С помощью дыхательной системы млекопитающие обеспечивают свой организм кислородом. Она состоит из двух основных частей: лёгких и воздухоносных путей. Так животные могут эффективно усваивать необходимые вещества из воздуха в самых разных окружающих условиях. Отдельно можно выделить класс китообразных, которые живут в морской воде и океанах. Для вдоха им приходится подниматься к поверхности.
Систематика млекопитающих
Млекопитающие — достаточно большой класс. Они населяют все континенты планеты. Этих животных подразделяют на три подкласса:
- сумчатые;
- яйцекладущие;
- плацентарные.
К яйцекладущим относят ехидну и утконоса. Эти животные обитают только в Австралии на островах, расположенных неподалёку от неё. У них нет такого способа размножения, как живорождение. Представители яйцекладущих откладывают яйца, в которых уже есть достаточно развитый эмбрион. Животные имеют коракоиды, клоаку и непостоянную температуру тела. Из-за этого у яйцекладущих присутствуют функции и млекопитающих, и пресмыкающихся.
Сумчатые распространены на просторах Австралии, Южной Америки и частично Северной. В процессе эволюции возникло довольно большое количество видов с таким строением организма. Самый типичным представителем можно считать кенгуру. У этого животного отсутствует хотя бы какое-то подобие полноценной плаценты. Потомство рождается недоношенным, после чего некоторое время вынашивается в сумке, где есть молочный сосок. Это специальная складка на животе, состоящая из кожи.
Самым разнообразным типом является плацентарный. Всего он имеет 25 отрядов млекопитающих. Наиболее распространённые — грызуны. Сейчас науке известно более 2 000 видов. Вынашивание плода происходит в плаценте, после чего рождаются полноценные детёныши. Многочисленны также отряды зайцеобразных, хищных, насекомоядных, хоботных, рукокрылых, парнокопытных, приматов и др.
Общая характеристика дыхания
Дыхательная система животных и людей обеспечивает относительное постоянство углекислого газа и кислорода во всех тканях организма и в кровяном потоке. Это называется оптимальным для метаболизма составом необходимых веществ. На картинке ниже представлена обобщённая схема органов дыхания млекопитающих.
Дыхательной системой называют механизмы и органы, предназначенные для получения кислорода из воздуха и выведения углекислого газа из организма. Для обеспечения газообмена используются:
- межрёберные мышцы;
- диафрагма;
- брюшная стенка;
- грудная клетка;
- плевра;
- лёгкие и трахея;
- носовые ходы;
- носоглотка;
- гортань;
- воздуховодные пути;
- кровь;
- сердце;
- сосуды.
Если говорить кратко, воздухоносные пути позволяют воздуху поступать в лёгкие. Во время прохождения по ним газовая смесь увлажняется и увеличивает или снижает температуру, а также частично очищается. Внутри пути покрываются слизью. В бронхах и трахеях образуется мерцательный эпителий. Схема лёгочных путей представлена на рисунке ниже.
Одна из основных частей лёгких — альвеола. Это специальные лёгочный пузырь, имеющий полусферическую форму. Именно она обеспечивает газообмен между воздухом и кровью.
Физиологические процессы
Дыхание является совокупностью большого количества различных физиологических процессов. В итоге обеспечивается обеспечение организма кислородом. Чтобы млекопитающее могло дышать выполняются такие функции:
- Газообмен между поступающим в лёгкие воздухом и альвеолами.
- Обмен газов в альвеолах и крови.
- Транспортировка к клеткам.
- Газообмен между тканями и кровью.
- Образование углекислоты.
Процесс обмена с внешней средой называют лёгочной вентиляцией. Он обеспечивается благодаря движениям диафрагмы, межрёберных и брюшных мышц. Вдох и выдох выполняется из-за изменения объёма лёгких.
Дыхание животных подразделяется на такие типы:
- грудное;
- брюшное;
- рёберно-брюшное.
Обмен газов в лёгких обеспечивается благодаря большой площади поверхности, которую занимают альвеолы, эпителий и капиллярные клетки. Всего за 24 часа перекачивается несколько кубометров кислорода и углекислого газа.
Транспортировка осуществляется за счёт крови. Гемоглобин захватывает кислород и переносит его ко всем клеткам.
Углекислый газ из клеток сначала попадает в кровь, после чего переходит в эритроциты. Образуется угольная кислота и карбогемоглобин, которые поступают в плазму. По венам эти соединения транспортируются к лёгким, где и выводятся.
Регуляция функций
Регуляция дыхания — это контроль за нормальным соотношением кислорода и углекислого газа в лёгочных альвеолах и крови. Происходит изменение глубины и частоты вдохов на инстинктивном уровне в дыхательном центре. Она находится в продолговатом мозге. Возбудимость определяется изменение содержания углекислого газа в крови. На сосудах есть специальные рецепторные зоны.
Регуляция частоты выполняется при помощи центров вдоха, выдоха и пневмотаксиса. Самым важным является первый отдел. Там ритмично появляются импульсы, которые и определяют интенсивность дыхания.
Эти импульсы идут к диафрагме и мышцам. Затем происходит вдох требуемой глубины и продолжительности. Она полностью соответствует требованиям организма.
Класс китообразных
Строение черепа китов таково, что вдох они могут осуществлять, выставив ноздри из воды. Для этого им не нужно выгибать шею.
Нижнечелюстные, межчелюстные и верхнечелюстные кости более длинные из-за развившегося цедильного аппарата. Так называется китовый ус. Носовые кости сравнительно небольшие, а теменные выдвинуты в стороны.
Дыхало состоит из одного или двух отверстий и находится в верхней точке головы. Оно открывается только во время короткого вдоха при выныривании. В холодных широтах или в зимний период при выдохе вырывается конденсированный пар. Этот столб и называют фонтаном. В некоторых случаях взлетают и капли воды.
Пауза между вдохами — всё остальное время, в течение которого кит находится под водой. При погружении ноздри очень плотно закрываются, не давая воде проникать внутрь дыхала. Водоносный путь из-за специфического строения гортани отделяется от пищевого. Так кит может безопасно дышать даже тогда, когда рот заполнен пищей или водой.
Лёгкие и китообразных очень эластичные. Они способны быстро сжиматься и разжиматься. Благодаря этому обеспечивается короткий дыхательный акт. За выдох и вдох кит может обновить до 90% воздуха. У человека этот показатель находится на уровне 15%.
Китообразные до полутора часов могут находиться под водой. Это обеспечивается огромным запасом воздуха и большим содержанием мышечного гемоглобина.
Органы дыхания млекопитающих в зависимости от вида приспособлены к различным условиям. Животные могут жить на земле, под ней, в воде. Дыхательная система частично видоизменяется под среду обитания.
