Биология, строение человека. Как связана эволюция кровеносной и дыхательной системы ?

Кровеносная система позвоночных животных построена по одному принципу: имеются сердце, аорта, артерии, капилляры и вены. Главные эволюционные изменения в системе кровообращения связаны с переходом от жаберного дыхания к легочному. Сердце рыб состоит из четырех отделов, расположенных друг за другом: венозного синуса, предсердия, желудочка и артериального конуса. Кровь из вен поступает в брюшную аорту, а затем в жабры. Насыщенная кислородом в жабрах кровь по спинной аорте распределяется по всему телу, т. е. через сердце проходит венозная кровь. Одна порция крови проходит через сердце только один раз - таким образом у рыб существует один круг кровообращения. У двоякодышащих рыб уже появляется второе предсердие (в связи с развитием легочного дыхания) и два круга кровообращения. Однако перегородка в предсердии неполная, а второй круг кровообращения работает в определенные сезоны; при обитании в воде, когда рыбы дышат жабрами, функционирует один круг кровообращения.

У амфибий уже полная перегородка в предсердии, а венозный синус открывается в правое предсердие. Вена, несущая кровь от легких, впадает в левое предсердие. У амфибий в сердце происходит смешение аэрированной и неаэрированной крови. Кровь из вен переходит в венозный синус, правое предсердие, затем в желудочек, из него в легочную артерию, легкие, легочные вены, левое предсердие, снова в желудочек и, наконец, к клеткам тела. Однако в желудочке происходит некоторое перемешивание крови, и часть крови из венозного синуса может попасть вместо легочных артерий в аорту. Особенность состоит в том, что кровь из правого предсердия поступает в желудочек раньше, чем из левого, и поэтому оказывается ближе к выходу. В результате неаэрированная кровь первой выходит из желудочка и заполняет легочные артерии, а аэрированная - последней и направляется к клеткам тела, в первую очередь к голове. Поэтому каждая порция крови может пройти через сердце один, два и даже большее число раз.

У рептилий эволюционный процесс пошел дальше: образование, хотя и неполной, перегородки в желудочке сердца и разделение артериального конуса. У крокодилов перегородка в сердце - полная, однако, как и у остальных рептилий, в большом круге кровообращения у них происходит перемешивание аэрированной и неаэрированной крови (у крокодилов по выходе из сердца) . Окончательное разделение аэрированной и неаэрированной крови произошло у птиц и млекопитающих. Остатки венозного синуса у них сохранились в виде синусного узла, расположенного в месте соединения полой вены с правым предсердием. Синусный узел возбуждает сокращения сердечной мышцы и регулирует их частоту. Кровь при каждом обороте вследствие полного отделения левой половины сердца от правой проходит через сердце дважды. Кровь в аорте птиц и млекопитающих содержит больше кислорода, чем кровь в аорте других позвоночных. Если у амфибий и рептилий две дуги аорты, то у птиц только правая дуга, а у млекопитающих (и у человека) - левая. Благодаря лучшему снабжению кислородом ткани тела у млекопитающих и птиц способны поддерживать обмен на более высоком уровне, что обусловливает их «теплокровность» , т. е. способность сохранять постоянную температуру тела даже в холодной среде. Насыщению крови кислородом способствуют клеточные элементы - эритроциты. Первые клеточные элементы появляются у беспозвоночных, но часто они бесцветны. У позвоночных эритроциты ядерные и их кислородная емкость увеличивается по эволюционной цепочке. И только у млекопитающих эритроциты не содержат ядер, что значительно увеличивает их кислородную емкость. Кроме того, у большинства млекопитающих они имеют двояковогнутую форму, увеличивающую поверхность газообмена.

Газообмен в легких заключается в обогащении крови кислородом и удалении из крови углекислого газа. В этом заключается роль дыхательной системы, дальнейшую транспортировку кислорода ко всем клеткам организма осуществляет кровеносная система. При этом кислород связан с гемоглобином, содержащимся в эритроцитах, что придает крови ярко-алый цвет.
В тканях кислород крови используется для так называемого тканевого дыхания: органические вещества окисляются с участием кислорода до углекислого газа и воды, выделяющаяся при этом энергия запасается в виде АТФ. Образующийся при этом углекислый газ уносится кровью и удаляется через легкие.