3. Особенности строения животных с легочным дыханием

Формирование легких в ходе эволюции сопровождалось появлением у животных особого строения сердечно-сосудистой системы и воздухоносных путей.

1. Сердце и круги кровообращения

У всех позвоночных животных имеется замкнутая система кровообращения. Она транспортирует кислород к органам и тканям, а также удаляет из них углекислый газ. Однако только при легочном типе дыхания кровообращение осуществляется через два круга (большой и малый), а у других позвоночных есть только один круг. У птиц и млекопитающих общая схема кровообращения сходна, а сердце четырехкамерное (два предсердия и два желудочка). Насыщенная кислородом кровь, через аорту выбрасывается левым желудочком в другие сосуды большого круга кровообращения (артерии, капилляры и вены). Между его капиллярами и клетками различных тканей происходит газообмен. При этом кровь отдает кислород и насыщается углекислым газом. По венам кровь поступает в правое предсердие, а из него - в правый желудочек. При сокращении последнего, кровь выбрасывается в лёгочную артерию, с которой начинается малый круг кровообращения (его объем составляет около 10% объема всей циркулирующей крови). Затем кровь попадает в капилляры альвеол, где отдаёт углекислый газ и обогащается кислородом, превращаясь из венозной в артериальную. Эта кровь по лёгочным венам возвращается в левое предсердие, а из него через левый желудочек - в аорту.

Следовательно, находящиеся между левым желудочком и правым предсердием кровеносные сосуды, составляют большой, а сосуды, по которым кровь течёт из правого желудочка в левое предсердие - малый (или лёгочный) круги кровообращения.

Основной функцией большого круга кровообращения является снабжение кислородом и питательными веществами всех органов и тканей, а также удаление от них продуктов жизнедеятельности. В то же время, к важнейшей функции малого круга кровообращения относится участие в газообмене между кровью и просветом альвеол. Поэтому во всех органах и тканях, кроме легких, имеются сосуды только одного (большого) круга кровообращения. В то же время, принадлежащие большому кругу кровообращения бронхиальные сосуды обеспечивают питание легких, а легочные сосуды (входят в состав малого круга кровообращения) выполняют главным образом функцию газообмена между кровью и воздухом. Следовательно, в легких находятся сосуды всех кругов кровообращения.

2. Кровообращение у плода

Собственная, особая по своему строению, сердечно сосудистая система плода снабжает его необходимыми для развития веществами и удаляет продукты обмена через плаценту матери. В связи с этим легкие начинают выполнять свои функции и соответственно, интенсивно снабжаются кровью только после рождения животного. Поэтому в сердечно сосудистую систему плода, наряду с постоянными (характерными для взрослого животного) структурами, входят и временные (провизорные). Они вскоре после рождения атрофируются, а в период внутриутробного развития обеспечивают прохождение крови через плаценту и делают минимальным кровообращение в малом круге.

Насыщенная продуктами обмена кровь плода по пупочной артерии (начинается от подвздошной артерии) поступает в плаценту где образует сеть капилляров, через стенки которых происходит обмен веществ с кровью матери. Затем капилляры переходят в венулы, от которых начинается пупочная вена. По ней, обогащенная кислородом и питательными веществами кровь транспортируется к плоду.

У плотоядных (рис. 1А.) вся кровь из пупочной вены сначала проходит через печень плода, а затем поступает в заднюю полую вену, где происходит первое смешивание крови. У жвачных животных (рис. 1Б.) основная масса крови от пупочной вены минует печень и поступает в заднюю полую вену через аранциев ход.

А.

Б.

Рис. 1. Кровообращение у плода всеядного (А) и жвачного (Б) животного: 1 — пупочная вена; 2 — аранциев ход; 3 — овальное отверстие; 4 — боталлов проток; 5 — пупочные артерии.

По полым венам кровь поступает в правое предсердие, а затем одна ее часть направляется в правый желудочек, а другая через овальное отверстие (в межпредсердной перегородке) - в левое предсердие (второе смешивание крови).

Основная масса крови из правого желудочка, не попадает в легкие, а по боталлову протоку сразу идет в аорту, где смешивается с кровью, оттекающей от левого желудочка. Только небольшое ее количество из правого желудочка проходит через легкие в левое предсердие.

После рождения пупочные сосуды, боталлов проток и аранциев ход превращаются в связки, а овальное отверстие закрывается. Это приводит к формированию характерных для взрослых животных двух кругов кровообращения и обеспечивает переход к легочному дыханию.