§49. Эволюция кровеносной (транспортной) системы животных

Определения и обозначения

Кровеносная, или транспортная, система — органы и пути, по которым движется кровь или другая циркулирующая жидкость. Она доставляет к клеткам кислород и питательные вещества, а от клеток уносит продукты обмена. Без такого переноса вещества не могли бы быстро попадать ко всем частям крупного организма.

Незамкнутая кровеносная система — система, в которой жидкость движется по сосудам лишь на части пути, а затем выходит в полости тела и омывает органы. Так вещества могут обмениваться непосредственно между жидкостью и тканями. Слово «незамкнутая» описывает путь жидкости, а не отсутствие сосудов.

Замкнутая кровеносная система — система, в которой кровь всё время остаётся внутри сосудов. Обмен с тканями происходит через тонкие стенки сосудов, не выпуская кровь в полости тела. Такой путь позволяет направлять кровь по определённым маршрутам.

Круг кровообращения — путь крови от сердца по сосудам через органы и обратно к сердцу. Один круг означает, что между двумя прохождениями через сердце кровь проходит через органы дыхания и ткани по единому маршруту. При двух кругах путь разделён на лёгочный (или дыхательный) и большой, ведущий к остальным органам.

Как это устроено

У небольшого и не слишком активного многоклеточного животного клетки могут получать вещества из окружающей среды через поверхность тела: расстояние до каждой клетки невелико. По мере увеличения размеров наружной поверхности становится недостаточно, чтобы снабжать все внутренние ткани. Активное движение тоже требует больше энергии и кислорода, поэтому возникает потребность быстро переносить вещества внутри тела.

Сердце сокращается и создаёт движение циркулирующей жидкости, а сосуды направляют её к разным частям организма. Чем сложнее устроено тело и чем активнее животное, тем больше значение управляемого переноса веществ. Поэтому транспортная система связана с образом жизни: она должна снабжать те органы, которые постоянно работают и нуждаются в кислороде.

У кольчатых червей кровь движется по сосудам и не выходит омывать органы в полостях тела. Сокращения сосудов, в том числе крупных сосудов в передней части тела, помогают продвигать кровь. Поскольку весь её путь проходит внутри сосудов, эту систему называют замкнутой; вещества переходят к тканям через стенки сосудов.

У членистоногих и большинства моллюсков система незамкнутая. Сердце выталкивает циркулирующую жидкость в сосуды, но затем она поступает в полости тела и омывает органы, после чего возвращается к сердцу. Такой способ подходит животным с незамкнутым путём жидкости; при этом у некоторых моллюсков, например головоногих, кровеносная система замкнутая.

У позвоночных сердце и круги кровообращения постепенно усложняются. У рыб сердце двухкамерное, а один круг ведёт кровь сначала к жабрам, затем к телу. У земноводных появляются два круга и трёхкамерное сердце, поэтому потоки крови частично смешиваются; у большинства пресмыкающихся перегородка в желудочке неполная и смешение ограничено. У птиц и млекопитающих сердце четырёхкамерное: два круга работают отдельно, а артериальная и венозная кровь не смешиваются.

Кровеносная система животных разных групп

Сначала сравните тип системы: он показывает, остаётся ли кровь в сосудах на всём пути. Затем сопоставьте число камер и кругов: это разные признаки, и один нельзя выводить из другого. Последний столбец помогает связать особенности строения с тем, как организм получает кислород.

Разбор задач

Задача 1

У животного кровь движется по сосудам, выходит в полости тела и непосредственно омывает органы. Определите тип кровеносной системы и объясните свой выбор.

1. Уточним, проходит ли весь путь жидкости внутри сосудов. В условии сказано, что она выходит наружу.
2. Сопоставим это с определениями: при замкнутой системе кровь остаётся в сосудах, а при незамкнутой часть пути проходит по полостям тела.
3. Жидкость омывает органы, значит, она соприкасается с ними вне сосудов.

Ответ: система незамкнутая, потому что циркулирующая жидкость покидает сосуды и омывает органы в полостях тела.

Задача 2

Сравните кровообращение рыбы и земноводного: укажите число кругов и камер сердца, а также происходит ли смешение крови.

1. Для рыбы запишем признаки: сердце двухкамерное, круг кровообращения один. Кровь проходит через сердце, жабры, ткани и возвращается к сердцу.
2. У земноводного сердце трёхкамерное, а кругов два: большой и ведущий к органам дыхания. Предсердия принимают разные потоки, но в общем желудочке они частично смешиваются.
3. Сравним результат: у рыбы в сердце проходит венозная кровь, а у земноводного в желудочке встречаются артериальная и венозная кровь.

Ответ: у рыбы один круг и двухкамерное сердце, у земноводного два круга и трёхкамерное сердце; у земноводного кровь частично смешивается.

Задача 3

У двух позвоночных одинаковое число кругов кровообращения, но у одного кровь в сердце полностью разделена на артериальную и венозную, а у другого частично смешивается. Определите, какие группы животных могут быть описаны, и объясните, как различия связаны с устройством сердца.

1. Одинаковое число кругов здесь не помогает выбрать группы: у большинства рассматриваемых позвоночных их два. Нужно сравнить, насколько разделены потоки крови в сердце.
2. Полное разделение характерно для птиц и млекопитающих: их сердце имеет четыре камеры, поэтому кровь проходит по отдельным половинам сердца.
3. Частичное смешение возможно у земноводных с трёхкамерным сердцем и у большинства пресмыкающихся с неполной перегородкой в желудочке. Если в задаче говорится именно о частичном смешении, подойдут обе эти группы.

Ответ: животное с полностью разделёнными потоками может быть птицей или млекопитающим, а с частичным смешением — земноводным или большинством пресмыкающихся. Различие связано с числом камер и полнотой перегородок в сердце.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что незамкнутая система совсем не имеет сосудов. Так можно подумать из-за слова «незамкнутая», но оно относится к пути жидкости: сосуды есть, однако часть пути проходит в полостях тела. Проверьте себя вопросом: выходит ли жидкость из сосудов и омывает ли органы непосредственно?

Ошибка — приписывать всем позвоночным одинаковое число кругов кровообращения. Часто запоминают общий признак «есть сердце и сосуды», но забывают путь крови у рыб. Чтобы проверить ответ, проследите путь: у рыб один круг, у земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих — два.

Ошибка — путать число камер сердца с числом кругов. Камеры — это отделы самого сердца, а круги — маршруты крови от сердца и обратно, поэтому эти числа обозначают разные характеристики. Проверяйте их отдельно: сначала укажите строение сердца, затем проследите путь крови через органы дыхания и ткани.

Ошибка — утверждать, что у всех пресмыкающихся кровь полностью разделена на два потока. Обычно у них перегородка желудочка неполная, поэтому смешение ограничено, а у крокодилов сердце четырёхкамерное. Сверяйте ответ с конкретной группой и не переносите признак одной группы на всех пресмыкающихся.

Связь с другими темами

Чтобы понять перенос веществ, нужно знать, что такое клетки и ткани, зачем им кислород и питательные вещества и как происходит обмен веществ. Эти знания объясняют, почему внутренний транспорт необходим крупному организму. Тема кровообращения связана с дыхательной системой: кровь получает кислород в органах дыхания и доставляет его тканям. Она также помогает разбираться в обмене веществ, терморегуляции и эволюционных приспособлениях животных.

Что запомнить

• Транспортная система доставляет вещества к тканям и удаляет продукты обмена.
• Замкнутая система проводит кровь только по сосудам, незамкнутая — также через полости тела.
• У кольчатых червей кровеносная система замкнутая, у членистоногих — незамкнутая.
• У рыб один круг кровообращения и двухкамерное сердце.
• У земноводных два круга кровообращения, но в сердце происходит смешение крови.
• У птиц и млекопитающих четыре камеры сердца, а артериальная и венозная кровь полностью разделены.
• Усложнение кровообращения связано с более эффективным снабжением органов кислородом.