Особенности строения кровеносной системы у амфибий

У земноводных в процессе приспособления к наземным условиям существования появляется второй (легочный) круг кровообращения. Одновременно в строении сердца и сосудов появляются изменения, направленные на разделение артериальной и венозной крови. Сердце трехкамерное. Оно состоит из двух предсердий и одного желудочка. В левом предсердии артериальная кровь, которая идет от легких и кожи. В правом предсердии венозная кровь, которая идет от всех органов. В желудочке кровь смешивается. Но справа остается немного венозной крови, а слева много артериальной. Смешанная кровь движется по дугам аорты ко всем органам и тканям. Там кровь становится венозной и по полым венам идет в правое предсердие. Артериальная кровь идет по сонным артериям к голове. Венозная кровь идет по кожно-легочным артериям к коже и легким, там кровь становится артериальной и идет по кожно-легочным венам в левое предсердие.

307. Отметить прогрессивные изменения в кровеносной системе пресмыкающихся.

У рептилий происходит дальнейшее разделение артериальной и венозной крови. Сердце трехкамерное (два предсердия и один желудочек), но в желудочке появляется неполная перегородка. Артериальная и венозная кровь смешиваются меньше, чем у амфибий. Артериальная кровь из желудочка идет в правую дугу аорты. Смешанная кровь идет в левую дугу аорты. Дуги аорты под сердцем соединяются и образуют спинную аорту. От нее идут артерии ко всем органам и тканям. Там кровь становится венозной и по полым венам идет в правое предсердие. Венозная кровь из желудочка идет по легочным артериям в легкие. Там кровь становится артериальной и по легочным венам идет в левое предсердие.

308. Дать характеристику органов дыхания рыб.

Жаберные щели у рыб возникают путем выпячивания стенки глотки.

У рыб появляются прогрессивные изменения органов дыхания, которые заключаются в появлении на межжаберных перегородках многочисленных эпителиальных выростов – жаберных лепестков. Жаберные лепестки, расположен ные на одной перегородке, составляют жабру. Жаберные артерии рыб образуют в жаберных лепестках густую сеть капилляров. Дыхательная поверхность за счет лепестков и капилляров резко увеличивается, поэтому число жаберных перегородок у рыб сокращается до четырех, против 150 у ланцетника.

309. Особенности строения органов дыхания амфибий

Функцию органов дыхания у низших хордовых принимает на себя передняя часть кишечной трубки. В стенках глотки имеется 100-150 пар жаберных щелей. Органами дыхания служат межжаберные перегородки, в которых проходят кровеносные сосуды – жаберные артерии. Вода, проходя через жаберные щели, омывает межжаберные перегородки, и кислород диффундирует через стенки артерий. Поскольку жаберные артерии ланцетника не разветвляются на капилляры, общая поверхность, через которую поступает кислород, невелика, окислительные процессы идут на низком уровне. Соответственно этому ланцетник ведет малоподвижный, пассивный образ жизни.

310. Отметить прогрессивные черты организации органов дыхания млекопитающих.

Млекопитающие обладают легкими наиболее сложного строения. Характерен древовидный тип разветвления бронхов. Основной бронх делится на довольно большое количество вторичных бронхов, те в свою очередь распадаются на еще более мелкие бронхи 3-го порядка, и так далее до тонкостенных трубочек – бронхиол. На концах бронхиол находятся мелкие пузырьки, выстланные эпителием, или альвеолы. Стенки каждой альвеолы оплетены густой сетью капилляров, где и происходит газообмен. Количество альвеол достигает огромного числа, благодаря чему дыхательная поверхность резко возрастает. У ряда млекопитающих поверхность легких в 50-100 раз больше поверхности тела. У человека площадь легких составляет 90м² и превышает поверхность тела во много раз, ветвления бронхов составляют 23 порядка.

311. Отметить особенности организации органов дыхания пресмыкающихся.

У рептилий в связи с переходом к жизни на суше происходит дальнейшее развитие дыхательной системы. Кожа рептилий выключается из дыхания, поскольку толстая роговая чешуя, защищающая рептилий от высыхания, препятствует газообмену, и легкие становятся основным органом дыхания. Дыхательная поверхность легочных мешков резко увеличивается благодаря появлению на их стенках большого количества разветвленных перегородок, в которых проходят кровеносные сосуды.

Одновременно у рептилий наблюдаются прогрессивные изменения в воздухоносных путях. В трахее формируются хрящевые кольца. Она разделяется на два бронха, которые глубоко вдаются в полость лёгких и там формируют внутрилёгочные бронхи.

312. Отметить прогрессивные преобразования ротовой полости в ходе филогенеза хордовых.

313. Особенности организации пищеварительной системы амфибий.

Пищеварительная система ланцетника начинается ротовой воронкой, которая окружена щупальцами. Щупальца обеспечивают ток воды содержащей пищу и кислород в направлении глотки (содержит 150 пар жаберных щелей). Далее пища по короткому пищеводу поступает в недифференцированный кишечник, заканчивающийся анальным отверстием. Также имеется печеночный вырост (гомолог печени), осуществляющий выработку ферментов и пищеварение путем фагоцитоза.

314. Особенности организации пищеварительной системы рептилий.

Пищеварительная система устроена несколько сложнее, чем у амфибий. Во рту ящерицы находятся крупные зубы, но они все одинаковы и служат только для удержания добычи.

Ротовая полость рептилий более обособлена от глотки, зубная система гомодонтная. Зубы крупные, но они служат только для удержания добычи.

Слюнные железы развиты сильнее, чем у амфибий, но пищеварительных ферментов в слюне мало. У рептилий появляются зачатки вторичного неба. Оно образуется боковыми складками верхней челюсти, которые доходят до середины и делят ротовую полость на верхний отдел – дыхательный и нижний – вторичную ротовую полость.

Строение глотки, пищевода и желудка не имеет существенных отличий по сравнению с амфибиями. На границе тонкой и толстой кишок располагается зачаток слепой кишки (она хорошо развита только у растительноядных сухопутных черепах). Задний отдел толстой кишки образован прямой кишкой, которая заканчивается клоакой.

315. Особенности организации пищеварительной системы рыб

Пищеварительный тракт рыб начинается ротовой полостью, крыша которой образована непосредственно основанием черепа (первичное небо).

Зубная система у рыб гомодонтная, т.е. зубы одинаковы по строению и функции. Обычно они имеют коническую форму, обращены назад и служат лишь для удержания пищи. Они могут многократно выпадать, сменяясь новыми зубами в течение всей жизни. В ротовой полости рыб расположен примитивный язык в виде двойной складки слизистой оболочки. Слюнные железы отсутствуют.

По сравнению с низшими хордовыми (ланцетник) пищеварительный тракт рыб значительно дифференцирован. Ротовая полость переходит в глотку, за ней следует короткий пищевод, затем желудок и кишечник. В кишечнике выделяют тонкий отдел и толстый, заканчивающийся анусом. Имеется поджелудочная железа, проток которой открывается тонкий кишечник. Печень хорошо развита, имеется желчный пузырь, проток которого открывается тонкий кишечник.

316. Организация и функционирование предпочки.

Предпочка или головная почка (pronephros) имеет наиболее примитивное строение. Она закладывается у всех позвоночных на ранних стадиях эмбрионального развития в головном конце тела и состоит всего из 6-12 нефронов, представляющих собой структурно-функциональные единицы органа выделения. Нефрон предпочки начинается воронкой с ресничками, открывающейся в целом (вторичная полость тела), а короткий и прямой выделительный каналец, отходящий от воронки, открывается в общий для них всех мочеточник, который растет вдоль позвоночника и открывается в клоаку. Рядом с воронкой, за брюшиной, развивается несколько сосудистых клубочков. Продукты диссимиляции из клубочков поступают в целомическую жидкость, а затем, смешиваясь с ней, попадают в нефростомы, канальцы и мочеточник. Несовершенство предпочки заключается в отсутствии прямой связи между кровеносной и выделительной системами. Продукты распада постоянно присутствуют в целомической жидкости.

У современных позвоночных предпочка существует только в эмбриональном периоде. Во взрослом состоянии пронефрос функционирует лишь у некоторых круглоротых.

317. Организация и функционирование первичной почки.

Первичная, или туловищная, почка (mesonephros) – второй этап эволюции выделительной системы позвоночных. Она закладывается в туловищных сегментах тела. Строение нефрона усложняется – на спинной стенке выделительного канальца появляется слепой вырост в виде двустенной чаши (капсулы почечного клубочка).

В эту капсулу врастает сосудистый клубочек, образуя вместе с капсулой почечное тельце. Благодаря этому возникает прямая связь между кровеносной и выделительной системами. Удаление продуктов распада из организма происходит более полно и быстро. Прогрессивным изменением нефрона следует считать удлинение выделительного канальца, благодаря чему он становится извитым, а также дифференцировку его отделов. В итоге в канальцах первичной почки начинают осуществляться процессы обратного всасывания таких продуктов, как вода, глюкоза и др., т.е. происходит концентрация мочи.

Количество нефронов в первичной почке по сравнению с предпочкой увеличивается, так как на каждом первичном канальце позднее возникает один или несколько добавочных нефронов путем своеобразного почкования. Первичная почка функционирует у низших позвоночных (рыбы, амфибии) в течение всей жизни, у высших (рептилии, птицы, млекопитающие) сохраняется только в эмбриональном состоянии.

318. Организация и функционирование вторичной почки.

Вторичная, или тазовая, почка (metanephros) закладывается у высших позвоночных в сегментах тела, лежащих кзади от туловищной почки.

Отличительный признак нефронов – отсутствие воронки, благодаря чему связь с целомом полностью утрачивается. Нефрон начинается прямо с почечного тельца. Выделительный каналец дифференцируется на ряд отделов – проксимальный извитой каналец, дистальный извитой каналец, петля нефрона и т.д. Клубочковый аппарат упрощается, в частности количество капиллярных петель в клубочке уменьшается, фильтрационная способность отдельного клубочка снижается, зато усложняется строение канальцев, увеличивается их длина. Одновременно в канальцах интенсивно происходят процессы обратного всасывания. Моча в полости капсулы клубочка содержит некоторое количество полезных для организма низкомолекулярных соединений: сахара, витамины, аминокислоты, хлориды и т.д. При прохождении мочи по отделам канальцев происходит реабсорбция этих веществ и большей части воды обратно в кровь.

Главное звено в механизме реабсорбции воды – петля нефрона, которая появляется только у млекопитающих.

От каждого первоначального нефрона путем почкования образуется несколько вторичных, в связи с чем, количество нефронов возрастает во много раз, и общая выделительная поверхность резко увеличивается.

Основное направление эволюции выделительной системы – увеличение выделительной поверхности, что обеспечивает более быстрое и полное удаление продуктов обмена, и дифференцировка выделительного канала, предупреждающе

го потерю организмом воды.

Экология и биосфера

319. Раскрыть понятия: среда как экологический фактор, лимитирующие факторы, оптимум, пределы выносливости, понятие экологической валентности.

Среда – это совокупность элементов, которые действуют на особь в месте ее обитания. Элемент среды, способный оказывать прямое влияние на живой организм хотя бы на одной из стадий индивидуального развития, называют экологическим фактором. Экологические факторы условно делят на биотические, абиотические и антропогенные.

Экологическая валентность – это способность вида осваивать разные среды обитания. Виды с малой экологической валентностью называют стенотопными, с большой – эвритопными.

Каждый экофактор должен иметь определённую интенсивность, наиболее благоприятную для жизнедеятельности организма. Это оптимальная интенсивность, или оптимум, экологического фактора. Причём отрицательно сказывается на организм как недостаток экофактора, так и его избыток. Отклонения значений оптимума до минимума или максимума, при которых еще возможна жизнедеятельность называют предел выносливости. За его границами жизнедеятельность невозможна. Предел выносливости организма по отношению к какому либо фактору всегда зависит от других факторов.

320. Дать определение биогеоценоза, перечислить все обязательные компоненты биогеоценоза.

Биогеоценоз – это однородный участок земной поверхности с определенным составом живых организмов (биоценоз) и определенными условиями среды (экотоп), которые объединены обменом веществ и энергии в единый природный комплекс.

Биогеоценоз представляет собой энергетически и вещественно открытую систему. В него поступают энергия Солнца, минеральные вещества почвы, газы атмосферы, вода. Из него выделяются теплота, кислород, углекислый газ, биогенные вещества переносимые водой, перегной.

Главным компонентом биогеоценоза, от состояния которого зависят его существование и изменение во времени, служит биоценоз.

321. Раскрыть понятия: пищевая цепь, экологическая пирамида

Пищевая цепь – это ряд взаимоотношений между группамиорганизмов(растений,животных,грибовимикроорганизмов), при котором происходит перенос вещества и энергии путем поедания одних особей другими.

Экологическая пирамида - графические изображения соотношения между продуцентами и консументами всех уровней (травоядных, хищников; видов, питающихся другими хищниками) в экосистеме.

322. Какими понятиями описывается эволюция биогеоценозов (изменение биогеоценозов во времени), их сущность.

Последовательная смена во времени одних биоценозов другими на определённом участке земной поверхности называется сукцессией.

Причины изменения характера и структуры биогеоценоза могут быть как внешними (например, изменение климата), так и внутренними (например, при изменении плотности популяции). Сукцессии могут быть двух типов: первичные и вторичные.

Первичные сукцессии — это процесс формирования сообществ живых организмов в таких условиях, в которых они до этого отсутствовали (например, на вновь поднявшихся с океанского дна островах вулканического происхождения, на песчаных дюнах). Этот процесс занимает примерно 1000 лет.

Вторичные сукцессии — это процесс восстановления и формирования новых сообществ в условиях, в которых они (сообщества) прежде существовали, но были уничтожены (например, восстановление растительности на лесных вырубках или выжженных участках степи). Этот процесс занимает 100 - 200 лет.

Сукцессия завершается климаксом — образованием стабильного самовозобновляющегося сообщества, находящегося в равновесии с физической средой. Состояние устойчивого равновесия климаксного сообщества проявляется в способности его возвращаться в исходное состояние после кратковременных внешних воздействий, а также в способности противостоять этим воздействиям.

323. Определить сущность понятия: адаптивный тип. Представить комплекс признаков арктического адаптивного типа.

Адаптивный тип представляет собой норму биологической реакции на совокупность условий окружающей среды и проявляется в развитии морфофункциональных, биохимических и иммунологических признаков, обеспечивающих оптимальную приспособленность к данным условиям обитания.

В комплексы признаков адаптивных типов из разных географических зон входят общие и специфические элементы. К первым относят, например, показатели костно-мускульной массы тела, количество иммунных белков сыворотки крови человека. Такие элементы повышают общую сопротивляемость организма к неблагоприятным условиям среды. Специфические элементы отличаются разнообразием и тесно связаны с преобладающими условиями в данном месте обитания – гипоксией, жарким или холодным климатом. Именно их сочетание служит основанием к выделению адаптивных типов: арктического, тропического, умеренно­го пояса, горных районов и др.

Арктический типхарактеризуется следующими признаками:

- относительно сильное развитие костно-мышечной системы,

- большие размеры грудной клетки,

- повышенное содержание минеральных веществ в костях,

- относительно большое количество костного мозга

- высокий уровень гемоглобина,

- высокое содержание в крови белков и холестерина,

- повышенная способность окислять жиры.

324. Представить комплекс признаков горного и тропического адаптивных типов.

Тропический регион отличается экстремальными количествами тепла и влаги, поэтому тропический адаптивный тип формировался под влиянием влажного жаркого климата, рациона с низким содержанием животного белка, большого разнообразия экологических условий от района к району. Здесь наблюдается наибольшая вариабельность групп населения в этническом, расовом и экономическом отношениях. Именно здесь живут представители самых низкорослых и самых высокорослых племен. К характерным признакам тропического типа относятся удлиненная форма тела, сниженная мышечная масса, уменьшенный объем грудной клетки, большое количество потовых желез, низкий обмен веществ и тому подобное.

В высокогорье — низкое атмосферное давление, сниженное парциальное давление кислорода, холод, однообразие пищи. Основной экологический фактор — гипоксия. В соответствии с этим у горного адаптивного типа — повышенный основной обмен, увеличенное количество эритроцитов и количество гемоглобина, расширенная грудная клетка.

325. Какие вещественные компоненты включает биосфера, и чем они образованы.

Биосфера включает:

1) живое вещество, образованное совокупностью организмов;

2) биогенное вещество, которое создается и перерабатывается в процессе жизнедеятельности организмов (газы атмосферы, каменный уголь, нефть, сланцы, известняки и др.);

3) косное вещество, которое образуется без участия живых организмов (продукты тектонической деятельности, метеориты);

4) биокосное вещество, представляющее собой совместный результат жизнедеятельности организмов и абиогенных процессов (почвы).

326. Назвать и определить сущность функций биосферы.

Основной источник биогеохимической активности организмов - солнечная энергия. Она используется в процессе фотосинтеза зелёными растениями и некоторыми микроорганизмами для создания органического вещества, обеспечивающего пищей и энергией остальные организмы. Благодаря деятельности фотосинтезирующих организмов около 3 млрд лет назад началось накопление в атмосфере свободного кислорода, затем образовался озоновый слой (экран), защищающий живые организмы от жёсткого космического излучения. Фотосинтез и дыхание растений, поддерживающие современный газовый состав атмосферы, составляют сущность газообменной функции биосферы.

биосферой осуществляется функция синтеза и разложения органического вещества (биохимическая функция).

Разные организмы в разной степени способны аккумулировать из среды обитания различные элементы, например, железобактерии - железо; фораминиферы, многие моллюски и кишечнополостные - кальций; хвощи, диатомовые водоросли, радиолярии и др. - кремний; губки - йод; асцидии - ванадий и т.д. Содержание углерода в растениях в 200 раз, а азота в 30 раз превышает их уровень в земной коре. Тем самым биосфера реализует свою функцию концентрации рассеянных в геосфере элементов.

Под влиянием живых организмов происходит интенсивная миграция атомов элементов с переменной валентностью (Fe, Mn, Cr, S, P, N, W), создаются их новые соединения. В этом проявляется окислительно-восстановительная функция биосферы.

Наряду с отмеченными выделяют главную функцию биосферы, заключающуюся в обеспечении глобального круговорота химических элементов при участии всех населяющих планету организмов.Совокупная деятельность живого вещества на Земле непрерывно поддерживала и поддерживает режим неорганической среды, необходимой для существования жизни, т.е. относительный гомеостаз в биосфере, одним из характерных свойств которого В.И. Вернадский считал организованность.

327. Круговорот углерода в биосфере.

Круговорот углерода начинается с фиксации атмосферного диоксида углерода в процессе фотосинтеза. Часть образовавшихся при фотосинтезе углеводов используют сами растения для получения энергии, часть потребляется животными. Углекислый газ выделяется в процессе дыхания растений и животных. Мертвые растения и животные разлагаются, углерод их тканей окисляется и возвращается в атмосферу. Аналогичный процесс происходит и в океане.

328. Круговорот азота в природе

Свободный азот не усваивается растениями. Почва обогащается азотом благодаря нитрифицирующим бактериям, как свободноживущим (азотобактер), так и находящимся в симбиозе с бобовыми растениями (клубеньковые бактерии). Они переводят азот в аммиак, хорошо усваиваемый растениями. Из растений азот в виде белков поступает в организмы животных и человека. При разложении отмерших организмов белки под действием бактерий превращаются в аммиак. Часть его снова усваивается растениями, другая часть под действием денитрифицирующих бактерий превращается в молекулярный азот, поступающий в атмосферу.

329. Назвать современные концепции биосферы. Какие концепции биосферы предложили Э.Зюсс и В.И.Вернадский.

Биосфера – это особая оболочка земли, содержащая всю совокупность живых организмов и ту часть вещества планеты, которая находится в непрерывном обмене с этими организмами.

Современные концеп­ции биосферы:

Биохимическая. Главная функция биосферы заключается в обеспечении круговоротов химических элементов. Глобальный биотический круговорот осуществляется при участии всех населяющих планету организмов. Он заключается в циркуляции веществ между почвой, атмосферой, гидросферой и живыми организмами. Благодаря биотическому круговороту возможно длительное существование и развитие жизни при ограниченном запасе доступных химических элементов.

Биогеоценотическая – биосфера рассматривается как система биогеоценозов, функционирующих как единое целое.

Термодинамическая - «Биосфера – термодинамическая оболочка Земли с температурой от +50 до -50°C и давлением 1атм., населённая живыми организмами» (В. И. Вернадский).

Геофизическая – важнейшим фактором, преобразующим геологические оболочки Земли является деятельность живых организмов.

Кибернетическая – биосфера рассматривается как кибернетическая система.

Социально-экономическая – отражает превращение биосферы в ноосферу.

И. Вернадский развил это направление и разработал учение о биосфере как глобальной системе нашей планеты, в которой основной ход геохимических и энергетических превращений определяется живым веществом. Он также сформулировал ряд концепций биосферы