дихання тварин
Газообмін в легкіх.Переход в легенях кисню з альвеолярного повітря в кров і надходження вуглекислого газу з крові в легені підпорядковується описаним вище закономірностям. Завдяки роботам великого російського фізіолога Івана Михайловича Сєченова стало можливим вивчення газового складу крові і умов газообміну в легенях і тканинах.
Газообмін у легенях відбувається між альвеолярним повітрям і кров'ю шляхом дифузії. Альвеоли легких обплетені густою мережею капілярів. Стінки альвеол і стінки капілярів дуже тонкі, що сприяє проникненню газів з легких в кров і назад. Газообмін залежить від поверхні, через яку здійснюється дифузія газів, і різниці парціального тиску (напруги) диффундирующих газів. Такі умови є в легенях.
Різниця між напругою газів у венозній крові і їх парціальним тиском в альвеолярному повітрі становить для кисню 110-40 = 70 (мм рт. Ст.), А для вуглекислого газу 47-40 = 7 (мм рт. Ст.). Швидкість дифузії вуглекислого газу з крові в 25 разів більше, ніж кисню, тому за рахунок різниці в 7 мм рт. ст. вуглекислий газ встигає виділитися з крові.
Газообмін у тканинах. Обмін газів в тканинах також відбувається за рахунок дифузії внаслідок різниці напруг кисню і вуглекислого газу в крові і тканинах.
Перенесення газів кров'ю. Переносником кисню від легенів до тканин і вуглекислого газу від, тканин до легким є кров. У крові, як і у всякій рідині, гази можуть перебувати в двох станах: у фізично розчиненому стані і в хімічно зв'язаному вигляді. І кисень, і вуглекислий газ в дуже невеликій кількості розчиняються в плазмі крові. Основні кількості кисню і вуглекислого газу переносяться в хімічно зв'язаному вигляді.
Основним переносником кисню є гемоглобін крові. Кожен грам гемоглобіну пов'язує 1,34 мл кисню. Гемоглобін має здатність вступати в з'єднання з киснем, утворюючи оксигемоглобін. Чим вище парціальний тиск кисню, тим більше утворюється оксигемоглобіну. В альвеолярному повітрі парціальний тиск кисню 100-110 мм рт. ст. При цих умовах 97% гемоглобіну крові зв'язується з киснем. У вигляді оксигемоглобіну кисень кров'ю приноситься до тканин. Тут парціальний тиск кисню низький і оксигемоглобін (з'єднання нетривке) вивільняє кисень, який використовується тканинами. На зв'язування кисню гемоглобіном впливає і напруга вуглекислого газу. Вуглекислий газ зменшує здатність гемоглобіну зв'язувати кисень і сприяє дисоціації оксигемоглобіну. Підвищення температури також зменшує можливості зв'язування гемоглобіном кисню. Відомо, що температура в тканинах вище, ніж в легенях, які весь час вентилюються. Всі ці умови допомагають дисоціації оксигемоглобіну, в результаті чого кров віддає вивільнилися з хімічної сполуки кисень в тканинну рідину.
При спеціальної тренуванні організм здатний пристосовуватися до пониженому вмісту кисню в атмосферному повітрі. Вуглекислий газ переноситься кров'ю у вигляді хімічних сполук - гідрокарбонатів натрію і калію. Зв'язування вуглекислого газу і віддача його кров'ю залежать від його напруги в тканинах і крові. Крім того, в перенесенні вуглекислого газу бере участь гемоглобін крові.
Особливості дихання птахів і пірнаючих тварин. Птахи не мають діафрагми, тому розширення і стиснення легень залежить від дії міжреберних м'язів. На відміну від легких ссавців у птахів два бронха проходять наскрізь через легені і закінчуються черевними воздухоноснимі мішками. При польоті птахів особливе значення має пахвовий повітряний мішок. Під час вдиху повітря надходить частково в повітроносні мішки, а частково в найтонші розгалуження бронхів, де відбувається газообмін. При видиху повітря з повітряних мішків направляється до бронхів і трахеї. Таким чином, завдяки повітряним мішкам птиці отримують атмосферне повітря, як при вдиху, так і при видиху.
Від повітроносних мішків йдуть відростки, деякі з них проникають в довгі кістки кінцівок. Повітроносні мішки беруть участь в підтримці нормального положення тіла птиці при польоті. Це досягається шляхом переміщення центру ваги в залежності від ступеня наповнення повітрям тих чи інших повітроносних мішків. Воздухоносной система птахів є досить містким резервуаром для повітря. Кількість повітря в системі таке, що воно може забезпечити газообмін навіть при відсутності дихальних рухів. Такий резерв повітря необхідний птахам при польоті.
При польоті птахів завдяки посиленій діяльності грудних м'язів утворюються значні кількості тепла. Вважають, що повітроносні мішки завдяки посиленій вентиляції і великий поверхні випаровування сприяють охолодженню тіла птахів і оберігають їх від перегрівання.
У пірнаючих тварин (кити та ін.) Збільшені довжина і об'єм грудної порожнини, сильно розвинена дихальна мускулатура. Носові отвори розташовані на верхній частині голови, що дає можливість тваринам дихати, не висував голови з води. Повітря з носових ходів потрапляє лише в трахею і бронхи. Під час пірнання носові отвори закриваються, і вода не потрапляє в дихальні шляхи. У легких пірнаючих тварин альвеол в три рази більше, ніж в легких великих сільськогосподарських тварин. Кашалот може не підніматися на поверхню води 80-100 хв, синій кит -20-30 хв.
Регуляція дихання. Дихання тварин регулюється. Воно може бути частим, рідким, більш глибоким або поверхневим залежно від багатьох факторів. Змінюється дихання під впливом імпульсів, що приходять до дихальної мускулатури з відцентровим нервах, або ж під впливом хімічних речовин, що утворюються в організмі.
Французьким дослідником Флуранс і російським фізіологом Н. А: Миславським було встановлено, що в довгастому мозку є група клітин, руйнування яких веде до зупинки дихання. Так було покладено початок вивченню дихального центру. Дихальний центр - складне утворення, що складається з центру вдиху і центру видиху. Пізніше вдалося показати, що дихальний центр має більш складну структуру і в процесах регуляції дихання беруть участь також і вищерозміщені відділи центральної нервової системи, які забезпечують пристосувальні зміни в системі органів дихання до різної діяльності організму. Важлива роль в регуляції дихання належить корі великих півкуль головного мозку.
У дихальному центрі ритмічно виникають імпульси збудження. Ці імпульси виникають автоматично. Навіть після повного виключення приходять до дихального центру по доцентрових нервових волокнах імпульсів в ньому можна зареєструвати ритмічну активність. Автоматизм дихального центру пов'язують з процесами обміну в ньому. Ритмічні імпульси передаються з дихального центру по відцентровим нейронам до дихальних м'язів і діафрагми.
Зміна дихання відбувається рефлекторно. Дихання змінюється при больовому подразненні, при подразненні органів черевної порожнини, рецепторів кровоносних судин, шкіри, рецепторів дихальних шляхів.
Особливе значення в регуляції дихання мають імпульси, що йдуть від рецепторів дихальних м'язів і від рецепторів самих легких. Імпульси від легких забезпечують чергування вдиху і видиху. Це відбувається так. При вдиху, коли легені розтягуються, дратуються рецептори в стінках легкі Імпульси від рецепторів легень по доцентрових волокнах досягають дихального центру, гальмують центр вдиху і збуджують центр видиху. В результаті дихальні м'язи розслаблюються, грудна клітка опускається, діафрагма набирає вигляду купола, об'єм грудної клітки зменшується і відбувається видих. Тому кажуть, що вдих рефлекторно викликає видих. Під час видиху легкі спадають, при цьому рефлекторно гальмується центр видиху і збуджується центр вдиху.
У регуляції дихання бере участь кора головного мозку. З її допомогою і забезпечується найтонше пристосування дихання до потреб організму в зв'язку зі зміною умов зовнішнього середовища і життєдіяльності організму.
Великий вплив на стан дихального центру надає хімічний склад крові, зокрема її газовий склад. Вперше це було показано в досвіді з перехресним кровообігом. У двох собак, що знаходяться під наркозом, перерізали сонні артерії, що несуть кров до голови, і через трубки з'єднували так, що кров від тулуба першої собаки надходила до голови другий, а кров від тулуба другий собаки надходила до голови першої. Пережатие трахеї у першій собаки викликало задишку у другій, і навпаки. Відбувалося це тому, що в крові собаки. у якій переживали трахею, накопичувалося велику кількість вуглекислого газу. Така кров, насичена вуглекислим газом, надходила до голови іншого собаки, омивала її і порушувала до активної діяльності дихальний центр. Тому у другій собаки і спостерігалися часті дихальні руху (задишка). Наступні досліди з введенням в певну ділянку довгастого мозку розчину, що містить вуглекислоту, підтвердили це положення.
Література: Хрипкова А. Г. та ін. Фізіологія тварин: Учеб. посібник по факультатив. курсу для учнів IX-X кл. / А. Г. Хрипкова, А: Б. Коган, А. П. Костін; Під ред. А. Г. Хрипковой. - 2-е вид. перераб.- М. Просвещение, 1980.-192 с. ил .; 2 л. мул.