El sistema respiratorio de todos los cordados está conectado tanto topográficamente como en origen con el intestino. En los cordados acuáticos, la función respiratoria la realizan las hendiduras branquiales que penetran en la sección anterior del tubo intestinal (faringe). En los representantes de los cordados terrestres, las hendiduras branquiales se forman durante el desarrollo embrionario y luego desaparecen. Su función respiratoria la realizan los pulmones, que se forman a partir de una protuberancia de la pared intestinal.
La evolución del aparato branquial en los cordados se expresó en una disminución en el número de hendiduras branquiales y al mismo tiempo aumentó la superficie respiratoria mediante la formación de filamentos branquiales. La evolución de los pulmones se expresa en la separación de vías respiratorias más o menos complejas y un aumento de la superficie respiratoria mediante la formación de pulmones de estructura esponjosa con un complejo sistema de bronquios intrapulmonares ramificados que terminan en vesículas con paredes celulares.
El sistema respiratorio más primitivo es el de la lanceta (un subfilo de los sin cráneo). La sección anterior del intestino, la pared de la faringe, está perforada por hendiduras branquiales (hasta 150 pares), que desembocan en la cavidad auricular (peribranquial). En los ciclóstomas (un subfilo de los vertebrados), los órganos respiratorios son sacos branquiales (5-15 pares), que se comunican con la parte anterior del intestino y se abren hacia afuera con aberturas independientes.
Los peces tienen de 4 a 7 (con mayor frecuencia 5) sacos branquiales en forma de espacios en forma de hendiduras entre los arcos branquiales. Contienen numerosos filamentos branquiales, atravesados por capilares. Los estambres, ubicados en la superficie cóncava de los arcos branquiales, evitan que los alimentos entren en las branquias desde la faringe. Además, algunos peces tienen órganos respiratorios adicionales que les permiten utilizar el oxígeno del aire. De particular interés es el uso de la vejiga natatoria para la respiración del aire y la formación de pulmones. Las paredes de la vejiga natatoria son ricas en vasos sanguíneos, por lo que en algunos peces que se entierran en el barro puede servir para el intercambio de gases. A pesar de esto, la vejiga natatoria de la mayoría de los peces no es homóloga a los pulmones, ya que se desarrollan a partir de la parte abdominal del saco branquial y la vejiga natatoria, desde su parte dorsal. Sólo en los peces con superaletas la vejiga natatoria se forma como una protuberancia de la parte ventral del intestino y sirve como homóloga de los pulmones de los animales terrestres. Los peces pulmonados tienen pulmones pero no vejiga natatoria. En relación con el desarrollo de la respiración pulmonar, además de las externas, tienen fosas nasales internas (coanas), a través de las cuales las cavidades olfativas se comunican con la cavidad de la parte anterior del tubo intestinal.
En las larvas de anfibios, como en algunos peces, los órganos respiratorios están representados por branquias externas ramificadas en forma de árboles. Al parecer se desarrollaron a partir de los filamentos branquiales de los extremos superiores de los arcos branquiales como resultado de su movimiento hacia afuera. La mayoría de los anfibios adultos desarrollan pulmones en forma de sacos celulares de paredes delgadas. Se forman en las larvas en forma de excrecencias pareadas de la pared abdominal de la faringe detrás del último saco branquial. En los anfibios, la función respiratoria, además de los pulmones, también la realiza la piel con una gran cantidad de capilares sanguíneos y glándulas mucosas. La diferenciación del tracto respiratorio se expresa en la aparición de coanas y tráqueas (aún no hay bronquios), así como de cartílagos aritenoides y cuerdas vocales estiradas sobre ellos (solo en los machos). La amplificación del sonido se consigue mediante los sacos vocales formados por la mucosa de la cavidad bucal. El esqueleto de la laringe es homólogo a la sección ventral del quinto arco branquial.
En los reptiles, los pulmones se vuelven más complejos. Se desarrollan numerosos travesaños celulares que aumentan considerablemente la superficie respiratoria de los pulmones. También se observa progreso en el tracto respiratorio, aparecen bronquios ramificados.
Los pulmones de las aves son cuerpos esponjosos, atravesados por ramas de los bronquios, y no por bolsas, como en los reptiles.
En los mamíferos, el árbol bronquial se vuelve más complejo; aparecen bronquios de segundo, tercer y cuarto orden, bronquiolos y alvéolos. La cavidad torácica está separada de la cavidad abdominal por el diafragma, que desempeña un papel vital en el acto de respirar.
Es interesante ver la aparición de los cartílagos laríngeos (cartílagos tiroides), formados por el segundo y tercer arco branquial.
Filogenia del sistema digestivo.Órganos digestivos de los invertebrados. Por primera vez, el sistema digestivo comienza a formarse en los celentéreos. Durante el proceso de gastrulación, se forma el intestino primario (cavidad gástrica) debido a la invaginación del endodermo. Se comunica con el entorno externo a través de una sola abertura: la boca, que al mismo tiempo sirve para expulsar los restos de comida no digeridos. No hay apertura anal. La mayoría de las especies del mundo animal, como los celentéreos, pertenecen a los protóstomos, ya que la boca formada durante la embriogénesis funciona durante toda la vida. Los equinodermos, pogonóforos y cordados forman el grupo de los deuteróstomos (ver Fig. 127). En ellos, primero se forma la abertura bucal en un extremo del embrión, y luego en el extremo opuesto se invagina el ectodermo y se forma una segunda abertura bucal (boca secundaria). La boca primaria crece demasiado y en su lugar luego se forma el ano.
En los celentéreos, la digestión intracelular comienza a ser reemplazada por la digestión intracavitaria. Los alimentos inicialmente se exponen a enzimas y se trituran en la cavidad, y luego son capturados por las células del endodermo, donde se digieren en vacuolas digestivas. En los gusanos planos (trematodos), el tubo digestivo también termina ciegamente y consta de dos secciones: el ectodérmico anterior, representado por una faringe bien desarrollada, y el medio (intestino), que se desarrolla a partir del endodermo. La digestión es intracavitaria e intracelular. En los nematodos aparece una tercera sección del tracto digestivo: la posterior. Está formado por la invaginación del ectodermo en el extremo posterior del cuerpo, se conecta con la cavidad del intestino medio y termina en el extremo posterior del cuerpo con el ano. Con la aparición del intestino posterior, los alimentos se mueven en una sola dirección, lo que garantiza una absorción más completa. La digestión se vuelve sólo intracavitaria. Las secciones anterior y posterior del intestino, que son de origen ectodérmico, están revestidas por cutícula. En los anélidos, aparecen elementos musculares en la pared intestinal que proporcionan peristaltismo y se desarrolla una red de vasos sanguíneos. En los artrópodos se produce una mayor diferenciación del tubo intestinal y, al mismo tiempo, aparecen dispositivos para triturar alimentos (mandíbulas) y glándulas que secretan enzimas digestivas.
Tubo digestivo pez Comienza con la cavidad bucal, cuyo techo está formado directamente por la base del cráneo (paladar primario).
A lo largo del borde de las mandíbulas, y en algunas, en toda la superficie de la cavidad bucal, se encuentran los dientes. El sistema dental de los peces es homodonte, es decir, los dientes son idénticos en estructura y función. Suelen tener forma cónica, mirar hacia atrás y servir únicamente para contener alimentos. En su origen y desarrollo, los dientes son homólogos a las escamas placoides de los peces cartilaginosos. El cambio de dientes se produce a lo largo de la vida. En la cavidad bucal de los peces hay una lengua primitiva en forma de doble pliegue de membrana mucosa. No hay glándulas.
En comparación con los cordados inferiores, el tracto digestivo de los peces está significativamente diferenciado, especialmente en los peces cartilaginosos. La cavidad bucal pasa a la faringe, cuyas paredes están atravesadas por hendiduras branquiales. Le sigue un esófago corto y luego el estómago, cuyo grado de aislamiento varía. Los intestinos se dividen en una sección delgada y una sección gruesa, que terminan en el ano. La longitud del intestino aumenta y se forman asas. El páncreas se encuentra en un asa del intestino delgado. El hígado está bien desarrollado, hay vesícula biliar. En los peces óseos, el intestino está menos diferenciado.
Ud. anfibios la cavidad bucal no está separada de la faringe. El sistema dental es homodonte. Aparecen glándulas salivales. Su secreción sirve para humedecer los alimentos sin tener ningún efecto químico sobre ellos. Las coanas, las trompas de Eustaquio y la fisura laríngea desembocan en la cavidad orofaríngea. La cavidad continúa hacia el esófago, que pasa al estómago. El intestino en sí es más largo que el del pescado y está claramente dividido en una sección delgada y una sección gruesa, que se abre hacia la cloaca. El hígado tiene un volumen mayor, el páncreas ramificado se encuentra en un asa del intestino delgado.
Cavidad oral reptiles más aislados de la faringe, la mayoría tiene un sistema dental homodóntico. Sin embargo, en algunas formas, en su mayoría extintas, se encuentra una diferenciación inicial de los dientes. El idioma tiene un origen diferente al idioma anamniano. Se desarrolla a partir de un rudimento ubicado en la región del segundo y tercer arco branquial. La forma y el grado de movilidad de la lengua varía entre las diferentes especies de reptiles. Las glándulas orales están mejor desarrolladas. Entre ellos se encuentran el sublingual, el dental y el labial. En las serpientes venenosas, el par posterior de glándulas dentales se transforma en una glándula venenosa. Del veneno de serpiente se han aislado varias sustancias biológicamente activas, por ejemplo el factor de crecimiento nervioso. El factor mencionado, así como otras sustancias que, según su acción fisiológica, pueden clasificarse como hormonas, se encuentran en homólogos de las glándulas venenosas: las glándulas salivales de los mamíferos. En los reptiles aparecen los rudimentos de un paladar secundario. Está formado por los pliegues laterales de la mandíbula superior, que llegan a la mitad y dividen la cavidad bucal en la sección superior, la sección respiratoria, y la sección inferior, la cavidad bucal secundaria.
La estructura de la faringe, el esófago y el estómago no difiere significativamente de la de los anfibios. El intestino en sí se divide en intestino delgado y grueso. Aparece un pequeño crecimiento ciego en el borde de las secciones delgadas y gruesas. La longitud del intestino aumenta en comparación con los anfibios. El intestino posterior termina en la cloaca.
Tubo digestivo mamíferos alcanza el mayor grado de diferenciación. Comienza con la cavidad preoral o vestíbulo de la boca, ubicada entre los labios, las mejillas y la mandíbula.
Los labios carnosos, exclusivos de los mamíferos, sirven para capturar el alimento. La cavidad bucal está limitada arriba por el paladar duro. Posteriormente, el paladar duro continúa hacia el paladar blando, un doble pliegue de membrana mucosa que separa la cavidad bucal de la faringe. El paladar duro tiene crestas transversales que ayudan a triturar los alimentos. Al nacer, los humanos también tienen estas crestas, que luego desaparecen.
Los dientes de los mamíferos son diferentes en estructura y función: el sistema dental heterodonte. Hay incisivos, caninos, molares pequeños (falsos molares) y molares grandes (molares verdaderos). La relación entre los diferentes tipos de dientes conforma la fórmula dental. Los incisivos, los dientes frontales, tienen forma de cincel y se utilizan para capturar y cortar los alimentos. Los siguientes, los colmillos, conservaron su forma cónica, pero son de gran tamaño y se utilizan para desgarrar la comida. Los dientes posteriores han adquirido una superficie tuberosa o plegada compleja y se utilizan para triturar alimentos. Se dividen en dientes de masticación pequeños (premolares) y dientes de masticación grandes (molares).
Las glándulas orales en los mamíferos alcanzan su máximo desarrollo. Hay glándulas mucosas pequeñas y glándulas salivales grandes: sublingual, lingual posterior, submandibular y parótida. En los mamíferos superiores, aparecen grandes acumulaciones de tejido linfático (amígdalas) en la cavidad bucal. Los conductos nasofaríngeos, las trompas de Eustaquio y la fisura laríngea desembocan en la faringe. El estómago de los mamíferos está bien separado de otras partes y tiene sus propias diferencias específicas en diferentes especies. Lo que sí es común es la variedad de glándulas mucosas implicadas en la formación del jugo gástrico. El intestino en sí se diferencia en secciones: duodeno, delgado, grueso, ciego y recto. El ciego tiene la apariencia de una excrecencia ciega impar, ubicada en el borde del colon y el intestino delgado, alcanzando tamaños grandes en algunos animales (herbívoros, roedores), del 10 al 27% de la longitud total del intestino. En muchas especies, el ciego tiene una consecuencia: un apéndice vermiforme, cuya pared contiene una gran cantidad de tejido linfoide. La longitud del intestino aumenta considerablemente en comparación con los reptiles.
Filogenia del sistema respiratorio. Los invertebrados inferiores no tienen órganos respiratorios especiales; el intercambio de gases se produce a través del tegumento: respiración difusa (celentéreos, platelmintos, nematodos). En los anélidos, la piel está rica en capilares sanguíneos que suministran oxígeno. La respiración difusa también se encuentra en pequeños artrópodos que tienen quitina fina y una superficie corporal relativamente grande. El metabolismo energético de estos animales se caracteriza por una baja intensidad. Muchos invertebrados desarrollan adaptaciones que aumentan la superficie respiratoria en forma de órganos respiratorios locales especializados. En las formas acuáticas, los órganos respiratorios están representados por branquias, en las formas terrestres, por los pulmones y la tráquea. Las branquias aparecen por primera vez en los rizos de los poliquetos y son crecimientos epiteliales atravesados por vasos sanguíneos. Muchas especies mantienen simultáneamente una respiración difusa. En los animales terrestres (arácnidos), aparecen pulmones en forma de hoja, en insectos, tráquea.
La función de los órganos respiratorios en los cordados inferiores (lancetas) la asume la parte anterior del tubo intestinal. Las paredes de la faringe tienen entre 100 y 150 pares de aberturas o hendiduras branquiales. Los órganos respiratorios son los tabiques interbranquiales, que contienen vasos sanguíneos: las arterias branquiales. El agua, al pasar a través de las hendiduras branquiales, lava los tabiques nombrados y el oxígeno se difunde a través de las paredes de las arterias. Dado que las arterias branquiales de la lanceta no se ramifican en capilares, la superficie total a través de la cual ingresa el oxígeno es pequeña y los procesos oxidativos ocurren en un nivel bajo. En consecuencia, Lancelet lleva un estilo de vida pasivo y sedentario.
Cambios progresivos en el sistema respiratorio en pez Consiste en la aparición en los tabiques interramales de numerosas excrecencias epiteliales: filamentos branquiales. Los filamentos branquiales ubicados en un tabique forman las branquias. Las arterias branquiales de los peces, a diferencia de la lanceta, forman una densa red de capilares en los filamentos branquiales. La superficie respiratoria aumenta considerablemente debido a los pétalos, por lo que el número de tabiques branquiales en los peces se reduce a cuatro. Los cambios en el sistema respiratorio de los peces se combinan con cambios progresivos en el sistema circulatorio, que se analizarán a continuación.
Las hendiduras branquiales en los peces surgen al sobresalir de la pared de la faringe. Primero, se forman procesos ciegos emparejados: sacos branquiales que crecen hacia la periferia. Hacia cada uno de ellos se forma una invaginación de la piel. Las excrecencias de la faringe y las excrecencias de la piel crecen una hacia la otra. En el lugar de su unión, el tejido se rompe y se forma un espacio que conecta la cavidad faríngea con el entorno externo, es decir, la hendidura branquial. Posteriormente, se forman filamentos branquiales en los tabiques. La mayoría de los peces tienen cinco pares de sacos branquiales. En los peces con aletas lobuladas, junto con las branquias, aparecen órganos para utilizar el oxígeno atmosférico. Su órgano respiratorio adicional es la vejiga natatoria, que es una excrecencia en forma de saco emparejada del lado ventral de la faringe, cuyas paredes son ricas en vasos sanguíneos. La vejiga está conectada a la faringe por una cámara corta y ancha. El suministro de sangre se produce a través de la cuarta arteria branquial; la sangre oxigenada fluye directamente al corazón.
Anfibios tienen la capacidad, aunque limitada, de vivir en condiciones terrestres, lo que condujo a un mayor desarrollo de los órganos respiratorios atmosféricos en forma de pulmones y piel. Los pulmones de los anfibios son homólogos a la vejiga natatoria de los peces con aletas lobuladas. Son dos bolsas conectadas a la faringe por una pequeña cámara laríngeo-traqueal. Al igual que la vejiga natatoria de los peces con aletas lobuladas, reciben sangre de la cuarta arteria branquial. Los pulmones de los anfibios son muy primitivos. Como regla general, las paredes de los sacos pulmonares son lisas, con pequeñas particiones y el área respiratoria es pequeña. La superficie de los pulmones es de 2 a 3 respecto a la superficie del cuerpo. La cantidad de oxígeno que ingresa a través de los pulmones es aproximadamente solo del 30 al 40% del total. Las vías respiratorias están poco diferenciadas. Debido al desarrollo insuficiente de los pulmones, el principal órgano respiratorio es la piel, que contiene una gran cantidad de pequeños vasos sanguíneos-capilares.
Ud. reptiles Con la transición a la vida en la tierra, el sistema respiratorio se desarrolla aún más. La piel de los reptiles no permite respirar porque las gruesas escamas córneas que protegen al reptil de la desecación impiden el intercambio de gases y los pulmones se convierten en el principal órgano respiratorio. La superficie respiratoria de los sacos pulmonares aumenta bruscamente debido a la aparición en sus paredes de una gran cantidad de tabiques ramificados por donde pasan los vasos sanguíneos.
Al mismo tiempo, los reptiles experimentan cambios progresivos en sus vías respiratorias. En la tráquea se forman anillos cartilaginosos que, al dividirse, dan lugar a dos bronquios. Comienza la formación de bronquios intrapulmonares. Los grandes tabiques individuales sobresalen profundamente en la cavidad pulmonar, dejando libre sólo la estrecha entrada central. Los bordes distales de los tabiques están cubiertos de epitelio ciliado y en el mayor de ellos aparece cartílago. Como resultado, se forman las paredes de los bronquios intrapulmonares.
Mamíferos Tienen pulmones de la estructura más compleja. Es característico el tipo de ramificación de los bronquios en forma de árbol. El bronquio principal se divide en un número bastante grande de bronquios secundarios, que a su vez se descomponen en bronquios aún más pequeños de tercer orden, y estos últimos dan lugar a numerosos bronquios pequeños de cuarto orden, etc., y finalmente, hay tubos de paredes delgadas - bronquiolos . En los extremos de los bronquiolos hay pequeñas vesículas revestidas de epitelio o alvéolos. Las paredes de cada alvéolo están entrelazadas con una densa red de capilares, donde se produce el intercambio de gases. La cantidad de alvéolos alcanza una gran cantidad, por lo que la superficie respiratoria aumenta drásticamente. En varios mamíferos, la superficie de los pulmones es entre 50 y 100 veces más grande que la superficie del cuerpo. En los humanos, el área de los pulmones es de 90 m2 y excede muchas veces la superficie del cuerpo; la ramificación de los bronquios es de 23 órdenes de magnitud;
Por tanto, la principal dirección de la evolución del sistema respiratorio es aumentar la superficie respiratoria y aislar las vías respiratorias.
Los cordados se caracterizan por una conexión filogenética, embrionaria y funcional entre los sistemas digestivo y respiratorio. El sistema respiratorio se desarrolla sobre la base del sistema digestivo, en los cordados inferiores funciona junto con él, en los vertebrados terrestres adultos los sistemas se cruzan en la región de la faringe. Ambos sistemas se forman en embriones bajo la notocorda en forma de un tubo recto, que a su vez se divide en tres partes, la anterior de las cuales se llama estomodeo.
En peces y anfibios, el techo de la cavidad bucal es la base del cráneo. En reptiles y mamíferos, el volumen de la cavidad bucal aumenta debido a los pliegues de los huesos maxilar y palatino. En los mamíferos, ambos pliegues se fusionan para formar paladar duro secundario, que separa las cavidades bucal y nasal. Si esta fusión se altera en una persona, se forma un defecto de desarrollo - “ paladar hendido" Este defecto tiene mecanismos genéticos de aparición y puede heredarse.
Los dientes están relacionados en origen con las escamas placoides de los peces, en las que están dispuestos en varias filas. Los reptiles ya tienen una hilera de dientes, pero todos son iguales. sistema dental homodonte. Estos dientes se pueden reemplazar muchas veces a lo largo de la vida. En los mamíferos, los dientes están diferenciados y realizan diferentes funciones - sistema dental heterodonte. Una persona tiene incisivos, caninos, premolares y molares. Los dientes se ubican en las células de los arcos alveolares, su número total ha ido disminuyendo progresivamente hasta 32, existiendo sólo un único cambio de dientes. dientes homodónticos Son una anomalía rara en los seres humanos, pero ocurren a menudo. dientes supernumerarios, que suelen ser de tamaño reducido. En la parte inferior de la boca hay una lengua; en el pescado, carece de músculos. En los vertebrados terrestres, la lengua es móvil y está formada por tres rudimentos. Si los primordios emparejados no crecen juntos, ocurre una rara anomalía en los humanos: lengua bífida.
La faringe realiza funciones respiratorias y digestivas. Los peces tienen entre 5 y 7 hendiduras branquiales. Las bolsas branquiales de piel sobresalen de la bolsa branquial hacia las excrecencias de la faringe. Hay brechas entre ellos. También se forman en cordados terrestres, pero las grietas se abren solo en las larvas de anfibios, en reptiles y mamíferos, las grietas se abren solo cuando se altera el desarrollo; En este caso, se forman anomalías en una persona. Fístulas laterales y quistes del cuello., que a menudo se vuelven malignos. La primera hendidura branquial en los cordados terrestres se convierte en la trompa de Eustaquio, la cavidad timpánica y el conducto auditivo externo.
En la filogénesis, el tubo intestinal se alarga, se diferencia en secciones, aumenta el número de glándulas unicelulares y se forman grandes glándulas multicelulares. En la lanceta, la longitud del tubo intestinal es 1/3 de la longitud del cuerpo; en los humanos, es 10 veces más largo que el cuerpo; En los reptiles aparece por primera vez un ciego, en el que se asientan bacterias y protozoos simbióticos. Esto le permite ampliar significativamente su dieta.
En los humanos, existen defectos como el acortamiento y el subdesarrollo de cualquier parte de los intestinos y las glándulas digestivas. La aplasia grave es incompatible con la vida. A menudo se encuentra Fístulas entre la tráquea y el esófago., y si la cloaca persiste recto y tracto genitourinario unidos. Cuando la migración de las yemas pancreáticas desde el tubo digestivo se ralentiza, heterotopía pancreática hacia el intestino delgado y el estómago.
FILOGENESIS DE LOS ÓRGANOS RESPIRATORIOS
Las branquias son los primeros órganos respiratorios. Entre los vertebrados terrestres, funcionan sólo en las larvas de anfibios. La evolución siguió el camino del aumento de la superficie respiratoria de las branquias. Las lancetas solo tienen hendiduras branquiales, los ciclóstomos tienen sacos branquiales y los peces tienen filamentos branquiales perforados por capilares en las paredes de las hendiduras.
Detrás de los arcos branquiales en los peces con aletas lobuladas se forma una vejiga natatoria pareada. Realiza una función hidrostática, pero también se produce un intercambio de gases entre la sangre y el aire, que puede pasar libremente a la vejiga desde la faringe. Los peces con aletas lobuladas llegaron a la tierra, de ellos surgieron los primeros anfibios, los estegocéfalos, y de la vejiga natatoria, los primeros pulmones de células grandes, por lo que el intercambio de gases en los anfibios también se realiza en gran medida a través de la piel. Posteriormente, a partir del material de los arcos branquiales, se forma el tracto respiratorio: la laringe, la tráquea y los bronquios, que se alargan gradualmente y el aire se limpia, calienta y humedece en ellos. Los pulmones de los reptiles se entrelazan finamente y aparecen los músculos intercostales. En los seres humanos, la superficie alveolar de los pulmones alcanza los 90 m2 y el diafragma adquiere fibras musculares y se convierte en el principal músculo respiratorio.
Así, la evolución volvió a seguir el camino del aumento de la superficie respiratoria: sacos respiratorios de malla grande en los anfibios, pulmones con una gran cantidad de tabiques internos en los reptiles, pulmones esponjosos en las aves, pequeños pulmones alveolares en los mamíferos con vestíbulos, conductos alveolares, alvéolos. El tracto respiratorio también se alargó y diferenció y los músculos respiratorios mejoraron.
Entre las anomalías se encuentra Fístulas esofagotraqueales y broncopulmonares., y hipoplasia pulmonar quística, en el que el bronquio está asociado a un quiste que tiene una superficie respiratoria muy pequeña. Puede ser subdesarrollo o aplasia completa del diafragma que es incompatible con la vida.
FILOGENESIS DEL SISTEMA CIRCULATORIO
Para organismos grandes y altamente organizados, es necesario un movimiento rápido y eficiente del ambiente interno líquido. Esto lo proporciona el sistema circulatorio. En cordados está cerrado.
Los vasos principales de la lanceta son las aortas abdominal y dorsal. A lo largo de la sangre venosa abdominal llega a los órganos respiratorios, a lo largo de la médula espinal, la sangre arterial llega a los órganos. Parte de la aorta abdominal se contrae periódicamente, empujando la sangre a través de los vasos. Los conductos pares de Cuvier desembocan en la aorta abdominal en los lados izquierdo y derecho. La sangre venosa del tracto gastrointestinal fluye a través de la vena porta hasta el hígado, de donde emerge la vena hepática que desemboca en la aorta abdominal. Posteriormente, el conducto de Cuvier derecho se transforma en vena cava superior y el izquierdo en el seno coronario del corazón.
En los peces, se forma un corazón de dos cámaras junto al aparato branquial, pero se conserva un círculo de circulación sanguínea, como en la lanceta. El corazón de los anfibios se encuentra caudalmente, al lado de los pulmones, tiene tres cámaras: dos aurículas y un ventrículo, de donde emerge el cono arterial. Se divide en tres pares de vasos: arterias cutáneas pulmonares, arcos aórticos, arterias carótidas que transportan sangre venosa, mixta y casi arterial, respectivamente; Esta división se explica por la estructura especial del ventrículo y la válvula espiral en el cono. En los reptiles, aparece un tabique interventricular incompleto en el corazón, y del corazón parten no uno, sino tres vasos impares: desde la parte izquierda del ventrículo, el arco aórtico derecho con sangre arterial, desde la derecha, la arteria pulmonar con venosa. sangre, desde el medio: el arco aórtico izquierdo con sangre mixta.
En los mamíferos, hay una separación completa de los flujos sanguíneos venoso y arterial, el corazón pasa a tener cuatro cámaras, el arco aórtico derecho se reduce, dejando el izquierdo, que transporta la sangre arterial.
El corazón humano se coloca en el cuello y luego sale del mediastino anterior. Vicios raros incompatibles con la vida. Posición cervical del corazón y corazón bicameral.. Mucho más común defectos interauricular e interventricular particiones, hasta corazón de tres cámaras.
En los seres humanos, como en la mayoría de los amniotas, se forman seis pares de arcos arteriales branquiales que nunca funcionan simultáneamente; Se conservan las partes izquierdas de los arcos IV y IV (la aorta y la arteria pulmonar). Muy raramente se conserva la mitad derecha del arco intravenoso; esto no se manifiesta clínicamente; Si ambas partes se guardanIVarcos, crecen juntos detrás del esófago, apretando la tráquea, lo que se manifiesta por dificultad para tragar y asfixia. El defecto más común es preservación del ductus botallus entre la aorta dorsal y la arteria pulmonar. A través del conducto, la sangre arterial se descarga al círculo venoso pulmonar. Este conducto está presente en los anfibios caudados adultos; en los vertebrados más desarrollados está obliterado. Un defecto raro es una desviación del corazón. tronco arterial único(embrionario primario), el defecto es letal. Hay muchas otras anomalías de los vasos arteriales y venosos.
Filogenia del sistema genitourinario
Los sistemas excretor y reproductivo realizan las funciones de excretar productos metabólicos y reproductivos, respectivamente, y tienen un solo anlage: el nefrotoma, que se forma en el área del tallo del somita y está estrechamente relacionado con la cavidad corporal secundaria: el celoma. . El órgano de excreción son los riñones, que en la filogénesis pasan por tres etapas: pronefros (cabeza, riñón), mesonefros (tronco), metanefros (pélvica). El brote anterior existe sólo en larvas de peces y anfibios, el riñón del tronco existe en peces y anfibios adultos y el riñón pélvico existe en reptiles y mamíferos.
Con el desarrollo de la preferencia, el canal pronefrítico se extiende desde el extremo de la cabeza del cuerpo hasta la cloaca, que posteriormente se divide en dos: lobo, que entra en conexión con las nefronas, y Müller, que forma el oviducto, y el extremo anterior se abre en su conjunto. En reptiles y mamíferos, el riñón y el uréter se forman a partir de la parte caudal del canal de Wolff, y en los machos también los conductos seminales. El canal de Müller se reduce en los hombres y en las mujeres forma el útero con apéndices y vagina. Los ovíparos y los marsupiales tienen cada uno dos vaginas, un útero y un oviducto, en el resto, estas formaciones están fusionadas en una (a excepción del oviducto);
Los riñones están formados por nefronas, que filtran el líquido del medio interno y, por tanto, están conectados al sistema circulatorio. El pronefros y el mesonefros, que tienen nefronas con cápsula y glomérulo vascular, conservan su conexión con el celoma, mientras que el metanefros pierde completamente esta conexión. Para ahorrar líquido, los túbulos excretores se alargan durante la evolución y también se forma el asa de Henle, que asegura una reabsorción eficaz no solo de agua, sino también de sales, glucosa y hormonas. El metanefros de los reptiles conserva una estructura segmentaria; en los mamíferos se pierde; los riñones descienden al espacio retroperitoneal de la región lumbar. En las anamnias, inicialmente solo se forman dos riñones: el primario y el tronco, este último permanece funcional, en los amniotas, tres riñones, mientras que en los individuos adultos funcionan los pélvicos.
Las anomalías frecuentes son segmentación o duplicación de la yema y tracto urinario, así como prolapso renal - nefroptosis o ella posición pélvica.
Los órganos genitales se colocan en forma de pliegues pares. Inicialmente, los ovarios tienen una estructura folicular y los testículos tienen una estructura tubular. A veces se desarrolla hermafroditismo, se encuentra a menudo en ciclóstomos y peces, pero en humanos es extremadamente raro (ovotestis). En la mayoría de los mamíferos, las gónadas masculinas se mueven desde la cavidad abdominal a través del canal inguinal hasta el escroto. Si este movimiento se interrumpe, criptorquidia- testículos no descendidos.
Una persona a menudo tiene una anomalía: útero bicorne, así como un útero doble. El tamaño del pene también se empareja; posteriormente los rudimentos crecen juntos. Rara anomalía - duplicación completa del pene.
FILOGENESIS DEL SISTEMA NERVIOSO
La mayoría de los animales multicelulares tienen dos sistemas integradores: nervioso y endocrino. Este último es filogenéticamente más antiguo; lleva a cabo reacciones adaptativas lentas. En los vertebrados ha adquirido gran importancia el sistema nervioso, que asegura una respuesta rápida dentro del cuerpo y en la interacción con el entorno externo.
El sistema nervioso de los cordados se forma a partir del ectodermo, colocado primero en forma de placa. Luego se transforma en un tubo encima de la cuerda con una cavidad en su interior: el neurocele. se ensancha el extremo frontal del tubo. Aquí se forma el cerebro, que en los vertebrados adultos consta de 5 secciones: anterior, intermedia, media, posterior y oblonga. En peces y anfibios, la sección más grande y más integradora es el mesencéfalo, asociado con los centros de visión. tipo de cerebro ictiopsido. En los reptiles aumenta la sección anterior, en la que está especialmente desarrollado el cuerpo estriado, que es el centro integrador superior. En la superficie del techo, se forman los rudimentos de la corteza antigua: arhicortex o arhipallium. Este tipo de cerebro saurópsido. En los mamíferos aparece una nueva corteza: la neocorteza o neopalio, con una estructura compleja, en los primates superiores forma muchas circunvoluciones; Este tipo de cerebro de mamíferos. Hay una comisura entre los hemisferios. El diencéfalo incluye el hipotálamo, la glándula pituitaria, la glándula pineal y controla las funciones autónomas. El mesencéfalo contiene los centros subcorticales de la visión y la audición. El cerebelo, que tiene su propia corteza, está bien desarrollado y distribuye el tono muscular y coordina los movimientos.
Durante el desarrollo, primero se forman tres vesículas cerebrales a partir del engrosamiento anterior: anterior, media y posterior. El anterior se divide en dos: telencéfalo (1) - anterior y diencéfalo (2) - intermedio. El mesencéfalo, el mesencéfalo (3), se forma a partir del mesencéfalo. Desde atrás - metencéfalo (4) - rombencéfalo y bulbo raquídeo (5) - oblongo. Esta es la etapa de las cinco vesículas cerebrales. En los humanos, ya en las primeras etapas, el prosencéfalo comienza a desarrollarse a un ritmo acelerado.
El sistema nervioso es tan importante que muchas malformaciones de su desarrollo son incompatibles con la vida. Entre ellos raquisquisis- falta de cierre del tubo neural y prosencefalia- subdesarrollo de los hemisferios y la corteza. En agiria(falta de convoluciones), así como oligogiria y paquigiria(disminución del número y engrosamiento de las circunvoluciones) se desarrolla retraso mental grave con alteración de muchos reflejos. Estos niños suelen morir durante el primer año de vida.
Los invertebrados inferiores no tienen órganos respiratorios especiales; el intercambio de gases se produce a través del tegumento: respiración difusa. El metabolismo energético de estos animales se caracteriza por una baja intensidad. Muchos invertebrados desarrollan adaptaciones que aumentan la superficie respiratoria en forma de órganos respiratorios locales especializados. En las formas acuáticas, los órganos respiratorios están representados por branquias, en las formas terrestres, por los pulmones y la tráquea. Muchas especies mantienen simultáneamente una respiración difusa.
La función de los órganos respiratorios en los cordados inferiores ( lanceta) se apodera de la parte anterior del tubo intestinal. Las paredes de la faringe tienen entre 100 y 150 pares de aberturas o hendiduras branquiales. Los órganos respiratorios son los tabiques interbranquiales, que contienen vasos sanguíneos: las arterias branquiales. El agua, al pasar a través de las hendiduras branquiales, lava los tabiques nombrados y el oxígeno se difunde a través de las paredes de las arterias. Dado que las arterias branquiales de la lanceta no se ramifican en capilares, la superficie total a través de la cual ingresa el oxígeno es pequeña y los procesos oxidativos ocurren en un nivel bajo. En consecuencia, Lancelet lleva un estilo de vida pasivo y sedentario.
Cambios progresivos en el sistema respiratorio en pez Consiste en la aparición en los tabiques interramales de numerosas excrecencias epiteliales: filamentos branquiales. Las arterias branquiales de los peces, a diferencia de la lanceta, forman una densa red de capilares en los filamentos branquiales. Las hendiduras branquiales en los peces surgen al sobresalir de la pared de la faringe. En los peces con aletas lobuladas, junto con las branquias, aparecen órganos para utilizar el oxígeno atmosférico. Su órgano respiratorio adicional es la vejiga natatoria, que es una excrecencia en forma de saco emparejada del lado ventral de la faringe, cuyas paredes son ricas en vasos sanguíneos. La vejiga está conectada a la faringe por una cámara corta y ancha.
Anfibios tienen la capacidad de vivir en condiciones terrestres, lo que condujo a un mayor desarrollo de los órganos respiratorios atmosféricos en forma de pulmones y piel. Los pulmones de los anfibios son homólogos a la vejiga natatoria de los peces con aletas lobuladas. Son dos bolsas conectadas a la faringe por una pequeña cámara laríngeo-traqueal. Por regla general, las paredes de las bolsas pulmonares son lisas, con pequeños tabiques y el área respiratoria es pequeña. \. Las vías respiratorias están poco diferenciadas. Debido al desarrollo insuficiente de los pulmones, el principal órgano respiratorio es la piel, que contiene una gran cantidad de pequeños vasos sanguíneos-capilares.
Cuero reptiles Se interrumpe la respiración porque las gruesas escamas córneas que protegen a los reptiles de la desecación impiden el intercambio de gases y los pulmones se convierten en el principal órgano respiratorio. La superficie respiratoria de los sacos pulmonares aumenta bruscamente debido a la aparición en sus paredes de una gran cantidad de tabiques ramificados por donde pasan los vasos sanguíneos.
Al mismo tiempo, los reptiles experimentan cambios progresivos en sus vías respiratorias. En la tráquea se forman anillos cartilaginosos que, al dividirse, dan lugar a dos bronquios. Comienza la formación de bronquios intrapulmonares. Los grandes tabiques individuales sobresalen profundamente en la cavidad pulmonar, dejando libre sólo la estrecha entrada central. Los bordes distales de los tabiques están cubiertos de epitelio ciliado y en el mayor de ellos aparece cartílago. Como resultado, se forman las paredes de los bronquios intrapulmonares.
Mamíferos Tienen pulmones de la estructura más compleja. Es característico el tipo de ramificación de los bronquios en forma de árbol. El bronquio principal se divide en un número bastante grande de bronquios secundarios, que a su vez se descomponen en bronquios aún más pequeños de tercer orden, y estos últimos dan lugar a numerosos bronquios pequeños de cuarto orden, etc., y finalmente, hay tubos de paredes delgadas - bronquiolos . En los extremos de los bronquiolos hay pequeñas vesículas revestidas de epitelio o alvéolos. Las paredes de cada alvéolo están entrelazadas con una densa red de capilares, donde se produce el intercambio de gases. La cantidad de alvéolos alcanza una gran cantidad, por lo que la superficie respiratoria aumenta drásticamente.
Por tanto, la principal dirección de la evolución del sistema respiratorio es aumentar la superficie respiratoria y aislar las vías respiratorias.
(56) Zn biogenético. Mientras estudiaba la filogenia de los crustáceos, F. Muller llamó la atención sobre la similitud de algunas formas larvarias modernas con las formas de sus ancestros extintos. Basándose en estas observaciones, concluyó que los crustáceos vivos en embriogénesis parecen repetir el camino recorrido por sus antepasados en el desarrollo histórico. Las transformaciones del desarrollo individual en la evolución, según F. Müller, se producen añadiendo nuevas etapas a la ontogenia de los padres. Repetición de varias características en la ontogénesis de la descendencia. antepasados se explica por la acumulación de dichas extensiones.
E. Haeckel formuló la ley biogenética básica, según la cual la ontogenia es una repetición breve y rápida de la filogenia.
Se utilizan ejemplos de recapitulación como prueba de la validez de la ley biogenética. Consisten en repetir la estructura de los órganos de los ancestros adultos en determinadas etapas del desarrollo individual de los descendientes. Así, en la embriogénesis de aves y mamíferos, se forman hendiduras branquiales y las correspondientes formaciones esqueléticas y vasos sanguíneos. Muchas características de las larvas de anfibios anuros corresponden a las de los anfibios de cola adultos. En la embriogénesis humana, la epidermis de la piel está representada primero por un epitelio cilíndrico de una sola capa, luego de múltiples capas no queratinizante, de múltiples capas débilmente queratinizante y, finalmente, de queratinizante típico. Los tipos de epitelio correspondientes se encuentran en los cordados adultos: lancetas, peces óseos y anfibios con cola.
Según E. Haeckel, en la edad adulta aparecen nuevos caracteres de importancia evolutiva. A medida que la organización de las formas adultas se vuelve más compleja, el desarrollo embrionario se alarga debido a la inclusión de etapas adicionales.
Las características de las formas ancestrales que se repiten en la ontogénesis de los descendientes fueron denominadas palingénesis por E. Haeckel. La violación de la ley biogenética depende de aquellos cambios que no tienen importancia evolutiva y que surgen durante el desarrollo individual bajo la influencia de condiciones externas. Pueden consistir en un desplazamiento de los procesos de desarrollo embrionario en el tiempo (heterocronía) y en el espacio (heterotopías). E. Haeckel denominó cenogénesis a las alteraciones causadas por la adaptación de los embriones a las condiciones de desarrollo. Un ejemplo de heterocronía es la formación más temprana del sistema nervioso y el retraso en la formación del sistema reproductivo en los vertebrados superiores y en los humanos en comparación con los inferiores, heterotopía: la formación de los pulmones, que son una modificación del par de branquias posteriores. sacos ubicados a los lados del intestino, en su lado ventral, cenogénesis: el amnios, el corion y la alantoides de los embriones de vertebrados terrestres.
Basándose en la ley biogenética, E. Haeckel propuso una hipótesis sobre la filogénesis de los organismos multicelulares. Las etapas de los mares, blastea, gastrea del desarrollo histórico se recapitulan, a su juicio, en la ontogénesis de los animales multicelulares como las etapas de mórula, blástula, gástrula.
Teoría de la filembriogénesis.. Las obras de A. N. Severtsov son de importancia decisiva para revelar la conexión entre ontogénesis y filogenia. Según A.N. Severtsov, la fuente de las transformaciones filogenéticas son los cambios que ocurren en las primeras etapas de la ontogénesis y no en las formas adultas. Si conducen al desarrollo de rasgos que son útiles en la edad adulta y se heredan, se transmiten de generación en generación y se fijan. Estos caracteres están incluidos en la filogenia del grupo correspondiente de organismos. Los cambios embrionarios, que posteriormente se reflejan en la estructura de las formas adultas y tienen un significado evolutivo, se denominan filembriogénesis y son de tres tipos.
La embriogénesis puede cambiar incluyendo una etapa adicional a las etapas existentes sin distorsionar estas últimas (anabolia), o el curso de la embriogénesis se altera en su parte media (desviación). La desviación del curso normal del desarrollo al comienzo de la embriogénesis se llama arcalaxia.
Como puede ver, la ley biogenética se cumple mediante cambios en la ontogénesis según el tipo anabólico. En este caso, el desarrollo embrionario es esencialmente una serie de recapitulaciones sucesivas. En el caso de desviación se observan recapitulaciones, pero de forma limitada, y en la arcalaxia están ausentes.
Según la teoría de la filembriogénesis, los cambios en las primeras etapas del desarrollo individual forman la base de las transformaciones filogenéticas de los órganos. Así, la ontogenia no sólo refleja el curso de la evolución de los organismos de una determinada especie, sino que, al sufrir cambios, influye en el proceso de desarrollo histórico de un grupo particular de animales. De lo anterior se desprende que, en cierto sentido, la filogenia puede considerarse la causa de la ontogénesis (E. Haeckel). Al mismo tiempo, siempre que se produzcan cambios evolutivamente significativos en la estructura de los órganos en la edad adulta al cambiar la embriogénesis de estos órganos, la filogenia es una función de la ontogénesis (A. N. Severtsov).
(59) El concepto de razas y unidad de especie de las personas. La humanidad moderna pertenece a una especie, el Homo sapiens. Esto lo demuestra el nacimiento de descendencia fértil y de pleno derecho en cruces entre representantes de grupos etnogeográficos de la población que difieren marcadamente en algunas características. La unidad de especie de las personas se basa en la reproducción de las tres características principales del género Homo: una posición erguida del cuerpo, un tipo de agarre de las extremidades superiores, una función desarrollada del habla y el pensamiento. Las características nombradas desempeñan un papel fundamental para garantizar la supervivencia y el desarrollo de todos los homínidos. Las características estructurales del sistema musculoesquelético y del cerebro, de las que dependen la postura erguida, la actividad de las herramientas y la sociabilidad, tienen un conservadurismo significativo. Los representantes de diferentes grupos etnogeográficos se caracterizan por el mismo potencial intelectual. Al mismo tiempo, el Homo sapiens es una especie marcadamente politípica, que se manifiesta en la presencia de tres "grandes" razas de personas y una serie de grupos más pequeños, que se diferencian principalmente en un complejo de características externas.
Hay razas “grandes” caucasoide (eurasiática), austral-negroide (ecuatorial) y mongoloide (asiático-americana).
Los caucásicos tienen piel clara u oscura, cabello liso u ondulado, vello facial desarrollado, nariz estrecha y protuberante y labios finos. Los mongoloides se distinguen por piel clara u oscura, cabello liso, a menudo áspero, rostro aplanado con pómulos prominentes, forma de ojos oblicua, un "tercer párpado" pronunciado (epicanto) y un ancho promedio de nariz y labios. Los australo-negroides tienen piel oscura, cabello rizado, lanoso u ondulado, labios gruesos, nariz ancha y ligeramente protuberante, con fosas nasales transversales. Los representantes de diferentes razas difieren en algunas características fisiológicas y bioquímicas. Así, el metabolismo basal de los negros y de la mayoría de los demás pueblos de la zona ecuatorial es inferior al de los europeos. En este último, el contenido de colesterol en el plasma sanguíneo alcanza los 4,64 mmol/l, mientras que en el primero es de 3,48 mmol/l.
La comunidad de características humanas básicas y la línea principal del desarrollo histórico, la utilidad de la descendencia en los matrimonios interraciales, indican que la división en razas se refiere a etapas bastante avanzadas de la evolución de los homínidos. Con base en datos bioquímicos y antropológicos comparativos, se supone que las razas mongoloide y caucásica-negroide se distinguieron inicialmente en la humanidad. Posteriormente, de este último surgieron los euroasiáticos y australo-negroides. Estos acontecimientos aparentemente tuvieron lugar en la etapa de transición de paleoántropos a neoántropos.
Antes de la era de los grandes descubrimientos geográficos, las razas “grandes” se caracterizaban por un cierto asentamiento en todo el planeta. Los representantes de la raza mongoloide estaban ubicados en el norte, centro, este y sudeste de Asia, América del Norte y del Sur, la raza australo-negroide estaba ubicada en el Viejo Mundo al sur del Trópico de Cáncer, la raza caucasoide estaba ubicada en Europa, norte de África. , Asia occidental y el norte de la India. Muchas características raciales son adaptativamente apropiadas en esa parte de la Ecumene en la que las razas se formaron y vivieron durante muchos milenios. Estos incluyen la pigmentación de la piel y el cabello lanudo de los negroides (niveles elevados de radiación solar), el gran tamaño de la cavidad nasal de los caucásicos (el efecto del aire frío en invierno), epicanto, fisura palpebral estrecha, una especie de depósito de tejido adiposo en la cara de los mongoloides (protegiendo el ojo del viento, el polvo, la luz del sol reflejada en la nieve y de la hipotermia de los tejidos faciales). Se puede suponer que la formación de complejos raciales de características se produjo bajo la influencia de la selección natural. Al mismo tiempo, se debe evitar una comprensión simplificada de la naturaleza adaptativa de tales complejos en general. Algunas características incluidas en el complejo racial podrían aparecer debido a la variabilidad correlativa. Así, el papel principal en el desarrollo de la cara aplanada de los mongoloides aparentemente lo desempeñaron los cambios primarios en el aparato masticatorio y la estructura general del esqueleto facial. En la identificación de diferentes tipos y grupos morfológicos dentro de las “grandes” razas, el mestizaje, la reproducción a largo plazo en una población con un alto grado de parentesco genético y, en relación con los pueblos ubicados en las afueras del Oikumene, la deriva genética podrían desempeñar un papel.
(60) La doctrina de la biosfera. El término "biosfera" fue introducido por el geólogo australiano E. Suess en 1875 para designar una capa especial de la Tierra formada por un conjunto de organismos vivos, que corresponde al concepto biológico de biosfera. En este sentido, el término es utilizado actualmente por varios investigadores.
La idea de la amplia influencia de la vida en los procesos naturales fue formulada por V.V. Dokuchaev, quien mostró la dependencia del proceso de formación del suelo no solo del clima, sino también de la influencia combinada de los organismos vegetales y animales.
V.I. Vernadsky desarrolló esta dirección y desarrolló la doctrina de la biosfera como un sistema global de nuestro planeta, en el que el curso principal de las transformaciones geoquímicas y energéticas está determinado por la materia viva. Extendió el concepto de biosfera no sólo a los propios organismos, sino también a su hábitat, dando así al concepto de biosfera un significado biogeoquímico. La mayoría de los fenómenos que cambian la apariencia de la Tierra en una escala de tiempo geológico se consideraban anteriormente puramente físicos, químicos o fisicoquímicos (erosión, disolución, sedimentación, erosión de rocas, etc.). V.I.Vernadsky creó la doctrina del papel geológico de los organismos vivos y demostró que la actividad de estos últimos es el factor más importante en la transformación de las capas minerales del planeta.
El nombre de V.I. Vernadsky también está asociado con la formación del concepto socioeconómico de biosfera, reflejando su transformación en una determinada etapa de evolución en noosfera (ver Capítulo 10) como resultado de la actividad humana, que adquiere el papel de una fuerza geológica independiente. Teniendo en cuenta el principio sistémico de organización de la biosfera, así como el hecho de que su funcionamiento se basa en ciclos de materia y energía, la ciencia moderna ha formulado conceptos bioquímicos, termodinámicos, biogeocenóticos y cibernéticos de la biosfera.
La biosfera es la capa de la Tierra habitada y transformada activamente por seres vivos. Según V.I. Vernadsky, la biosfera es un caparazón en el que existe o existió vida en el pasado y que estuvo o está expuesto a organismos vivos. Incluye: 1) materia viva formada por un conjunto de organismos; 2) una sustancia biogénica que se crea y procesa durante la vida de los organismos (gases atmosféricos, carbón, petróleo, esquisto, piedra caliza, etc.); 3) materia inerte, que se forma sin la participación de organismos vivos (productos de la actividad tectónica, meteoritos); 4) sustancia bioinerte, que es el resultado conjunto de la actividad vital de los organismos y los procesos abiogénicos (suelo).
Estructura y funciones de b/s. La biosfera es un sistema de múltiples niveles, que incluye subsistemas de diversos grados de complejidad. Los límites de la biosfera están determinados por el área de distribución de los organismos en la atmósfera, la hidrosfera y la litosfera. El límite superior de la biosfera pasa a una altitud de aproximadamente 20 km. Así, los organismos vivos se asientan en la troposfera y en las capas inferiores de la estratosfera. El factor limitante para el asentamiento en este entorno es la intensidad de la radiación ultravioleta que aumenta con la altitud. Casi todos los seres vivos que penetran por encima de la capa de ozono de la atmósfera mueren. La biosfera penetra en la hidrosfera hasta toda la profundidad de los océanos del mundo, lo que se confirma con el descubrimiento de organismos vivos y sedimentos orgánicos a una profundidad de 10 a 11 km. En la litosfera, el área de distribución de la vida está determinada en gran medida por el nivel de penetración de agua líquida: los organismos vivos se encuentran a una profundidad de aproximadamente 7,5 km.
Atmósfera. Esta capa se compone principalmente de nitrógeno y oxígeno. En concentraciones más bajas contiene dióxido de carbono y ozono. El estado de la atmósfera tiene una gran influencia en los procesos físicos, químicos y, especialmente, biológicos en la superficie terrestre y en el medio acuático. La mayor importancia para la biología.
procesos tienen: oxígeno atmosférico, utilizado para la respiración de los organismos y la mineralización de la materia orgánica muerta, dióxido de carbono, consumido durante la fotosíntesis, así como ozono, que protege la superficie terrestre de la fuerte radiación ultravioleta. Fuera de la atmósfera la existencia de organismos vivos es imposible. Esto se puede ver en el ejemplo de la Luna sin vida, que no tiene atmósfera. Históricamente, el desarrollo de la atmósfera está asociado con procesos geoquímicos, así como con la actividad vital de los organismos. Así, durante la evolución del planeta se formaron nitrógeno, dióxido de carbono y vapor de agua debido en gran parte a la actividad volcánica, y oxígeno como resultado de la fotosíntesis.
Hidrosfera. El agua es un componente importante de todos los componentes de la biosfera y uno de los factores necesarios para la existencia de organismos vivos. Su mayor parte (95%) está contenida en los océanos, que ocupan aproximadamente el 70% de la superficie del globo. La masa total de aguas oceánicas supera los 1.300 millones de km 3 . Aproximadamente 24 millones de km 3 de agua están contenidos en los glaciares y el 90% de este volumen está contenido en la capa de hielo de la Antártida. La misma cantidad de agua se encuentra bajo tierra. El agua superficial de los lagos es de aproximadamente 0,18 millones de km 3 (la mitad de los cuales es salada) y el agua superficial de los ríos es de 0,002 millones de km 3. La cantidad de agua en los cuerpos de los organismos vivos alcanza aproximadamente 0,001 millones de km 3. De los gases disueltos en el agua, el oxígeno y el dióxido de carbono son los más importantes. La cantidad de oxígeno en las aguas del océano varía mucho según la temperatura y la presencia de organismos vivos. La concentración de dióxido de carbono también varía y la cantidad total en el océano es 60 veces mayor que la cantidad en la atmósfera. La hidrosfera se formó en relación con el desarrollo de la litosfera, que durante la historia geológica de la Tierra liberó un volumen significativo de vapor de agua y las llamadas aguas juveniles (magmáticas subterráneas).
Litosfera. La mayor parte de los organismos que viven dentro de la litosfera se concentran en la capa del suelo, cuya profundidad no suele superar varios metros. Los suelos, al ser, en la terminología de V.I. Vernadsky, una sustancia bioinerte, están representados por sustancias minerales formadas durante la destrucción de rocas y sustancias orgánicas, productos de la actividad vital de los organismos.
Organismos vivos (materia viva). Actualmente se han descrito alrededor de 300 mil especies de plantas y más de 1,5 millones de especies de animales. De esta cantidad, el 93% está representado por animales terrestres y el 7% por especies acuáticas. La materia viva constituye en masa entre el 0,01 y el 0,02% de la materia inerte de la biosfera, pero desempeña un papel principal en los procesos biogeoquímicos debido al metabolismo que se produce en los organismos vivos. Dado que los organismos extraen del medio ambiente los sustratos y la energía utilizados en el metabolismo, lo transforman por el simple hecho de vivir. La producción anual de materia viva en la biosfera es de 232,5 mil millones de toneladas de materia orgánica seca. Al mismo tiempo, a escala planetaria, se sintetizan 46 mil millones de toneladas de carbono orgánico en el proceso de fotosíntesis.
Ciclo biótico. La función principal de la biosfera es asegurar los ciclos de los elementos químicos. El ciclo biótico global se lleva a cabo con la participación de todos los habitantes.
Planeta de organismos. Consiste en la circulación de sustancias entre el suelo, la atmósfera, la hidrosfera y los organismos vivos. Gracias al ciclo biótico, la existencia y el desarrollo de la vida a largo plazo es posible con un suministro limitado de elementos químicos disponibles. Utilizando sustancias inorgánicas, las plantas verdes, utilizando la energía del Sol, crean materia orgánica, que es destruida por otros seres vivos (consumidores y destructores heterótrofos) para que los productos de esta destrucción puedan ser utilizados por las plantas para nuevas síntesis orgánicas.
Un papel importante en el ciclo global de sustancias pertenece a la circulación del agua entre el océano, la atmósfera y las capas superiores de la litosfera. El agua se evapora y es transportada durante muchos kilómetros por las corrientes de aire. Al caer sobre la superficie de la tierra en forma de precipitación, contribuye a la destrucción de las rocas, haciéndolas accesibles a las plantas y los microorganismos, erosiona la capa superior del suelo y, junto con los compuestos químicos disueltos en ella y las partículas orgánicas en suspensión, se convierte en los océanos y mares.
Ciclo del carbono Comienza con la fijación del dióxido de carbono atmosférico a través del proceso de fotosíntesis. Algunos de los carbohidratos formados durante la fotosíntesis son utilizados por las propias plantas para obtener energía y otros son consumidos por los animales. El dióxido de carbono se libera durante la respiración de plantas y animales. Las plantas y animales muertos se descomponen, el carbono de sus tejidos se oxida y regresa a la atmósfera. Un proceso similar ocurre en el océano.
Ciclo del nitrógeno también cubre todas las áreas de la biosfera. Aunque sus reservas en la atmósfera son prácticamente inagotables, las plantas superiores sólo pueden utilizar el nitrógeno después de combinarlo con hidrógeno u oxígeno. Las bacterias fijadoras de nitrógeno desempeñan un papel muy importante en este proceso. Cuando las proteínas de estos microorganismos se descomponen, se libera nitrógeno a la atmósfera.
Gracias al ciclo biótico, la biosfera se caracteriza por ciertas funciones geoquímicas: gas: migración biogénica de gases como resultado de la fotosíntesis y la fijación de nitrógeno; concentración: acumulación por organismos vivos de elementos químicos dispersos en el ambiente externo; redox: la transformación de sustancias que contienen átomos con valencia variable (por ejemplo, hierro, manganeso); bioquímico: procesos que ocurren en organismos vivos.
Estabilidad de la biosfera. La biosfera es un sistema ecológico complejo que funciona de forma estacionaria. La estabilidad de la biosfera se debe al hecho de que los resultados de la actividad de tres grupos de organismos que desempeñan diferentes funciones en el ciclo biótico: productores (autótrofos), consumidores (heterótrofos) y destructores (residuos orgánicos mineralizantes), están mutuamente equilibrados. El estado homeostático de la biosfera no excluye su capacidad de evolucionar.
(61) Evolución de b/s. Durante un período significativo de la existencia de nuestro planeta, los principales factores que influyeron en la evolución de la biosfera fueron los procesos geológicos y climáticos. A ellos está asociada la evolución de los organismos vivos.
Los primeros organismos vivos, los procariotas, aparecieron en la era Arcaica. Eran anaerobios que obtenían energía mediante la fermentación. Utilizaban como alimento sustancias orgánicas de origen abiogénico.
Con el tiempo, las sustancias orgánicas de origen abiogénico comenzaron a secarse en el océano primordial. La aparición de organismos autótrofos, especialmente plantas verdes, aseguró una mayor síntesis continua de sustancias orgánicas mediante el uso de energía solar. Esto creó la condición previa para un mayor desarrollo y complejidad de las formas de vida.
Con la llegada de la fotosíntesis, el mundo orgánico se dividió en dos troncos, que se diferenciaban en la forma en que se alimentan. Gracias a la aparición de plantas fotosintéticas autótrofas, el agua y la atmósfera comenzaron a enriquecerse con oxígeno libre. Esto predeterminó la posibilidad del surgimiento de organismos aeróbicos capaces de utilizar de manera más eficiente la energía en el proceso de la vida. Entre estos organismos pudieron aparecer los multicelulares.
La acumulación de oxígeno en la atmósfera provocó la formación de una pantalla de ozono en sus capas superiores, que no transmitía los rayos ultravioleta que destruyen la vida. Esto allanó el camino para que los primeros organismos vivos (inicialmente unicelulares) llegaran a la tierra, lo que ocurrió en el período Cámbrico.
La aparición de plantas fotosintéticas brindó la posibilidad de la existencia y desarrollo progresivo de organismos heterótrofos. La vida llenó varios hábitats.
Ya a mediados de la era Paleozoica, el contenido de oxígeno en la atmósfera se estabilizó en aproximadamente el 20%. La biosfera ha adquirido un equilibrio dinámico en las actividades de tres grupos de organismos que realizan diversas funciones en el ciclo de sustancias en la naturaleza: productores (autótrofos), consumidores (heterótrofos) y destructores que mineralizan la materia orgánica. Gracias a esto se estableció un estado homeostático de la biosfera.
Con el surgimiento de la sociedad humana, apareció en la historia de la biosfera un nuevo factor poderoso, igual en su impacto a los grandiosos procesos geológicos. Este factor (la actividad humana) perturbó hasta cierto punto la homeostasis de la biosfera.
(62) Hombre y b/s. Con la llegada del hombre, la biosfera adquirió una nueva cualidad. Inicialmente, el impacto humano sobre el medio ambiente no era diferente al de otros organismos. Los medios de subsistencia extraídos por el hombre de la naturaleza fueron restaurados de forma natural y los productos de su actividad vital entraron en el ciclo general de sustancias. La homeostasis de la biosfera no fue perturbada. Con el tiempo, el crecimiento demográfico y el uso cada vez mayor de los recursos naturales por parte de la sociedad humana dieron como resultado un poderoso factor ambiental que trastornó el equilibrio anterior de la biosfera.
En la etapa actual de la existencia de nuestro planeta, las mayores transformaciones en la biosfera las lleva a cabo el hombre. Al arar vastos territorios, talar bosques, crear grandes asentamientos y empresas industriales, extraer minerales, construir canales, embalses, cambiar los lechos de los ríos y plantar bosques, el hombre cambia significativamente la naturaleza. Su actividad afecta al clima, el terreno, la composición atmosférica, las especies y el número de flora y fauna. El uso de la energía atómica, especialmente los ensayos de armas atómicas, provocó la acumulación de sustancias radiactivas en el aire atmosférico y en los océanos.
Al extraer de las profundidades y quemar carbón, petróleo, gases, extraer minerales y fundir metales puros, crear aleaciones y sustancias sintéticas que no existían en la naturaleza, así como nuevos elementos químicos, y finalmente dispersar los productos de su actividad, el hombre mejora significativamente la biogenia. Migración de elementos. Durante la existencia de la humanidad, la masa total de organismos vivos ha ido disminuyendo; en los últimos 300 años, la biomasa del planeta ha disminuido aproximadamente una cuarta parte.
V.I. Vernadsky llegó a la conclusión de que la humanidad forma colectivamente una nueva capa de la Tierra: noosfera(gr. mente), es decir, la esfera de la vida inteligente.
Los recursos naturales se dividen en insustituibles y renovables. El primero incluye minerales cuyas reservas son limitadas. La riqueza renovable está asociada con la actividad vital de los organismos. Pero si se utilizan de forma irracional, también se agotan, lo que puede provocar cambios irreparables en la biosfera. Como resultado de la actividad humana irracional, muchas especies de animales y plantas han sido exterminadas en los últimos siglos. A menudo, las estructuras hidráulicas imposibilitan que los peces lleguen a las zonas de desove. Los residuos industriales insuficientemente purificados, cuando se vierten en cuerpos de agua, destruyen los seres vivos que se encuentran en ellos. La deforestación sin tener en cuenta su reproducción provoca el hundimiento de los ríos y la erosión del suelo. Una disminución de la superficie de bosques, una superficie cada vez mayor de cultivos que evaporan una cantidad importante de agua, el crecimiento de ciudades, carreteras y otras zonas con revestimientos que impiden que el agua penetre en el suelo, conducen a agotamiento del suelo en agua, lo que dificulta el crecimiento de las plantas. Al mismo tiempo, aumenta la necesidad de agua. La humanidad se enfrenta al problema del suministro de agua dulce.
También existe un problema con la cantidad de oxígeno en la atmósfera. La vegetación del planeta ya no tiene tiempo de reponer la atmósfera con oxígeno libre. Por tanto, si consideramos que cada año la humanidad aumenta el consumo de oxígeno en un 5%, entonces en 165 años
su composición en la atmósfera alcanzará un límite crítico para la existencia humana. El medio ambiente (atmósfera, aguas superficiales y subterráneas, suelo) suele estar contaminado por residuos de empresas industriales.
Las guerras son un factor importante que afecta al medio ambiente. Como resultado del uso de agentes de guerra química por parte del ejército estadounidense en Vietnam, hasta el 25% de los bosques de Vietnam del Sur fueron destruidos y la acumulación de mutágenos y teratógenos en el medio ambiente provocó un aumento en el nacimiento de niños con anormalidades.
Actualmente, la humanidad se enfrenta a la cuestión de la posibilidad de una crisis ecológica, es decir, un estado del medio ambiente en el que, debido a los cambios que se han producido en él, puede volverse inadecuado para la vida.
La actividad humana conduce a cambios tanto positivos como negativos en la biosfera. Las positivas incluyen la creación de nuevas variedades altamente productivas de plantas cultivadas, razas de animales, cepas de microorganismos, cría artificial de peces en los mares y océanos, la creación de biogeocenosis culturales, etc. Las consecuencias negativas resultan de: tala no regulada, recolección masiva. de plantas silvestres, caza y pesca; contaminación del agua, la atmósfera y el suelo por residuos industriales, agrícolas y domésticos, el cultivo irracional de la tierra que provoca erosión, etc. Naturalmente, es necesario limitar los impactos negativos sobre la biosfera.
El rápido crecimiento demográfico y el desarrollo industrial intensivo implican un uso cada vez mayor de los recursos de la vida silvestre. Al mismo tiempo, el consumo irracional de recursos naturales a menudo conduce a una alteración del equilibrio biológico en algunas comunidades e incluso a su agotamiento y muerte. En este sentido, es necesario conocer los recursos de la biosfera del mundo para desarrollar los métodos más racionales para su uso. Para ello, en 1964 se creó una organización especial: el Programa Biológico Internacional (IBP), por un período de 8 años. Su tarea era determinar la productividad biológica de las comunidades de plantas y animales terrestres y acuáticos, naturales y creados por el hombre.
El estudio de los recursos biológicos naturales del planeta ha demostrado que la desnutrición de una parte importante de la humanidad no es actualmente el resultado de la pobreza de recursos naturales, sino el resultado del método capitalista de producción y distribución de productos. Los cálculos muestran que el nivel actual de tecnología de producción agrícola puede proporcionar una nutrición adecuada a una población varias veces mayor que la actual.
Además, gracias al desarrollo de la ciencia (tecnología agrícola, selección), el rendimiento de los cultivos agrícolas aumentará considerablemente en los próximos años. La transición de la pesca de peces y otros habitantes del océano al cultivo artificial de organismos marinos es prometedora. Esta será una contribución importante a la solución del problema alimentario mundial.
(63) Conceptos básicos de ecología. Los seres vivos que habitan territorios con hábitats diversos están influenciados por estos últimos y tienen ellos mismos un efecto sobre el medio ambiente. Los patrones de relaciones entre los organismos y su hábitat, las leyes de desarrollo y existencia de las biogeocenosis, que son complejos de componentes vivos y no vivos que interactúan en ciertas áreas de la biosfera, son estudiados por una ciencia biológica especial. ecología.
Los patrones ecológicos se manifiestan a nivel de un individuo, una población de individuos, una biocenosis (comunidad) y una biogeocenosis. Una biocenosis (comunidad de organismos) es una asociación espacialmente limitada de plantas y animales que interactúan, en la que dominan determinadas especies o un factor físico. El tema de la ecología, por tanto, es la fisiología y el comportamiento de los organismos individuales en hábitats naturales (autoecología), la fertilidad, la mortalidad, la migración, las relaciones intraespecíficas (dinámica de poblaciones), las relaciones interespecíficas, los flujos de energía y los ciclos de sustancias (sinecología).
Los principales métodos de la ecología incluyen observaciones de campo, experimentos en condiciones naturales, modelado de procesos y situaciones encontradas en poblaciones y biocenosis utilizando tecnología informática.
Miércoles- este es el conjunto completo de elementos que actúan sobre un individuo en su hábitat. Un elemento del medio ambiente que puede tener un impacto directo en un organismo vivo al menos en una de las etapas del desarrollo individual se denomina factor ambiental. De acuerdo con una clasificación común y conveniente, los factores ambientales se dividen en bióticos y abióticos, aunque esta división es hasta cierto punto arbitraria. La temperatura del factor abiótico puede, por ejemplo, regularse mediante cambios en el estado de la población de organismos. Así, cuando la temperatura del aire desciende por debajo de los 13°C, la actividad motora de las abejas se intensifica, lo que aumenta la temperatura en la colmena a 25-30°C. Teniendo en cuenta la esencia social del hombre, manifestada en su relación activa con la naturaleza, también conviene identificar antropogénico factores ambientales. Con el crecimiento de la población y el equipamiento tecnológico de la humanidad, la proporción de factores ambientales antropogénicos aumenta constantemente.
Según otra clasificación, existen primario Y factores ambientales secundarios periódicos y no periódicos. La vida encontró la acción de factores primarios en las primeras etapas de la evolución. Estos incluyen temperatura, cambios en la posición de la Tierra en relación con el Sol. Gracias a ellos, en la evolución surgió la periodicidad diaria, estacional y anual de muchos procesos biológicos. Los factores periódicos secundarios son derivados de factores primarios. Por ejemplo, los niveles de humedad dependen de la temperatura, por lo que en las zonas más frías del planeta la atmósfera contiene menos vapor de agua. Los factores no periódicos actúan sobre un organismo o población de forma episódica, repentina. Estos incluyen las fuerzas naturales de la naturaleza: una erupción volcánica, un huracán, un rayo, una inundación, así como un depredador que alcanza a su presa y un cazador que alcanza su objetivo.
El intercambio de gases, o respiración, se expresa en la absorción por parte del organismo de oxígeno del medio ambiente (agua o atmósfera) y la liberación de dióxido de carbono en este último como producto final del proceso oxidativo que tiene lugar en los tejidos, por lo que el Se libera la energía necesaria para la vida. El cuerpo percibe el oxígeno de diversas formas; se pueden caracterizar principalmente como: 1) respiración difusa y 2) respiración local, es decir, mediante órganos especiales.
Respiración difusa Consiste en la absorción de oxígeno y la liberación de dióxido de carbono por toda la superficie del tegumento externo - respiración cutánea - y el revestimiento epitelial del tubo digestivo - respiración intestinal, es decir, sin órganos especialmente adaptados para ello. Este método de intercambio de gases es característico de algunas especies de animales multicelulares primitivos, como las esponjas, los celentéreos y los platelmintos, y se debe a su falta de sistema circulatorio.
No hace falta decir que la respiración difusa es inherente sólo a organismos en los que el volumen corporal es pequeño y su superficie es relativamente grande, ya que se sabe que el volumen del cuerpo aumenta en proporción al cubo del radio y la superficie correspondiente. - sólo al cuadrado del radio. En consecuencia, con un gran volumen corporal, este método de respiración resulta insuficiente.
Sin embargo, incluso con relaciones volumen-superficie más o menos apropiadas, la respiración difusa no siempre puede satisfacer a los organismos, ya que cuanto más energéticamente se manifiesta la actividad vital, más intensos deben ser los procesos oxidativos en el cuerpo.
Con manifestaciones intensas de vida, a pesar del pequeño volumen del cuerpo, es necesario aumentar su área de contacto con el ambiente que contiene oxígeno y dispositivos especiales para acelerar la ventilación del tracto respiratorio. Se logra un aumento en el área de intercambio de gases mediante el desarrollo de: órganos respiratorios especiales.
Los órganos respiratorios especiales varían significativamente en los detalles de su construcción y ubicación en el cuerpo. Para los animales acuáticos, estos órganos son las branquias, para los animales terrestres son la tráquea en los invertebrados y en los vertebrados son los pulmones.
Respiración branquial. Las branquias son externas e internas. Las branquias externas primitivas son simples protuberancias de brotes vellosos de la piel, abundantemente provistos de vasos capilares. En algunos casos, estas branquias difieren poco en su función de la respiración difusa, siendo solo su etapa superior (Fig. 332-A, 2). Suelen concentrarse en las zonas anteriores del cuerpo.
Las branquias internas se forman a partir de los pliegues de la membrana mucosa de la sección inicial del tubo digestivo entre las hendiduras branquiales (fig. 246-25; 332-7). La capa de piel adyacente a ellos forma abundantes ramas en forma de pétalos con una gran cantidad de vasos sanguíneos capilares. Las branquias internas suelen estar cubiertas por un pliegue especial de piel (opérculo), cuyos movimientos oscilatorios mejoran las condiciones de intercambio, aumentan el flujo de agua y eliminan las porciones usadas.
Las branquias internas son características de los vertebrados acuáticos y el acto de intercambio de gases en ellos se complica por el paso de porciones de agua a las hendiduras branquiales a través de la cavidad bucal y los movimientos del opérculo branquial. Además, sus branquias participan en la circulación sanguínea. Cada arco branquial tiene sus propios vasos, por lo que al mismo tiempo se consigue una mayor diferenciación del sistema circulatorio.
Por supuesto, con los métodos branquiales de intercambio de gases, la respiración cutánea también se puede conservar, pero es tan débil que queda relegada a un segundo plano.
Al describir la orofaringe del tracto digestivo, ya se dijo que el aparato branquial también es característico de algunos invertebrados, como los hemicordados y los cordados.
respiración pulmonar-un método muy avanzado de intercambio de gases que sirve fácilmente a los organismos de animales masivos. Es característico de los vertebrados terrestres: anfibios (no en estado larvario), reptiles, aves y mamíferos. Al acto de intercambio de gases concentrado en los pulmones se unen una serie de órganos con otras funciones, por lo que el método de respiración pulmonar requiere el desarrollo de un conjunto muy complejo de órganos.
Al comparar los tipos de respiración de los vertebrados acuáticos y terrestres, se debe tener en cuenta una diferencia anatómica importante. Durante la respiración branquial, porciones de agua entran una tras otra en la boca primitiva y se liberan a través de las hendiduras branquiales, donde los vasos de los pliegues branquiales extraen oxígeno de ella. Así, el aparato respiratorio branquial de los vertebrados se caracteriza por una entrada y varias aberturas de salida. Durante la respiración pulmonar, se utilizan las mismas aberturas para introducir y extraer aire. Esta característica está naturalmente asociada con la necesidad de aspirar y expulsar porciones de aire para una ventilación más rápida del área de intercambio de gases, es decir, con la necesidad de expandir y contraer los pulmones.
Se puede suponer que los ancestros lejanos y más primitivos de los vertebrados tenían tejido muscular independiente en las paredes de la vejiga natatoria que se transformaba en pulmón; Sus contracciones periódicas expulsaron el aire de la burbuja y, como resultado de su enderezamiento, debido a la elasticidad de las paredes de la burbuja, se recogieron porciones frescas de aire. El tejido elástico, junto con el tejido cartilaginoso, todavía domina como soporte en los órganos respiratorios.
Posteriormente, con el aumento de la actividad vital de los organismos, este mecanismo de movimientos respiratorios se volvió imperfecto. En la historia del desarrollo, fue reemplazada por una fuerza concentrada en la cavidad bucal y la sección anterior de la tráquea (anfibios), o en las paredes de las cavidades torácica y abdominal (reptiles, mamíferos) en forma de un especialmente parte diferenciada de los músculos del tronco (músculos respiratorios) y, finalmente, el diafragma. El pulmón obedece a los movimientos de estos músculos, expandiéndose y contrayéndose pasivamente, y conserva la elasticidad necesaria para ello, además de un pequeño aparato muscular como dispositivo auxiliar.
La respiración de la piel se vuelve tan insignificante que su papel se reduce a casi cero.
El intercambio de gases en los pulmones de los vertebrados terrestres, así como en los acuáticos, está estrechamente relacionado con el sistema circulatorio mediante la organización de una circulación separada, respiratoria o pulmonar.
Está bastante claro que los principales cambios estructurales en el cuerpo durante la respiración pulmonar se reducen a: 1) un aumento en el contacto del área de trabajo de los pulmones con el aire y 2) una conexión muy estrecha y no menos extensa de este Área con los capilares de paredes delgadas de la circulación sanguínea.
La función del aparato respiratorio (hacer pasar aire a sus numerosos canales para el intercambio de gases) habla de la naturaleza de su construcción en forma de un sistema de tubos abiertos y abiertos. Sus paredes, en comparación con el tubo intestinal blando, están compuestas de un material de soporte más duro; en algunos lugares en forma de tejido óseo (cavidad nasal), y principalmente en forma de tejido cartilaginoso y tejido fácilmente maleable pero elástico que rápidamente vuelve a la normalidad.
La membrana mucosa del tracto respiratorio está revestida por un epitelio ciliado especial. Sólo en unas pocas zonas cambia de forma de acuerdo con otras funciones de estas zonas, como por ejemplo en la región olfativa y en los propios lugares de intercambio de gases.
A lo largo del tracto respiratorio pulmonar, llaman la atención tres áreas distintivas. De ellas, la inicial, la cavidad nasal, sirve para recibir aire, que aquí se examina en busca de olfato. La segunda sección, la laringe, es un dispositivo para aislar el tracto respiratorio del digestivo cuando un coma alimentario pasa por la faringe, para emitir sonidos y, finalmente, para producir golpes de tos que expulsan la mucosidad del tracto respiratorio. La última sección, los pulmones, representa el órgano de intercambio directo de gases.
Entre la cavidad nasal y la laringe se encuentra la cavidad faríngea, que es común al aparato digestivo, y entre la laringe y el pulmón se extiende la tráquea o tráquea. Así, el aire que pasa es utilizado por las secciones en expansión descritas en tres direcciones diferentes: a) la percepción de olores, b) los dispositivos para emitir sonidos y, finalmente, c) el intercambio de gases, de los cuales este último es el principal.