibi), i suoi tubuli si presentano come segue. I nefrotomi di diversi (due-quattro) segmenti più craniali del corpo diventano cavi e allungati sotto forma di tubuli. Allo stesso tempo, le estremità dorsali chiuse alla cieca di ciascuna coppia di tubuli si separano dai somiti, si avvolgono e crescono caudalmente, fondendosi con le stesse estremità ricurve all'indietro delle altre coppie di tubuli che le seguono. Come risultato di tale fusione delle estremità dorsali di due o quattro coppie anteriori di nefrotomi, sorgono un paio di lunghi canali - i dotti del pronefro, che continuano a crescere nella direzione caudale con le loro estremità cieche fino a raggiungere la cloaca , in cui poi si aprono. Le estremità ventrali di queste coppie di nefrotomi rimangono collegate agli splancnotomi. Le loro cavità si aprono nel loro insieme con buchi. Successivamente, man mano che i tubuli del pronephros crescono, le loro estremità ventrali si espandono sotto forma di imbuti, i cui bordi sono formati da cellule con lunghe ciglia ciliate.

Il rene primario (o corpo del lupo), che è l'organo escretore definitivo nella stragrande maggioranza dei vertebrati inferiori, è un organo molto più complesso. Le sue caratteristiche sono le seguenti: localizzazione nella regione dei segmenti del tronco (da qui il suo altro nome è il rene del tronco), un gran numero (decine) di segmenti corporei in cui sono presenti i suoi tubuli, così come la ramificazione dei tubuli ( per cui ogni segmento potrebbe non avere una coppia , ma diverse, a volte molte coppie di tubuli).

La differenza essenziale tra il rene primario e il pronephros è l'instaurazione di una connessione diretta tra i suoi tubuli (originariamente sorti allo stesso modo dei tubuli pronephric) con il sistema circolatorio. Escrescenze cave si estendono dai tubuli del rene primario, terminando in estensioni cieche. Le estremità cieche di queste estensioni sporgono (come la gastrula della lancetta o come l'oculare), ei rami dell'aorta (arterie che portano) crescono nelle sporgenze risultanti, formando qui glomeruli capillari. Dal sangue portato da questi vasi, i prodotti del metabolismo dell'azoto vengono filtrati attraverso l'endotelio dei capillari e l'epitelio delle capsule terminali nella cavità dei tubuli del rene primario.

I tubuli del rene primario si aprono in una coppia speciale di lunghi canali: i canali del rene primario, o canali del lupo, che vanno all'estremità posteriore del corpo e qui sfociano nella cloaca. Questi sono gli stessi canali in cui originariamente si aprivano i tubuli pronefrici. Nel più primitivo dei vertebrati inferiori, ad esempio negli squali, i tubuli, insieme alle capsule e ai glomeruli sanguigni, conservano anche imbuti che si aprono nel loro insieme. Nella maggior parte dei pesci e degli anfibi, gli imbuti, che sorgono nel processo di formazione dei tubuli, poi scompaiono ei tubuli del rene primario perdono la loro connessione diretta con il celoma. Pertanto, a differenza dei tubuli del pronephros, in questo caso i prodotti metabolici entrano negli organi escretori non dalla cavità secondaria del corpo, ma direttamente dal sangue, il che rappresenta un significativo miglioramento della funzione escretoria.

Nei vertebrati superiori, il pronephros è deposto sotto forma di un rudimento, l'organo di escrezione funzionante nella vita embrionale è il rene primario, e nella seconda metà dello sviluppo embrionale, quest'ultimo è ridotto, e un nuovo rene secondario è formato per sostituirlo, che è il rene definitivo (definitivo) negli adulti. Le caratteristiche del rene secondario sono: localizzazione nei segmenti più caudali del corpo (da qui il suo altro nome è il rene pelvico), un numero enorme di tubuli e, di conseguenza, glomeruli sanguigni (quindi, una connessione ancora più stretta con il circolo circolatorio sistema), l'assenza di segmentazione sia nello sviluppo e nella struttura del parenchima renale, sia nell'afflusso di sangue (una coppia di arterie renali). Le vie urinarie del rene secondario sono gli ureteri, che si aprono in alcune forme nella cloaca, in altre nella vescica, che si sviluppa come sporgenza della cloaca (e nei vertebrati superiori è un derivato della parte prossimale dell'allantoide) .

Passando allo sviluppo del rene nell'uomo, va ricordato che il materiale per la formazione dei tubuli renali nell'embrione sono rudimenti speciali: gambe segmentate o nefrotomi. Nei vertebrati superiori, sono inizialmente formazioni dense. Nei segmenti anteriore e medio del corpo, il materiale dei nefrotomi è segmentato. A causa della ritardata differenziazione dei segmenti posteriori del corpo rispetto a quello che giace anteriormente, le dimensioni dei nefrotomi diventano progressivamente più piccole e si trovano sempre più vicine, e la massa più caudale dei nefrotomi rimane anche completamente non segmentata e forma il così -chiamato cordone metanefrogenico su ciascun lato del corpo.

53. Filogenesi del tegumento esterno dei vertebrati.

Le funzioni principali del tegumento sono: restrizione e protezione di un organismo multicellulare.

Nei cordati è costituito da:

L'epidermide si sviluppa dall'ectoderma

Derma che si sviluppa dal mesenchima

Direzione dell'evoluzione:

L'epidermide monostrato diventa multistrato, nei vertebrati ci sono 5 + 2 strati, si differenziano e cheratinizzano verso l'esterno.

Compaiono derivati dell'epidermide

Il sottile derma gelatinoso si ispessisce e acquista forza grazie alle fibre dell'epidermide.

54. Filogenesi dell'apparato digerente dei vertebrati.

Nell'apparato digerente si verificano la lavorazione meccanica e chimica del cibo e l'assorbimento dei nutrienti.

Principali direzioni di evoluzione:

Differenziazione del tubo digerente in sezioni;

Sviluppo delle ghiandole digestive;

L'aspetto dei denti e la loro differenziazione;

Un aumento della superficie assorbente dovuto all'allungamento dell'intestino e alla comparsa di villi.

L'apparato digerente è uno dei sistemi più antichi (nello sviluppo evolutivo). Il sacco digestivo di animali multicellulari disposti in modo primitivo si trasforma in un tubo (nei vermi), che, man mano che gli organismi progrediscono, aumenta di dimensioni, la struttura del muro diventa più complicata, compaiono estensioni, anelli e curve. Nei vertebrati (incluso l'uomo), l'epitelio e le ghiandole dell'apparato digerente si sviluppano dall'endoterma dell'intestino primario, i restanti strati della parete dal mesoderma ventrale non segmentato. L'ectoderma è coinvolto solo nello sviluppo della cavità orale e nella sezione finale del retto.

La struttura dell'apparato digerente in varie specie animali è associata alla sua funzione. In alcuni rettili, le cavità orale e nasale sono separate nella cavità orale primaria. Nei mammiferi questa divisione è completa. In connessione con la natura dell'alimentazione, le mascelle compaiono solo negli stomi trasversali e negli storioni. I veri denti si trovano nei pesci e raggiungono il massimo grado di differenziazione nei mammiferi. Le labbra si verificano solo nei mammiferi che hanno muscoli delle labbra. Gli anfibi hanno la propria muscolatura della lingua, anche se i pesci hanno già una lingua. La lunghezza del tubo digerente dipende dallo stile di vita dell'animale e dalla natura della sua dieta. Ad esempio, nei mammiferi erbivori la struttura dello stomaco è complessa, soprattutto nei ruminanti, in cui è suddivisa in più sezioni funzionalmente diverse tra loro, e l'intestino è molto lungo. I carnivori hanno un intestino corto e lo stomaco è una semplice estensione del tubo digerente. Il fegato è presente in tutti i vertebrati. In un certo numero di vertebrati, a partire dai pesci superiori, la cloaca è divisa in due parti separate: il retto e il seno urogenitale.

55. Filogenesi dei sistemi di integrazione dei vertebrati

Funzioni dell'apparato respiratorio.

1. Alimentazione dell'aria e regolazione dell'alimentazione dell'aria

2. Condizionatore d'aria ideale per aria inalata Airways:

· pulizia meccanica

· idratazione

· riscaldamento

3. Respirazione esterna, cioè ossigenazione del sangue, rimozione dell'anidride carbonica.

4. funzione endocrina- Disponibilità cellule DES che forniscono locale regolazione delle funzioni sistema respiratorio, adattamento del flusso sanguigno alla ventilazione dei polmoni.

5. Funzione protettiva. Implementazione di meccanismi di difesa aspecifici (fagocitosi) e specifici (immunità). Un meccanismo specifico: qui i linfociti passano il loro stadio antigene-dipendente (quando incontrano un antigene) e si svolgono le reazioni immunitarie dell'immunità cellulare e umorale. Sintesi di IgA.

6. funzione metabolica- l'endotelio degli emocapillari dei polmoni sintetizza numerosi enzimi coinvolti nella conversione di sostanze vasoattive (angiotensina - un fattore di conversione in grado di convertire l'angiotensina 1 in angiotensina 2 - un effetto vasocostrittore alla moda e un enzima che scompone bradichinina, serotonina, ecc. , fornendo, se necessario, un effetto ipotensivo.

7. funzione di filtraggio. Nei piccoli vasi dei polmoni coaguli di sangue, emboli, particelle estranee indugiano e si dissolvono.

8. funzione di deposito. Deposito di sangue, linfociti, granulociti.

9. scambio d'acqua, metabolismo lipidico.

Funzioni principali - respirazione, scambio gassoso.

Inoltre, il sistema respiratorio è coinvolto in funzioni così importanti come termoregolazione, sonorizzazione, senso dell'olfatto, idratazione aria inalata. Il tessuto polmonare svolge anche un ruolo importante in processi come: sintesi ormonale, acqua-salino e metabolismo lipidico. Nel sistema vascolare abbondantemente sviluppato dei polmoni, deposito di sangue. Fornisce anche il sistema respiratorio meccanico E difesa immunitaria da fattori ambientali.

Sviluppo dell'apparato respiratorio in filo- e ontogenesi.

Sviluppo nella filogenesi

La struttura dell'apparato respiratorio dipende dalle condizioni in cui vive un organismo. Negli animali che vivono in acqua, sono formati branchie. Negli animali che vivono sulla terra, ci sono vie aeree e polmoni. Il tipo di respirazione polmonare è più progressivo ed efficiente del tipo branchiale, poiché l'ossigeno viene assorbito dal sangue direttamente dall'aria e non dall'acqua. Già alle anfibio apparire laringe, dotata di muscoli, trachea e rudimenti bronchiali. A rettili sviluppato laringe, trachea e due bronchi, nelle pareti di quest'ultimo sono presenti cartilagini(anelli incompleti o completi). Nei polmoni spugnosi compaiono bronchi intrapolmonari di due o tre ordini. Le vie aeree di uccelli consiste in laringe inferiore, trachea e bronchi.

nel processo di deposizione e sviluppo del sistema respiratorio nell'embrione i mammiferi attraversano le fasi delle aperture branchiali sulla faringe, poi formato branchie, e poi gli organi della respirazione terrestre - polmoni.

I primi organi respiratori dei cordati erano le branchie. Nei cordati terrestri, funzionano solo nelle larve di anfibi. L'evoluzione degli organi respiratori ha seguito la via dell'aumento della superficie respiratoria delle branchie.

La lancetta ha solo fessure branchiali.

Le sacche branchiali si formano nei ciclostomi

Nei pesci, sulla parete delle fessure branchiali compaiono filamenti branchiali con un gran numero di capillari. Dietro gli archi branchiali, nei pesci con pinne lobate si forma una vescica natatoria accoppiata, che svolge una funzione idrostatica e una funzione di scambio gassoso tra sangue e aria, poiché la vescica natatoria comunica con la faringe.

I primi anfibi provenivano da pesci con pinne lobate, in cui dalla vescica natatoria si formavano polmoni a maglie larghe, la loro superficie respiratoria è piccola e lo scambio di gas avviene attraverso la pelle. Nel corso della filogenesi, dalle arcate branchiali si formano le vie respiratorie: laringe, trachea, bronchi, si allungano gradualmente e in esse l'aria viene riscaldata e umidificata.

Nei rettili, i polmoni diventano a maglia fine, compaiono i muscoli intercostali, il diaframma acquisisce dolori muscolari e gradualmente diventa un muscolo respiratorio.

Nell'uomo, la superficie dei polmoni è di 90 m2, il diaframma è il principale muscolo respiratorio.

Pertanto, l'evoluzione dei polmoni ha seguito anche il percorso del trascinamento della superficie respiratoria, i polmoni a maglie larghe degli anfibi sono stati sostituiti da polmoni a maglie piccole con un gran numero di partizioni interne nei rettili. Negli uccelli e nei mammiferi i polmoni sono spugnosi (alveolari), le vie aeree si sono allungate e differenziate e i muscoli respiratori sono migliorati.

Tra gli amnioti umani ci sono le fistole esofagotracheali e broncopolmonari e l'ipoplasia cistica dei polmoni (il bronco è associato a una cisti con una piccola superficie respiratoria).

Ontogenesi dell'apparato respiratorio

SU 4-5 settimane sviluppo, sporgenza(che si forma alla settimana 3) della parte faringea dell'intestino primario dal lato ventrale, assume la forma di un tubo situato davanti al bagagliaio e diviso in 2 tasche asimmetriche. Da prossimale si forma la crescita epitelio della mucosa laringea, dalla parte distale, si forma l'epitelio della mucosa tracheale. Le sacche sierose pleuriche e pericardiche sono separate dalla cavità addominale dal diaframma cresciuto. foglia viscerale mesoderma ventrale (splanchnopleura), che limita la cavità corporea primaria dal lato mediale, forma la pleura viscerale, il foglio parietale del mesoderma ventrale (somatopleura), dà origine alla pleura parietale.

SU 6 settimane si sviluppa l'albero bronchiale, su ogni rudimento del polmone compaiono sporgenze sferiche, corrispondenti ai lobi del polmone (a destra 3, a sinistra 2), si formano nuove sporgenze alle estremità delle sporgenze e, a loro volta, su di esse, in alto alla completa formazione del polmone. Formazione e sviluppo bronchiolo si verifica da 4 a 6 mesi, alle estremità dei rami di cui si formano acini, con alveoli, la formazione definitiva avviene al momento della nascita. Il mesenchima che ricopre il rudimento del polmone dà origine a formazioni di tessuto connettivo, muscoli lisci dell'apparato respiratorio, placche cartilaginee dei bronchi e vasi sanguigni. Sviluppo cartilagine della laringe in corso da 2-3 archi branchiali.