Учебник по Биологии. 7 класс. Соболь - Новая программа

Жить - это значит дышать.

Жан Жак Руссо

§ 36. ДЫХАНИЕ ЖИВОТНЫХ

Основные понятия и ключевые термины: ДЫХАНИЕ ЖИВОТНЫХ. «Кожное» дыхание. Трахейное дыхание. Жаберное дыхание. Лёгочное дыхание. ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА.

Вспомните! Какие органы дыхания есть у животных?

Подумайте

«Чтобы жить, нужно уметь где-то доставать кислород, а затем отправлять его в каждую живую клетку. Большинство организмов нашей Земли черпают этот газ из атмосферы или из воды, где он находится в растворённом состоянии», - писал Б. Ф. Сергеев в своей книге «Занимательная физиология». А для чего нужен кислород живым организмам? Каково происхождение кислорода?

СОДЕРЖАНИЕ

Каково значение дыхания для высвобождения энергии в клетках животных?

Целостный процесс дыхания у животных условно делят на три этапа: внешнее дыхание, транспортирование газов и внутреннее дыхание. Внешнее дыхание ещё называют газообменом, поскольку происходит обмен газов между организмом и внешней средой. Благодаря этому процессу животное получает кислород и избавляется от углекислого газа, который является конечным продуктом дыхания. Второй этап - транспортирование газов в организме. Это обеспечивают или специальные трубочки-трахеи, или жидкости внутри тела животных. В большинстве случаев такой жидкостью является кровь, содержащая гемоглобин. Это соединение связывается с кислородом и транспортирует его к клеткам, подобным способом освобождает клетки от углекислого газа. Внутреннее дыхание происходит уже в клетках. Простые питательные вещества (аминокислоты, жирные кислоты, простые углеводы) с помощью ферментов клетки расщепляются, при этом высвобождается необходимая для жизнедеятельности организма ЭНЕРГИЯ. И именно для этого нужен КИСЛОРОД. Основное значение дыхания заключается в высвобождении энергии из питательных веществ с помощью кислорода, который участвует в реакциях окисления.

Заметим, что окисление питательных веществ во время внутреннего дыхания может происходить без участия кислорода с помощью других реакций, но тогда выход энергии будет незначительным. Такое дыхание называют анаэробным, а сами организмы - анаэробами. Анаэробное дыхание свойственно внутренним паразитам (сосальщикам, цепням, аскаридам), глубоководным червям. Большинство животных в своём дыхании используют кислород атмосферного воздуха или кислород, растворённый в воде; их называют аэробными, а дыхание - аэробным.

Итак, ДЫХАНИЕ ЖИВОТНЫХ - совокупность процессов, обеспечивающих поступление в организм кислорода из окружающей среды, его использование клетками для окисления органических веществ и выделение из организма углекислого газа.

Чем определяется тип дыхания животных?

Животные в зависимости от образа жизни имеют органы водного дыхания (жабры) и воздушного дыхания (трахеи и лёгкие). Кроме того, довольно часто у животных в процессе дыхания участвуют их покровы. Поэтому в зависимости от способа дыхания и строения дыхательного аппарата у животных выделяют четыре типа дыхания: кожное, трахейное, жаберное и лёгочное.

Кожное дыхание - это обмен кислорода и углекислого газа через покровы тела. Основой этого дыхания является важнейший физический процесс - диффузия. Только в растворённом состоянии газы могут проникать через покровы неглубоко и с невысокой скоростью. Поэтому кожное дыхание является основным у тех организмов, которые имеют небольшие размеры, увлажнённые покровы, ведут водный образ жизни. Этим требованиям отвечают губки, кишечнополостные, черви, амфибии и др.

Ил. 140. Трахейная система насекомых

Трахейное дыхание - это дыхание с помощью системы объединённых трубочек-трахей, пронизывающих всё тело. С окружающей средой их соединяют специальные отверстия - дыхальца. Такая система доставляет газы к клеткам и органам без участия жидкостей. Быстрое перемещение воздуха в трахейной системе обеспечивается только на небольшое расстояние, поэтому размеры организмов с трахейным дыханием небольшие. Животное не может быть толще, чем 2 см, иначе организму не хватит кислорода. Дышат с помощью трахей не только насекомые, но и многоножки, паукообразные.

Жаберное дыхание - это дыхание с помощью специализированных образований с густой сетью кровеносных сосудов. Эти выросты называются жабрами. Хорошо развит этот тип дыхания у водных животных - ракообразных, моллюсков, иглокожих, рыб, определённых видов амфибий. У беспозвоночных жабры, как правило, внешние, а у хордовых - внутренние. Кислород транспортируется к таким жабрам в растворённом виде с помощью воды. В связи с тем, что в воде содержится в 30 раз меньше кислорода, чем в воздухе, для жабродышащих организмов характерны дополнительные формы дыхания через кожу, кишки, поверхность рта, плавательный пузырь.

Лёгочное дыхание - это дыхание с помощью внутренних специализированных органов, которыми являются лёгкие. Такой тип дыхания наиболее совершенен, поскольку скорость газообмена высокая, что обеспечивает соответственно и высокий уровень обмена веществ.

Лёгкими дышат почти все наземные позвоночные - пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие, часть наземных беспозвоночных (пауки, скорпионы, лёгочные моллюски) и некоторые водные животные (двоякодышащие рыбы). Воздух в лёгкие поступает по дыхательным путям.

Итак, дыхание у животных определяется их образом жизни и осуществляется с помощью покровов, трахей, жабр и лёгких.

Каковы функции и органы дыхательной системы животных?

ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА - совокупность органов для поступления воздуха или воды, содержащих кислород, и газообмена между организмом и окружающей средой. Развиваются органы дыхания как выросты внешних покровов или стенки кишечного тракта. В состав дыхательной системы могут входить дыхательные пути и органы газообмена. Так, у позвоночных дыхательными путями является носовая полость, гортань, трахея и бронхи, а органами газообмена - лёгкие.

Таблица 14. СРАВНИТЕЛЬНАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ

Группа

Характерные особенности органов дыхания

Кишечнополостные

Газообмен через всю поверхность тела. Специальных органов дыхания нет

Кольчатые черви

Наружные жабры (многощетинковые черви) и вся поверхность тела (малощетинковые черви, пиявки)

Моллюски

Жабры (двустворчатые, головоногие) и лёгкие (брюхоногие)

Членистоногие

Жабры (ракообразные), трахеи и лёгкие (паукообразные), трахеи (насекомые)

Рыбы

Жабры. Дополнительные органы для дыхания: лёгкие (двоякодышащие рыбы), участки ротовой полости, глотки, кишечника, плавательный пузырь

Земноводные

Лёгкие ячеистые, жабры (у личинок) и кожа (с большим количеством сосудов). Дыхательные пути: ноздри, рот, трахейно-гортанная камера

Пресмыкающиеся

Лёгкие ячеистые. Дыхательные пути: ноздри, гортань, трахея, бронхи

Птицы

Лёгкие губчатые. Дыхательные пути: ноздри, носовая полость, верхняя гортань, трахея, нижняя гортань с голосовым аппаратом, бронхи. Есть воздушные мешки

Млекопитающие

Лёгкие альвеолярные. Дыхательные пути: ноздри, носовая полость, гортань с голосовым аппаратом, трахея, бронхи

Основной функцией органов дыхательной системы является доставка кислорода, удаление углекислого газа и газообмен. Кроме того, органы дыхания принимают участие в осуществлении других важных для организма функций. Так, лёгкие и дыхательные пути участвуют в регуляции температуры тела, так как способны испарять воду через поверхность. Эпителий носовой полости, трахей имеет реснички и слизистые железы для очистки и обеззараживания воздуха, поступающего из внешней среды. В носовой полости многих животных расположены обонятельные рецепторы, воспринимающие запахи, а в верхней гортани млекопитающих или нижней гортани птиц находится голосовой аппарат, с помощью которого образуются звуки.

Итак, органы дыхания у животных разнообразны и выполняют не только функцию дыхания, но и участвуют в процессе терморегуляции, защите, восприятии информации, образовании звуков.

ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ

Биология + Литература

В романе А. Беляева «Человек-амфибия» рассказывается о юноше Ихтиандре, которому пересадили жабры акулы, и он, благодаря этому, жил под водой. Можно ли на самом деле создать такого получеловека-полурыбу, который имел жаберное и лёгочное дыхание и смог бы дышать под водой без специальных приспособлений? Для каких животных характерны два типа дыхания одновременно? Какие преимущества это им даёт?

Самостоятельная работа с иллюстрациями

Ил. 141. Жабры рыбы

1. Рассмотрите (ил. 141) жаберные лепестки (1), жаберные дуги (2) и жаберные тычинки (3). Какой тип дыхания и какой этап такого дыхания связаны с жабрами у рыб?

2. Какой тип дыхания и какой этап такого дыхания связаны с движениями дна ротоглоточной полости и влажными покровами у лягушек?

3. Какой тип дыхания и какой этап такого дыхания связаны с движениями грудной клетки у ящериц?

4. Рассмотрите иллюстрацию 142 «Эволюция дыхания позвоночных животных» и определите основные направления эволюции органов газообмена и типов дыхания.

Ил. 142. Эволюция дыхания позвоночных животных

РЕЗУЛЬТАТ

Оценка

Вопросы для самоконтроля

1-6

1. Что такое дыхание? 2. Каковы основные этапы дыхания? 3. Назовите основные типы дыхания животных. 4. Приведите примеры животных, которые дышат с помощью кожи, жабр, трахей и лёгких. 5. Что такое дыхательная система? 6. Назовите основные функции дыхательной системы.

7-9

7. Каково значение дыхания для высвобождения энергии в клетках животных?

8. Чем определяется тип дыхания животных? 9. Каковы функции и органы дыхательной системы животных?

10-12

10. Опишите способы дыхания позвоночных животных.