Эволюция дыхательной системы Подготовил студент I курса 2

Эволюция дыхательной системы Подготовил студент I курса 2 «Б» группы ЛПФ Даниелян Вячеслав

Дыхательная система (лат. systema respiratorium) — система органов человека и других животных, которая служит для газообмена организма с окружающей средой (обеспечивает поступление кислорода и выведение углекислого газа). Кислород организмы могут получать из воздуха (воздушное дыхание), либо потреблять кислород, растворённый в воде (водное дыхание). Органы дыхания имеются только у аэробных организмов, у анаэробных они отсутствую.

Дыхательная система Ланцетника У ланцетника специализированных органов дыхания нет, а дыхательную функцию выполняет глотка — передняя часть пищеварительной трубки, пронизанная сквозными отверстиями — жаберными щелями (более 150 пар), главной функцией которых является фильтрация воды. Постоянный ток свежей воды через глотку способствует газообмену в кровеносных сосудах, расположенных в жаберных перегородках. На капилляры эти сосуды не распадаются, что свидетельствует о второстепенности дыхательной функции глотки.

Рыбы — довольно многочисленная группа современных позвоночных животных. В настоящее время насчитывается приблизительно 20 тысяч видов. Они являются обитателями водной среды обитания, дышащими жабрами и передвигающимися при помощи плавников. Распространены рыбы от экваториальных и полярных вод, до высокогорных водоемов и самых глубоких океанических впадин. Обитают в соленых водоемах и в пресных водах. Как ни странно, но рыбы встречаются даже в пересохших водоемах. Все эти данные говорят об одном, что все предки современных рыб приспосабливались к самым разнообразным условиям существования. По экологическим показателям рыб можно разделить на следующие группы: n Пресноводные n Проходные n Солоноватые n Морские

Дыхательная система рыб Жабры. Также есть и дополнительные органы для дыхания атмосферным воздухом: легкие (двоякодышащие рыбы), лабиринтный орган (аквариумные рыбки Макроподы), участки ротовой полости, глотки и задней кишки, плавательный пузырь. Жабры — наиболее ранние специализированные органы дыхания, появляющиеся среди хордовых впервые у рыб. Они представляют собой тонкие складки слизистой оболочки глотки, лежащие на жаберных дугах, снабжаемые венозной кровью через жаберные артерии и распадающиеся здесь на капилляры. Позади последней жаберной дуги у кистеперых рыб за счет выпячивания вентральной стороны глотки формируется парное образование — плавательный пузырь, который выполняет в первую очередь гидростатические функции, уравновешивая тело рыбы в толще воды. Связь между ним и глоткой, имеющаяся в эмбриогенезе, не прерывается и позже, поэтому воздух при попадании в глотку может беспрепятственно проходить в плавательный пузырь. Эта морфофизиологическая особенность при изменении условий существования кистеперых рыб явилась предпосылкой преобразования плавательного пузыря в легкие.

У рыб жаберные щели в количестве 5— 7 закладываются как слепые парные выросты глотки — жаберные мешки. Навстречу им выпячиваются кожные покровы — жаберные карманы. В месте их соприкосновения происходит прорыв тканей эктодермы кожи и энтодермы глотки и возникают сквозные жаберные щели.

Земноводные - представители примитивной формы позвоночных. Произошли они около 370 млн. лет назад от существ, которые оставили водную среду. Их другое название – амфибия, переводится с греческого, как «живущий двойной жизнью» . Земноводные являются холоднокровными животными. Их температура тела такая же, как в окружающей их среде, они не умеют согревать своё тело изнутри. Когда наступают холода, земноводные животные замирают, а когда тепло – они активны. Это материковые животные, которые рождаются в воде, а большую часть своей жизни проводят на земле. Земноводные делятся на три группы: бесхвостые или лягушки; хвостатые, они же саламандровые; безногие земноводные или червяги.

Дыхательная система земноводных Имеется четыре способа дыхания: легочное (у взрослых особей есть парные легкие, которые представляют собой тонкостенные ячеистые мешки с малой поверхностью), кожное (кожа содержит большое количество кровеносных сосудов), ротовое (диффузия газов через ротовое эпителий) жаберное (у личинок). Дыхательные пути: ноздри, ротовая полость, трахейно-гортанная камера. У земноводных, связанных по происхождению с кистеперыми рыбами, в личиночном состоянии функционируют жабры, а во взрослом — органами дыхания становятся легкие. В связи с отсутствием грудной клетки и диафрагмы воздух в них попадает из ротовой полости за счет глотательных движений, осуществляющихся подбородочно-подъязычной мышцей. Материал жаберных дуг, следующих за подъязычной дугой, частично редуцируясь, входит в состав хрящей гортани, которая, появляясь впервые у земноводных, является первым органом, относящимся к нижним дыхательным путям. Легкие начинаются непосредственно от гортани. Они крупноячеисты и имеют относительно малую дыхательную поверхность, в связи с чем газообмен в большей степени осуществляется через кожные покровы. У личинок земноводных в глотке образуется четыре пары жаберных щелей.

Пресмыкающиеся Пресмыка ющиеся (Reptilia) — класс преимущественно наземных позвоночных животных, включающий современных черепах, крокодилов, клювоголовых, амфисбен, ящериц и змей. В мире известно 8734 видов пресмыкающихся. Важнейшие особенности строения и биология рептилий помогли их предкам покинуть воду и широко расселиться по земле. К таким особенностям, прежде всего, относятся внутреннее оплодотворение и откладка яиц, богатых питательными веществами и покрытых плотной защитной оболочкой, что способствует развитию их на суше. Тело рептилий имеет защитные образования в виде чешуи, одевающих их сплошным покровом. Кожа всегда сухая, испарение через нее невозможно, поэтому они могут жить и в сухих местах.

Дыхательная система пресмыкающихся Парные легкие, которые представляют собой тонкостенные ячеистые мешки с большим количеством внутренних перегородок. Дыхательные пути ноздри, гортань, трахея, два бронхи. Реберный тип дыхания. Пресмыкающиеся, вышедшие на сушу окончательно, имеют как верхние дыхательные пути (не полностью отграниченную от ротовой полости полость носа), так и нижние — гортань, трахею и бронхи. Их легкие мелкоячеисты, содержат многочисленные внутренние перегородки и обладают большой дыхательной поверхностью. Впервые появляется диафрагма, которая в дыхании принимает скорее пассивное участие, так как она либо лишена мышечных элементов, либо разделяет грудную и брюшную полости не полностью. Механизм дыхания основан на сокращении межреберных мышц, приводящих в движение грудную клетку. У пресмыкающихся прорыв жаберных щелей происходит только в эмбриональном развитии; вскоре после этого они зарастают.

Птицы ПТИЦЫ (Aves) – относятся к классу позвоночных животных, характерным отличием которых является наличие перьевого покрова, который не наблюдается ни у одного другого вида животных. Предками птиц считаются пресмыкающиесяпсевдозухии. Птицы относятся к наземным двуногим животным, передние конечности которых в процессе эволюции превратились в крылья. Большинство птиц приспособлены к полету, хотя есть и такие виды, которые потеряли эту способность, например, страусы и пингвины. Класс птиц весьма разнообразен, многочислен и распространен по всему миру.

Дыхательная система птиц Парные легкие, которые представляют собой плотные губчатые тела, вторичные бронхи, парабронхы и бронхиолы. Дыхательные пути: ноздри, носовая полость, верхняя гортань, трахея с голосовым аппаратом в нижней гортани, бронхи. Есть воздушные мешки (9 -11), которые обеспечивают двойной тип дыхания.

Млекопитающие Класс МЛЕКОПИТАЮЩИЕ (Mammalia)- высший класс позвоночных животных, венчающий всю систему животного мира. Наиболее важными чертами общей организации млекопитающих служат: n высокий уровень развития нервной системы, обеспечивающий сложные и совершенные формы приспособительного реагирования на воздействия внешней среды и слаженную систему взаимодействия различных органов тела; n живородность, сочетающаяся (в отличие от других живородных позвоночных, например рыб и рептилий) с выкармливанием детенышей молоком. Она обеспечивает лучшую сохранность молодняка и возможность размножения в весьма разнообразной обстановке; n совершенная система теплорегулирования, благодаря которой тело имеет относительно постоянную температуру, т. е. постоянство условий внутренней среды организма. Легко представить себе, какое огромное значение это имеет для распространения млекопитающих в разнообразных жизненных условиях.

Дыхательная система млекопитающих Парные легкие альвеолярного строения с большой площадью поверхности (превышает площадь поверхности тела в 50 -100 раз). Дыхательные пути: ноздри, носовая полость, гортань с голосовыми связками, трахея, главные бронхи, которые разветвляются в легких до бронхиол. Реберный и диафрагмальный тип дыхания. У млекопитающих дыхательные пути, как и у предков, выстланы мерцательным эпителием. Они полностью отделены от пищеварительной системы и только перекрещиваются с ней в глотке. Бронхи многократно разветвляются, вплоть до бронхиол, ведущих в альвеолы — легочные пузырьки, имеющие в сумме огромную площадь поверхности (у человека до 90 м ). Основной мышцей, изменяющей объем грудной полости, становится диафрагма. У млекопитающих в эмбриогенезе начинается закладка глоточных мешков и жаберных карманов, которые в норме никогда не прорываются и не образуют жаберных щелей.

Аномалии развития органов дыхания человека

Порок развития органов дыхания может быть: • Первичный - обусловленный генетическими изменениями. • Вторичный, возникающие по причине воздействия на плод неблагоприятных факторов в период закладки дыхательной системы во время беременности.

Латеральные свищи (кисты) шеи. При нарушении эмбриогенеза во время закладки зачатков жаберных щелей они могут прорываться и даже сохраняться в постэмбриональном периоде у млекопитающих и человека. Эту аномалию называют латеральными свищами шеи. Они открываются на коже боковой поверхности шеи, а другим концом впадают в глотку. Чаще встречается феномен под названием латеральные кисты шеи. Эта аномалия связана с сохранением в постнатальном развитии эмбрионального материала глоточных жаберных мешков или эктодермальных жаберных карманов. Участки этих образований могут заполняться жидкостью, увеличиваться в размерах и склонны к малигнизации. Необходимы своевременная диагностика этих образований и их хирургическое удаление.

Первичные: Лёгочная семейная эмфизема – генетически обусловленный недостаток фермента антитрипсина. Патология выявляется, как правило, в первые месяцы жизни. Типичны хронические бронхиты и пневмонии, протекающие длительно и тяжело. Характерна постоянная одышка.

Синдром гемосидероза лёгких – характеризуется отложением в макрофагах альвеол гемосидерина. Аномалия развития органов дыхания выявляется в возрасте от двух до пяти лет, когда возникают желтушность кожи и склер, выраженная слабость, кашель с отделением мокроты с прожилками крови, одышка. Болезнь сочетается с анемией.

Муковисцидоз Генетически обусловленное нарушение обмена гликозаминогликанов. Поражаются все органы, которые продуцируют слизь (железы бронхолёгочной системы, кишечника, потовые, половые). Она становится вязкой, поэтому отделение затруднено. Выявляется в первые месяцы жизни, когда при застое слизи начинаются воспалительные процессы бронхолёгочной системы – рецидивирующие пневмонии и бронхиты. Пациентов беспокоит постоянный кашель, одышка. Диагностируется на основании увеличенного количества хлоридов пота в повторно выполненных пробах. Кроме того, необходимо провести генетическое исследование.

Вторичные. Отсутствие лёгкого или его доли. Если патология двусторонняя (отсутствует только лёгочная ткань или лёгкое с главным бронхом), то порок несовместим с жизнью. Односторонний дефект характеризуется западением грудной клетки на стороне поражения. Пациенты жалуются на кашель, одышку.

Синдром Вильямса. Кемпбелла – характеризуется отсутствием хрящей в мелких бронхах. Дети с такой патологией рождаются недоношенными. Заболевание проявляется сразу одышкой, обструктивным синдромом. Впоследствии наблюдается деформация грудной клетки, физическая и умственная отсталость. Прогноз неблагоприятный.

Недоразвитие сосудов Аномалии аорты, сонных артерий – из-за сдавливания сосудами бронхов возникают приступы удушья.

Кисты лёгкого Могут быть врождёнными или приобретёнными (паразитарные). При нагноении кисты образуется абсцесс лёгкого, которые требует лечения в отделении торакальной хирургии.

Синдром Картагенера Характеризуется неподвижностью реснитчатого эпителия в дыхательных путях, обратным расположением внутренних органов. Сочетается с пороками развития других органов.

Трахеопищеводные свищи Выявляются сразу после рождения, когда ребёнок поперхивается во время кормления, начинает задыхаться. Сочетается с недоразвитием пищевода. Аускультативно в лёгких выслушиваются хрипы после кормления. Порок выявляется помощью метода контрастного исследования пищевода. Также могут наблюдаться добавочные доли лёгкого, опухолевые образования дыхательной системы.

Диагностика выполняется с помощью комплекса различных исследований: рентгенологического метода, определения функции внешнего дыхания, фибробронхоскопии, бронхографии, биопсии опухолевых образований или слизистой оболочки дыхательных путей. В случае наследственно обусловленных дефектов необходимо генетическое исследование.

Лечение назначается строго индивидуально с учётом особенности развития органов дыхания и развития каждого порока. Во многих случаях нужно хирургическое вмешательство.