פילוגניות של מערכת הנשימה. פילוגניה של מערכת גניטורינארית

מערכת הנשימה של כל הקורדיטים קשורה הן מבחינה טופוגרפית והן ממקורה למעיים. בקורדיטים מימיים, פעולת הנשימה מתבצעת על ידי חרכי זימים החודרים לחלק הקדמי של צינור המעי (הלוע). בקורדיאטים יבשתיים, חריצי זימים נוצרים במהלך ההתפתחות העוברית ולאחר מכן נעלמים. תפקיד הנשימה בהם מתבצע על ידי הריאות, הנוצרות מבליטת דופן המעי.

התפתחות מנגנון הזימים בקורדיטים התבטאה בירידה במספר חריצי הזימים עם עליה בו זמנית של פני הנשימה באמצעות יצירת חוטי זימים. התפתחות הריאות מתבטאת בבידוד של דרכי אוויר מורכבות יותר או פחות ובהגדלת פני הנשימה באמצעות היווצרות ריאות ספוגיות בעלות מערכת מורכבת של סמפונות תוך ריאה מסועפות, המסתיימות בשלפוחיות עם דפנות תא.

מערכת הנשימה הפרימיטיבית ביותר נמצאת ב-lancelet (תת-סוג של לא גולגולתי). החלק הקדמי של המעי - דופן הלוע - מחורר על ידי חריצי זימים (עד 150 זוגות), הנפתחים לתוך חלל הפרוזדורים (פריוברנכיאליים). בציקלוסומים (תת-סוג של חולייתנים), איברי הנשימה הם שקי זימים (5-15 זוגות), המתקשרים עם המעי הקדמי ונפתחים כלפי חוץ עם פתחים עצמאיים.

לדגים יש 4-7 (לרוב 5) שקי זימים בצורת רווחים דמויי חריצים בין קשתות הזימים. הם מכילים חוטי זימים רבים המנוקבים על ידי נימים. אבקנים הממוקמים על פני השטח הקעור של קשתות הזימים מונעים ממזון להיכנס לזימים מהלוע. בנוסף, לחלק מהדגים יש איברי נשימה נוספים המאפשרים להם להשתמש בחמצן שבאוויר. מעניין במיוחד השימוש בכיס השחייה לנשימות אוויר ויצירת ריאות. דפנות שלפוחית ​​השחייה עשירות בכלי דם; לכן, אצל חלק מהדגים החופרים בסחף, היא יכולה לשמש להחלפת גזים. למרות זאת, שלפוחית ​​השחייה של רוב הדגים אינה הומולוגית לריאות, שכן הן מתפתחות מהחלק הגחוני של שק הזימים, ושלפוחית ​​השחייה מחלקו הגבי. רק אצל שלדגים שלפוחית ​​השחייה נוצרת כבליטה של ​​החלק הגחוני של המעי ומשמשת כהומלוג לריאות של חיות יבשה. לדגי ריאה יש ריאות אך אין שלפוחית ​​שחייה. בקשר להתפתחות הנשימה הריאתית, בנוסף לאלו החיצוניות, יש להם נחיריים פנימיים (choanae), שדרכם חללי הריח מתקשרים עם חלל החלק הקדמי של צינור המעי.

בזחלים דו-חיים, כמו גם כמה דגים, איברי הנשימה מיוצגים על ידי זימים חיצוניים המסועפים עצים. ככל הנראה, הם התפתחו מחוטי הזימים של הקצוות העליונים של קשתות הזימים כתוצאה מתנועתם החוצה. רוב הדו-חיים הבוגרים מפתחים ריאות בצורה של שקיות תאיות דקיקות. הם מונחים בזחלים בצורה של יציאות זוגיות של דופן הבטן של הלוע מאחור לשק הזימים האחרון. בדו-חיים, תפקוד הנשימה, בנוסף לריאות, מבוצע גם על ידי העור עם מספר רב של נימי דם ובלוטות ריריות. ההתמיינות של דרכי הנשימה מתבטאת בהופעת ה-choanae וקנה הנשימה (עדיין אין סימפונות), וכן הסחוסים הארטנואידים ומיתרי הקול המתוחים עליהם (רק אצל גברים). הגברה של צלילים מושגת על ידי שקי הקול הנוצרים על ידי הקרום הרירי של חלל הפה. שלד הגרון הומולוגי לאזור הבטן של קשת הזימים החמישית.

אצל זוחלים, הריאות הופכות מסובכות יותר. מתפתחים מספר רב של מוטות צולבים תאיים, המגדילים באופן דרמטי את פני הנשימה של הריאות. התקדמות נצפית גם בדרכי הנשימה, מופיעים סימפונות מסועפים.

הריאות של ציפורים הן גופים ספוגיים, מלאי הסתעפויות של הסמפונות, ולא שקיות, כמו אצל זוחלים.

אצל יונקים יש סיבוך נוסף של עץ הסימפונות, הסימפונות מהסדר השני, השלישי והרביעי, מופיעים ברונכיולים ואלואוולים. חלל החזה מופרד מחלל הבטן על ידי הסרעפת, הממלאת תפקיד חשוב בפעולת הנשימה.

מעניין לציין את המראה של סחוסי גרון (בלוטת התריס), שנוצרו על ידי קשתות הזימים השנייה והשלישית.

פילוגניות של מערכת העיכול.איברי עיכול של חסרי חוליות.לראשונה, מערכת העיכול מתחילה להיווצר ב-coelenterates. בתהליך של גסטרולציה עקב פלישה של האנדודרם, נוצר המעי הראשוני (חלל הקיבה). הוא מתקשר עם הסביבה החיצונית עם פתח אחד בלבד - הפה, המשמש במקביל לפליטת שאריות מזון לא מעוכלות. אין פי הטבעת. רוב סוגי עולם החי, כמו חללי המעיים, שייכים לפרוטוסטומים, שכן הפה שנוצר בעובר מתפקד לאורך כל החיים. אכינודרמים, פוגונופורים וקורדיטים מהווים קבוצה של דוירוסטומים (ראה איור 127). אצלם נוצר תחילה פתח הפה בקצה אחד של העובר, ולאחר מכן מחדירים את האקטודרם בקצה הנגדי, ונוצר פתח פה שני (פה משני). הפה הראשוני גדל יתר על המידה, ומאוחר יותר נוצר פי הטבעת במקומו.

ב-coelenterates, העיכול התוך תאי מתחיל להיות מוחלף על ידי intracavitary. מזון נחשף בתחילה לאנזימים ונטחן בחלל, ולאחר מכן נקלט על ידי תאי אנדודרם, שם הוא מתעכל ב-vacuoles של מערכת העיכול. בתולעים שטוחות (טרמטודות), גם צינור העיכול מסתיים בצורה עיוורת ומורכב משני חלקים - האקטודרמי הקדמי, המיוצג על ידי לוע מפותח, והאמצעי (המעי), המתפתח מהאנדודרם. עיכול תוך חלל ותאי. בתולעים עגולות מופיע קטע שלישי של מערכת העיכול - הגב. הוא נוצר על ידי פלישה של האקטודרם בקצה האחורי של הגוף, מתחבר לחלל המעי התיכון ומסתיים בקצה האחורי של הגוף בפי הטבעת. עם הופעת המעי האחורי, המזון נע בכיוון אחד בלבד, מה שמבטיח את הטמעתו המלאה יותר. העיכול הופך רק תוך חלל. המעיים הקדמיים והאחוריים, שמקורם אקטודרמי, מצופים בציפורן. באנלידים מופיעים בדופן המעי יסודות שרירים המספקים פריסטלטיקה, ומתפתחת רשת של כלי דם. אצל פרוקי רגליים מתרחשת התמיינות נוספת של צינור המעי ובמקביל מופיעים מכשירים לטחינת מזון (לסתות) ובלוטות המפרישות אנזימי עיכול.

מערכת עיכול דגמתחיל בחלל הפה, שגגו נוצר ישירות על ידי בסיס הגולגולת (חך ראשוני).

לאורך קצה הלסתות, ובחלקן על כל פני חלל הפה, ממוקמות שיניים. מערכת השיניים בדגים היא הומודנט, כלומר השיניים זהות במבנה ובתפקוד. הם בדרך כלל חרוטיים, פונים לאחור, ומשרתים רק כדי להחזיק אוכל. במקורן ובהתפתחותן, השיניים הומולוגיות לקשקשי הפלקואידים של דגים סחוסים. שיניים משתנות במהלך החיים. בחלל הפה של דגים יש לשון פרימיטיבית בצורת קפל כפול של הקרום הרירי. הבלוטות נעדרות.

בהשוואה לקורדיטים התחתונים, מערכת העיכול של דגים מובחנת באופן משמעותי, במיוחד בסחוסים. חלל הפה עובר ללוע, שקירותיו מחוררים על ידי חריצי זימים. אחריו מגיע ושט קצר, ואז הקיבה, שמידת הבידוד שלה שונה. במעי מובחן קטע דק ועבה המסתיים בפי הטבעת. אורך המעי גדל, הוא יוצר לולאות. הלבלב שוכן בלולאה של המעי הדק. הכבד מפותח היטב, יש כיס מרה. בדגים גרמיים המעיים פחות מובחנים.

בְּ דוּחַיחלל הפה אינו מופרד מהלוע. מערכת השיניים היא הומודנט. מופיעות בלוטות רוק. הסוד שלהם משמש להרטיב את האוכל מבלי שיש לו השפעה כימית עליו. הצ'ואנה, הצינורות האוסטכיים והפיסורה הגרונית נפתחים לתוך חלל הפה. החלל ממשיך לתוך הוושט, שעובר לתוך הקיבה. המעי עצמו ארוך יותר מאשר אצל דגים והוא מחולק באופן מובהק לחלק דק ועבה, הנפתח אל הקלואקה. לכבד נפח גדול יותר, לבלב מסועף נמצא בלולאה של המעי הדק.

חלל פה זוחליםמבודדים יותר מהלוע, לרובם יש מערכת שיניים הומודונטית. עם זאת, בצורות מסוימות, בעיקר נכחדות, נמצא ההתמיינות הראשונית של השיניים. לשפה יש מוצא שונה מזה של האנמניוס. הוא מתפתח מאזור השוכן באזור קשתות הזימים השני והשלישי. צורת ומידת הניידות של הלשון בסוגים שונים של זוחלים שונים. בלוטות הפה מפותחות יותר. ביניהם תת לשוניים, שיניים ושפתיים. בנחשים רעילים, הזוג האחורי של בלוטות השיניים הופך לבלוטה רעילה. מספר חומרים פעילים ביולוגית בודדו מרעל נחשים, למשל, גורם גדילה עצבי. גורם זה, כמו גם חומרים נוספים שניתן לייחס אותם מבחינה פיזיולוגית להורמונים, נמצאים בהומולוגיות של בלוטות רעילות - בלוטות הרוק של יונקים. אצל זוחלים מופיעות התחלות של חיך משני. הוא נוצר מהקפלים הצדדיים של הלסת העליונה, המגיעים לאמצע ומחלקים את חלל הפה לחלק העליון - מערכת הנשימה והתחתון - חלל הפה המשני.

למבנה הלוע, הוושט והקיבה אין הבדלים משמעותיים בהשוואה לדו-חיים. המעי עצמו מחולק למעי הדק והמעי הגס. צמח עיוור קטן מופיע על גבול החלקים הדקים והעבים. אורך המעי בהשוואה לדו-חיים גדל. המעי האחורי מסתיים בקלואקה.

מערכת עיכול יונקיםמגיע לדרגה הגבוהה ביותר של בידול. זה מתחיל בחלל הטרום-פה או בפרוזדור של הפה, הממוקם בין השפתיים, הלחיים והלסתות.

שפתיים בשרניות, האופייניות רק ליונקים, משמשות ללכידת מזון. חלל הפה תחום מלמעלה על ידי חיך קשה. מאחור, החך הקשה ממשיך אל החך הרך, קפל רירית כפול המפריד בין חלל הפה ללוע. על החיך הקשה יש גלילים רוחביים התורמים לטחינת המזון. לאדם בלידה יש ​​גם רולים כאלה, שנעלמים לאחר מכן.

השיניים של היונקים אינן זהות במבנה ובתפקוד - מערכת השיניים ההטרודונטית. ישנן חותכות, ניבים, טוחנות קטנות (עם שורשים כוזבים) וטוחנות גדולות (טוחנות אמיתיות). יחס השיניים מסוגים שונים מרכיב את נוסחת השיניים. החותכות - השיניים הקדמיות - בצורת אזמל ומשמשות ללכידה וחיתוך מזון. הבא - ניבים - שמרו על צורתם החרוטית, אך הם גדולים ומשמשים לקריעת מזון. השיניים האחוריות רכשו משטח גבשושי או מקופל מורכב ומשמשות לטחינת מזון. הם מחולקים ללעיסה קטנה - (פרה טוחנות) וללעיסה גדולה (טוחנות).

בלוטות הפה ביונקים מגיעות להתפתחות הגבוהה ביותר שלהן. ישנן גם בלוטות ריריות קטנות וגם בלוטות רוק גדולות - תת-לשונית, אחורית-לשונית, תת-לנית ופרוטידית. אצל יונקים גבוהים יותר מופיעות בחלל הפה הצטברויות גדולות של רקמת לימפה - שקדים. מעברי אף-לוע, צינורות אוסטכיה ופיסורה של הגרון נפתחים לתוך הלוע. קיבת היונקים מופרדת היטב מחלקים אחרים ויש לה הבדלים ספציפיים משלה במינים שונים. נפוץ הוא מגוון הבלוטות של הקרום הרירי המעורבים ביצירת מיץ קיבה. המעי עצמו מובחן למקטעים - התריסריון, המעי הדק, המעי הגס, המעי הגס ופי הטבעת. המעי הגס נראה כמו צמח עיוור בלתי מזווג הממוקם על גבול המעי הגס והדק, ומגיע לגדלים גדולים בחלק מהחיות (אוכלי עשב, מכרסמים) - מ-10 עד 27% מכל אורך המעי. במינים רבים ישנה גדילה על הצום - תהליך וורמיפורמי, שדופן מכילה כמות גדולה של רקמה לימפואידית. אורך המעי בהשוואה לזוחלים גדל בחדות.

פילוגניות של מערכת הנשימה.בחסרי חוליות נמוכים יותר, אין איברי נשימה מיוחדים, חילופי גזים מתרחשים דרך האינטגמנט - נשימה מפוזרת (תולעים מעיים, שטוחות, עגולות). ב-annelids, העור מצויד בשפע בנימי דם, אליהם נכנס חמצן. נשימה מפוזרת מצויה גם בפרוקי רגליים קטנים, בעלי כיטין דק ושטח גוף גדול יחסית. חילוף החומרים האנרגטי של בעלי חיים כאלה מאופיין בעוצמה נמוכה. חסרי חוליות רבים מפתחים הסתגלות המגדילות את פני הנשימה בצורה של איברי נשימה מיוחדים מקומיים. בצורות מימיות, איברי הנשימה מיוצגים על ידי זימים, בצורות יבשתיות, על ידי ריאות וקנה הנשימה. בפעם הראשונה, זימים מופיעים בטבעת הפוליצ'אטית והם גידולי אפיתל שחודרים על ידי כלי דם. מינים רבים שומרים בו זמנית על נשימה מפוזרת. אצל יבשתיים (ארכנידים) מופיעות ריאות בצורת עלים, בחרקים - קנה הנשימה.

תפקודם של איברי הנשימה ב-chordates התחתונים (lancelet) משתלט על ידי החלק הקדמי של צינור המעי. בדפנות הלוע יש 100-150 זוגות של חורים, או חריצי זימים. איברי הנשימה הם מחיצות הבין זימים, בהן עוברים כלי דם - עורקי זימים. מים, העוברים דרך חריצי הזימים, שוטפים את המחיצות הללו וחמצן מתפזר דרך דפנות העורקים. מכיוון שהעורקים הענפים של הזמזום אינם מסתעפים לנימים, המשטח הכולל דרכו נכנס חמצן קטן, ותהליכי החמצון הם ברמה נמוכה. בהתאם לכך, הזמזום מוביל אורח חיים בישיבה ופסיבית.

שינויים מתקדמים במערכת הנשימה ר י במורכבים בהופעה על המחיצות הבין-ענפיות של תולדות אפיתל רבות - חוטי זימים. חוטי זימים הממוקמים על מחיצה אחת מרכיבים את הזימים. עורקי הזימים של דגים, בניגוד לרומן, יוצרים רשת צפופה של נימים בחוטי הזימים. פני הנשימה גדלים בחדות בגלל עלי הכותרת, כך שמספר מחיצות הזימים בדגים מצטמצם לארבע. שינויים במערכת הנשימה בדגים משולבים עם שינויים מתקדמים באיברי הדם, עליהם יידונו להלן.

חריצי זימים בדגים מתרחשים על ידי בליטה של ​​דופן הלוע. ראשית, נוצרות יציאות עיוורות זוגיות - שקי זימים הגדלים לכיוון הפריפריה. כלפי כל אחד מהם נוצרת פלישה של העור. יציאות של הלוע ויציאות של העור צומחות זו לזו. במקום חיבורם הרקמה פורצת ונוצר רווח המחבר את חלל הלוע עם הסביבה החיצונית, כלומר מרווח הזימים. מאוחר יותר נוצרים חוטי זימים על המחיצות. לרוב הדגים יש חמישה זוגות של שקי זימים. יחד עם זימים מופיעים איברים לשימוש בחמצן אטמוספרי בדגים בעלי אונות סנפיר. איבר נשימתי נוסף שכזה בהם הוא שלפוחית ​​השחייה, שהיא פועל יוצא של כיס זוגי של הצד הגחוני של הלוע, שדפנותיו עשירות בכלי דם. הבועה מחוברת ללוע על ידי תא רחב קצר. אספקת הדם מתרחשת עקב העורק הענף ה-4, דם מחומצן זורם ישירות ללב.

דו-חייםיש את היכולת, אם כי מוגבלת, לחיות בתנאים יבשתיים, מה שהוביל להתפתחות נוספת של איברי נשימה אטמוספריים בצורה של ריאות ועור. הריאות של דו-חיים הן הומולוגיות לשלפוחית ​​השחייה של דגים בעלי סנפיר. הם שתי שקיות המחוברות ללוע על ידי תא גרון-קנה קטן. בדיוק כמו שלפוחית ​​השחייה של דגים בעלי סנפיר, הם מסופקים בדם מעורק הזימים הרביעי. דו-חיים קלים הם פרימיטיביים מאוד. ככלל, הקירות של שקי הריאה חלקים, עם מחיצות קטנות, אזור הנשימה קטן. פני הריאות קשורים לפני השטח של הגוף כ-2 עד 3. כמות החמצן הנכנסת דרך הריאות היא רק כ-30-40% מהכמות הכוללת שלו. דרכי הנשימה מובחנות בצורה גרועה. בשל התפתחות לא מספקת של הריאות, איבר הנשימה העיקרי הוא העור, שבו יש מספר רב של כלי דם קטנים-נימי דם.

בְּ זוחליםעם המעבר לחיים ביבשה, מתרחשת התפתחות נוספת של מערכת הנשימה. עורם של זוחלים מנותק מלנשום שכן קשקשי הקרניים העבים המגינים על הזוחלים מפני התייבשות מונעים חילופי גזים, והריאות הופכות לאיבר הנשימה הראשי. פני הנשימה של שקי הריאה גדלים באופן דרמטי עקב הופעתן על קירותיהם של מספר רב של מחיצות מסועפות, בהן עוברים כלי דם.

במקביל, שינויים מתקדמים בדרכי הנשימה נצפים אצל זוחלים. טבעות סחוס נוצרות בקנה הנשימה, מתחלקות, זה נותן שני סימפונות. היווצרות של סימפונות תוך ריאה מתחילה. מחיצות גדולות נפרדות בולטות עמוק לתוך חלל הריאה, ומותירות רק כניסה מרכזית צרה חופשית. הקצוות המרוחקים של המחיצות מכוסים באפיתל ריסי, וסחוס מופיע בגדול שבהם. כתוצאה מכך נוצרים דפנות הסמפונות התוך-ריאה.

יונקיםיש ריאות במבנה המורכב ביותר. סוג של הסתעפות דמוי עץ של הסמפונות אופייני. הסימפונות הראשיים מחולקים למספר גדול למדי של סימפונות משניים, אשר בתורם מתפרקים לסימפונות קטנים עוד יותר מהסדר ה-3, והאחרונים נותנים מספר רב של סימפונות קטנים מהסדר הרביעי וכו', ולבסוף, יש הם צינורות דקים - ברונכיולים . בקצות הסמפונות יש שלפוחיות קטנות מרופדות באפיתל, או alveoli. הקירות של כל מכתשית קלועים ברשת צפופה של נימים, שם מתרחשת חילופי גזים. מספר alveoli מגיע למספר עצום, עקב כך משטח הנשימה גדל באופן דרמטי. במספר יונקים, פני הריאות גדולים פי 50-100 משטח הגוף. בבני אדם, שטח הריאות הוא 90 מ"ר והוא עולה על פני הגוף פעמים רבות, הסתעפות הסמפונות היא 23 סדרי גודל.

לפיכך, הכיוון העיקרי של התפתחות מערכת הנשימה הוא הגדלת משטח הנשימה, בידוד דרכי הנשימה.

Chordates מאופיינים בקשר פילוגנטי, עוברי ותפקודי בין מערכת העיכול ומערכת הנשימה. מערכת הנשימה מתפתחת על בסיס מערכת העיכול, בקורדיטים תחתונים היא פועלת יחד איתה, בחולייתנים יבשתיים בוגרים המערכות מצטלבות בלוע. שתי המערכות מונחות בעוברים מתחת ל-notochord בצורה של צינור ישר, המחולק עוד יותר לשלושה חלקים, הקדמי שלהם נקרא stomodeum.

בדגים ובדו-חיים, הגג של חלל הפה הוא בסיס גולגולת המוח. אצל זוחלים ויונקים, נפח חלל הפה גדל עקב קפלי עצמות הלסת והפלטין. אצל יונקים שני הקפלים מתלכדים ליצירתם חיך קשה משני,המפריד בין חלל הפה לאף. אם היתוך זה מופרע באדם, נוצר מום - " חיך שסוע". לפגם זה יש מנגנונים גנטיים של התרחשות והוא יכול לעבור בתורשה.

השיניים קשורות במקורן לקשקשי הפלקואידים של דגים, שבהם הם מסודרים במספר שורות. לזוחלים יש כבר שורה אחת של שיניים, אבל כולם אותו דבר - מערכת שיניים הומודנט. ניתן להחליף שיניים כאלה פעמים רבות במהלך החיים. אצל יונקים, השיניים מובדלות וממלאות פונקציות שונות - מערכת שיניים הטרודונט. לבני אדם יש חותכות, כלבים, קדם טוחנות וטוחנות. השיניים ממוקמות בתאים של קשתות המכתשית, מספרן הכולל ירד בהדרגה ל-32, יש רק שינוי בודד של שיניים. שיני הומודנטהם אנומליה נדירה בבני אדם, אך לעתים קרובות מתרחשת סימניה שיניים עליותשבדרך כלל מצטמצמים בגודלם. בתחתית הפה יש לשון, בדגים היא נטולת שרירים. בחולייתנים יבשתיים, הלשון ניידת והיא נוצרת משלוש פרימורדיות. אם יסודות זוגיים אינם גדלים יחד, מתרחשת אנומליה נדירה בבני אדם - לשון מפוצלת.

הלוע מבצע תפקודי נשימה ועיכול. לדגים 5-7 חריצי זימים. לקראת הצמחים של הלוע, בולטים כיסי הזימים כשק זימים. יש פערים ביניהם. הם נוצרים גם בקורדיטים יבשתיים, אך חריצים פורצים רק בזחלים דו-חיים; אצל זוחלים ויונקים פורצים חריצים רק כאשר ההתפתחות מופרעת. במקביל נוצרות חריגות באדם - פיסטולות צידיות וציסטות של הצווארשהם לרוב ממאירים. החריץ הענף הראשון בקורדיאטים יבשתיים מתפתח לצינור האוסטכיוס, חלל התוף ואל בשר שמע חיצוני.

בפילוגנזה, צינור המעי מתארך, מתמיין למקטעים, מספר הבלוטות החד-תאיות גדל, ונוצרות בלוטות רב-תאיות גדולות. בלועזית אורך צינור המעי הוא 1/3 מאורך הגוף, בבני אדם הוא ארוך פי 10 מהגוף. אצל זוחלים, לראשונה, מופיע עיסום, בו מתיישבים חיידקים סימביוטיים ופרוטוזואה. זה מאפשר לך להרחיב באופן משמעותי את התזונה.

בבני אדם, ישנם פגמים כגון קיצור וחוסר התפתחות של כל חלק של המעיים ובלוטות העיכול. אפלזיות חמורות אינן תואמות את החיים. נמצא לעתים קרובות פיסטולה בין קנה הנשימה לוושט, וכשהקלואקה נמשכת פי הטבעת ומערכת האורגניטלית מאוחדים. עם האטה בנדידה של יסודות הלבלב מצינור העיכול, הטרוטופיה של הלבלבלתוך המעי הדק והקיבה.

פילוגנזה של איברי הנשימה

זימים הם איברי הנשימה המוקדמים ביותר. בקרב חולייתנים יבשתיים, הם מתפקדים רק בזחלים דו-חיים.האבולוציה הלכה בדרך של הגדלת פני הנשימה של הזימים. בחרכי זימים יש רק חריצי זימים, בציקלוסומים נוצרים שקי זימים, אצל דגים מופיעים חוטי זימים שחודרים על ידי נימי דם על דפנות החרכים.

מאחורי הזימים קשתות בדגים בעלי סנפיר אונה, נוצרת שלפוחית ​​שחייה זוגית. הוא מבצע פונקציה הידרוסטטית, אבל הוא גם עובר חילופי גזים בין דם לאוויר, שיכול לעבור בחופשיות לתוך שלפוחית ​​השתן מהלוע. דגים צולבי סנפיר הגיעו ליבשה, מקורם של הדו-חיים הראשונים - סטגוקפלים, והריאות הראשונות גדולות רשת משלפוחית ​​השחייה, כך שחילופי גזים בדו-חיים מתבצעים במידה רבה גם דרך העור. בעתיד, דרכי הנשימה נוצרות מחומר קשתות הזימים - הגרון, קנה הנשימה, הסמפונות, שמתארכים בהדרגה, הם מנקים, מחממים ומרטיבים את האוויר. הריאות של זוחלים הופכות לדקיקות, שרירים בין צלעיים מופיעים. בבני אדם, משטח המכתשית של הריאות מגיע ל-90 מ"ר, והדיאפרגמה רוכשת סיבי שריר והופכת לשריר הנשימה הראשי.

לפיכך, האבולוציה שוב הלכה בדרך של הגדלת משטח הנשימה: שקי נשימה גדולים בדו-חיים, ריאות עם מספר רב של מחיצות פנימיות בזוחלים, ריאות ספוגיות בציפורים, ריאות קטנות-מכתשית ביונקים עם פרוזדורים, מעברים מכתשיים, מכתשיות. . גם דרכי הנשימה התארכו והתבדלו, ושרירי הנשימה שופרו.

בין החריגות נמצא פיסטולות בוושט וברונכופולמונריות, ו היפופלזיה ציסטית של הריאותשבו הסימפונות קשורים לציסטה שיש לה משטח נשימתי קטן מאוד. יכול להיות תת-התפתחות או אפלזיה מלאה של הסרעפתדבר שאינו תואם את החיים.

פילוגנזה של מערכת מחזור הדם

עבור אורגניזמים גדולים ומאורגנים מאוד, יש צורך בתנועה יעילה ומהירה של סביבה פנימית נוזלית. זה מסופק על ידי מערכת הדם. בקורדיטים, הוא סגור.

ב-lancelet, כלי הדם העיקריים הם אבי העורקים הבטן והגבי. דרך הבטן עובר דם ורידי לאיברי הנשימה, לאורך הגב - דם עורקי לאיברים. חלק מאבי העורקים הבטני מתכווץ מעת לעת, דוחף דם דרך הכלים. צינורות Cuvier הזוגיים מתרוקנים לאבי העורקים הבטן בצד שמאל וימין. דם ורידי ממערכת העיכול זורם דרך וריד השער אל הכבד, ממנו זורם וריד הכבד לאבי העורקים הבטן. לאחר מכן, צינור Cuvier הימני הופך לווריד הנבוב העליון, והשמאלי - לסינוס הכלילי של הלב.

אצל דגים נוצר לב דו-חדרי ליד מנגנון הזימים, אך נשמר מעגל אחד של מחזור הדם, כמו בזמש. לב הדו-חיים ממוקם בצורה קדחתנית יותר, ליד הריאות, הוא בעל שלושה חדרים - שני פרוזדורים וחדר, שממנו יוצא חרוט העורק. הוא מחולק לשלושה זוגות של כלי דם: עורקי עור-ריאה, קשתות אבי העורקים, עורקי צוואר, הם נושאים דם ורידי, מעורב וכמעט עורקי, בהתאמה. הפרדה זו מוסברת על ידי המבנה המיוחד של החדר והמסתם הספירלי שבחרוט. אצל זוחלים נוצרת בלב מחיצה בין-חדרית לא שלמה, ולא יוצאים מהלב לא אחד אלא שלושה כלים לא מזווגים: מהצד השמאלי של החדר - קשת אבי העורקים הימנית עם דם עורקי, מימין - העורק הריאתי עם ורידים. דם, מהאמצע - קשת אבי העורקים השמאלית עם דם מעורב.

אצל יונקים, יש הפרדה מוחלטת של זרימת דם ורידי ועורקי, הלב הופך לארבעה חדרים, קשת אבי העורקים הימנית מצטמצמת, ומשאירה את השמאלית נושאת דם עורקי.

לב האדם מונח בצוואר, ואז נע מהמדיאסטינום הקדמי. פגמים נדירים שאינם תואמים לחיים - מצב צוואר הרחם של הלב ולב דו-חדרי. הרבה יותר נפוץ פגמיםבין-אטריאלי ובין-חדרי מחיצות, עד ל לב תלת חדרים.

בבני אדם, כמו ברוב מי השפיר, מונחים שישה זוגות של קשתות עורקי זימים, הם לעולם אינם פועלים בו-זמנית. החלקים השמאליים של קשתות IV ו- IV נשמרים - אבי העורקים ועורק הריאה. לעתים רחוקות מאוד, החצי הימני של קשת ה-IV נשמר; זה לא בא לידי ביטוי קליני. אם שני החלקים נשמרים.IVקשתות, הם גדלים יחד מאחורי הוושט, סוחטים את קנה הנשימה, המתבטאת בהפרה של בליעה וחנק. הפגם הנפוץ ביותר הוא שימור של ductus arteriosusבין אבי העורקים הגבי לעורק הריאתי. דרך הצינור, דם עורקי מופרש לתוך המעגל הקטן הוורידי. צינור כזה קיים אצל דו-חיים זנב בוגרים; אצל בעלי חוליות מפותחים יותר, הוא נמחק. פגם נדיר הוא יציאה מהלב גזע עורקי בודד(עובר ראשוני), הפגם הוא קטלני. ישנן חריגות רבות אחרות בכלי עורקים ורידים.

פילוגנזה של מערכת השתן

מערכות ההפרשה והרבייה מבצעות את הפונקציות של הפרשת תוצרים מטבוליים ורבייה, בהתאמה, ויש להן לשונית אחת - נפרוטום, שנוצרת באזור ה-somite pedicle וקשורה קשר הדוק לחלל הגוף המשני - coelom. איבר ההפרשה הוא הכליות, העוברות שלושה שלבים בפילוגנזה: פרונפרוס (ראש, פרונפרוס), מזונפרוס (גזע), מטאנפרוס (אגן). הפרונפרוס קיים רק בזחלים של דגים ודו-חיים, כליית הגזע קיימת בדגים ובדו-חיים בוגרים, ובזוחלים ויונקים, כליית האגן.

עם התפתחות הפרונפריק מקצה הראש של הגוף לקלואקה, התעלה הפרונפריטית נמתחת, אשר לאחר מכן מתפצלת לשניים - זאבים, הנכנס לחיבור עם נפרונים, ו מולרס, היוצר את האובידוקט, והקצה הקדמי נפתח כמכלול. אצל זוחלים ויונקים, הכליה והשופכן נוצרים מהחלק הזנב של תעלת הזאב, ובזכרים גם צינורות הזרע. תעלת מולריאן אצל זכרים מצטמצמת, ובנקבות נוצרים ממנו הרחם עם הנספחים והנרתיק. לשחלות ולבעלי כיס יש שני נרתיק, רחם וביצית כל אחד, בשאר תצורות אלו מתמזגות לאחד (פרט לאביצית).

הכליות מורכבות מנפרונים, המסננים את נוזל הסביבה הפנימית, ולכן קשורים למערכת הדם. הפרונפרוס והמזונפרוס, שיש להם נפרונים עם קפסולה וגלומרולוס כלי דם, שומרים על הקשר שלהם עם הקואלום, בעוד שהמטנפרוס מאבד לחלוטין את הקשר הזה. כדי לשמר נוזלים, צינוריות ההפרשה מתארכות במהלך האבולוציה, וגם נוצרת לולאת הנלה, מה שמבטיח ספיגה חוזרת יעילה של לא רק מים, אלא גם מלחים, גלוקוז והורמונים. המטנפרוס של זוחלים שומר על מבנה מגזרי, אצל יונקים הוא אובד, הכליות נעות למטה - לתוך החלל הרטרופריטונאלי של אזור המותני. באנמניה נוצרות בתחילה רק שתי כליות - הראשונית והגזע, האחרונה נשארת לתפקד, במי שפיר - שלוש כליות, בעוד שבמבוגרים מתפקדות כליות האגן.

חריגות נפוצות הן פילוח או שכפול של הכליהודרכי השתן, כמו גם צניחת הכליה - נפרופטוזיסאו היא תנוחת האגן.

אברי המין מונחים בצורה של קפלים זוגיים. בתחילה, לשחלות יש מבנה זקיק, האשכים הם צינוריים. לפעמים מתפתח הרמפרודיטיס, הוא נמצא לעתים קרובות בציקלוסומים ובדגים, בבני אדם הוא נדיר ביותר (ovotestis). ברוב היונקים, הגונדות הזכריות עוברות מהבטן דרך תעלת המפשעות לשק האשכים. אם התנועה הזו מופרעת, קריפטורכידיזם- אשכים לא ירדו.

אנומליה נמצאת לעתים קרובות באדם - רחם דו-קרני, כמו גם רחם כפול. הנחת הפין היא גם חדר אדים, בעתיד היסודות צומחים יחד. אנומליה נדירה - הכפלה מוחלטת של הפין.

פילוגנזה של מערכת העצבים

לרוב בעלי החיים הרב-תאיים יש שתי מערכות משתלבות - עצבית ואנדוקרינית. האחרון מבוגר יותר מבחינה פילוגנטית; הוא מבצע תגובות הסתגלות איטיות. אצל בעלי חוליות, מערכת העצבים רכשה חשיבות רבה, הנותנת תגובה מהירה בתוך הגוף ובעת אינטראקציה עם הסביבה החיצונית.

מערכת העצבים של chordates נוצרת מהאקטודרם, הניח לראשונה בצורה של צלחת. ואז הוא הופך לצינור מעל האקורד ובתוכו חלל - הנוירוצל. הקצה הקדמי של הצינור מורחב. כאן נוצר המוח, שבחולייתנים בוגרים מורכב מ-5 מקטעים - קדמי, ביניים, אמצעי, אחורי ומאורך. בדגים ובדו-חיים, האזור הגדול והמשלב ביותר הוא המוח האמצעי, הקשור למרכזי הראייה - סוג מוח איכטיאופסידי. אצל זוחלים גדל החלק הקדמי, בו מפותחים במיוחד הגופים הסטריאטליים, שהם המרכז המשלב הגבוה ביותר. על פני הגג נוצרים יסודות הקליפה העתיקה - arhicortex, או arhipalium. זֶה סוג מוח sauropsid. אצל יונקים מופיעה קליפת מוח חדשה - ניאוקורטקס, או ניאופליום, עם מבנה מורכב, אצל פרימטים גבוהים יותר היא יוצרת פיתולים רבים. זֶה סוג המוח של יונק. יש קומיסורה בין ההמיספרות. הדיאנצפלון כולל את ההיפותלמוס, בלוטת יותרת המוח, בלוטת האצטרובל ושולט בתפקודים אוטונומיים. המוח האמצעי מכיל את המרכזים התת-קורטיקליים של ראייה ושמיעה. המוח הקטן מפותח היטב, בעל קליפת המוח שלו, ומפיץ את טונוס השרירים ומתאם תנועות.

בתהליך ההתפתחות נוצרות תחילה שלוש בועות מוח מהעיבוי הקדמי - קדמי, אמצעי ואחורי. הקדמי מחולק לשניים - טלנספאלון (1) - קדמי ודיאנצפלון (2) - ביניים. ה-mesencephalon (3) נוצר מהמוח האמצעי. מאחור - מטנצפלון (4) - המוח האחורי ומדוללה אולונגאטה (5) - מוארך. זה השלב של חמש בועות המוח. אצל בני אדם, כבר בשלבים הראשונים, המוח הקדמי מתחיל להתפתח בקצב מהיר יותר.

מערכת העצבים כה חשובה עד שרבים מהמומים שלה אינם מתאימים לחיים. ביניהם ראצ'ישיס- סגירת צינור עצבי פרוזנספליה- תת התפתחות של ההמיספרות והקורטקס. בְּ אגיריה(העדר פיתולים), וכן אוליגוגיריה ופכיגיריה(הפחתה במספר ועיבוי הפיתולים) מפתחת אוליגופרניה חמורה עם הפרה של רפלקסים רבים. ילדים כאלה מתים בדרך כלל במהלך שנת החיים הראשונה.

בחסרי חוליות נמוכים יותר, אין איברי נשימה מיוחדים; חילופי גזים מתרחשים דרך המיכל - נשימה מפוזרת. חילוף החומרים האנרגטי של בעלי חיים כאלה מאופיין בעוצמה נמוכה. חסרי חוליות רבים מפתחים הסתגלות המגדילות את פני הנשימה בצורה של איברי נשימה מיוחדים מקומיים. בצורות מימיות, איברי הנשימה מיוצגים על ידי זימים, בצורות יבשתיות - על ידי ריאות וקנה הנשימה. מינים רבים שומרים בו זמנית על נשימה מפוזרת.

התפקוד של איברי הנשימה בקורדיטים תחתונים ( זמזום) משתלט על החלק הקדמי של צינור המעי. בדפנות הלוע יש 100-150 זוגות של חורים, או חריצי זימים. איברי הנשימה הם מחיצות הבין זימים, בהן עוברים כלי דם - עורקי זימים. מים, העוברים דרך חריצי הזימים, שוטפים את המחיצות הללו וחמצן מתפזר דרך דפנות העורקים. מכיוון שהעורקים הענפים של הזמזום אינם מסתעפים לנימים, המשטח הכולל דרכו נכנס חמצן קטן, ותהליכי החמצון הם ברמה נמוכה. בהתאם לכך, הזמזום מוביל אורח חיים בישיבה ופסיבית.

שינויים מתקדמים במערכת הנשימה ר י ב מורכבים בהופעה על המחיצות הבין-ענפיות של תולדות אפיתל רבות - חוטי זימים. עורקי הזימים של דגים, בניגוד לרומן, יוצרים רשת צפופה של נימים בחוטי הזימים. חריצי זימים בדגים מתרחשים על ידי בליטה של ​​דופן הלוע. יחד עם זימים מופיעים איברים לשימוש בחמצן אטמוספרי בדגים בעלי אונות סנפיר. איבר נשימתי נוסף שכזה בהם הוא שלפוחית ​​השחייה, שהיא פועל יוצא של כיס זוגי של הצד הגחוני של הלוע, שדפנותיו עשירות בכלי דם. הבועה מחוברת ללוע על ידי תא רחב קצר.

דו-חיים יש את היכולת לחיות בתנאים יבשתיים, מה שהוביל להתפתחות נוספת של איברי נשימה אטמוספריים בצורה של ריאות ועור. הריאות של דו-חיים הן הומולוגיות לשלפוחית ​​השחייה של דגים בעלי סנפיר. מדובר בשתי שקיות המחוברות ללוע על ידי חדר גרון-קנה קטן. ככלל, דפנות שקי הריאה חלקות, עם מחיצות קטנות, ואזור הנשימה קטן. \. דרכי הנשימה מובחנות בצורה גרועה. בשל התפתחות לא מספקת של הריאות, איבר הנשימה העיקרי הוא העור, שבו יש מספר רב של כלי דם קטנים-נימי דם.

עוֹר זוחליםכבוי מנשימה, מכיוון שהקשקשים הקרניים העבים המגינים על הזוחלים מפני התייבשות מונעים חילופי גזים, והריאות הופכות לאיבר הנשימה הראשי. פני הנשימה של שקי הריאה גדלים באופן דרמטי עקב הופעתן על קירותיהם של מספר רב של מחיצות מסועפות, בהן עוברים כלי דם.

במקביל, שינויים מתקדמים בדרכי הנשימה נצפים אצל זוחלים. טבעות סחוס נוצרות בקנה הנשימה, מתחלקות, זה נותן שני סימפונות. היווצרות של סימפונות תוך ריאה מתחילה. מחיצות גדולות נפרדות בולטות עמוק לתוך חלל הריאה, ומותירות רק כניסה מרכזית צרה חופשית. הקצוות המרוחקים של המחיצות מכוסים באפיתל ריסי, וסחוס מופיע בגדול שבהם. כתוצאה מכך נוצרים דפנות הסמפונות התוך-ריאה.

יונקים יש ריאות במבנה המורכב ביותר. סוג של הסתעפות דמוי עץ של הסמפונות אופייני. הסימפונות הראשיים מחולקים למספר גדול למדי של סימפונות משניים, אשר בתורם מתפרקים לסימפונות קטנים עוד יותר מהסדר ה-3, והאחרונים נותנים מספר רב של סימפונות קטנים מהסדר הרביעי וכו', ולבסוף, יש הם צינורות דקים - ברונכיולים . בקצות הסמפונות יש שלפוחיות קטנות מרופדות באפיתל, או alveoli. הקירות של כל מכתשית קלועים ברשת צפופה של נימים, שם מתרחשת חילופי גזים. מספר alveoli מגיע למספר עצום, עקב כך משטח הנשימה גדל באופן דרמטי.

לפיכך, הכיוון העיקרי של התפתחות מערכת הנשימה הוא הגדלת משטח הנשימה, בידוד דרכי הנשימה.

(56) צמח ביוגנטי.בחקר הפילוגנזה של סרטנים, פ. מולר הפנה את תשומת הלב לדמיון של כמה צורות זחלים מודרניות עם צורות אבותיהם שנכחדו. על בסיס תצפיות אלה, הוא הסיק שסרטנים החיים בעוברות, כביכול, חוזרים על הדרך שעברה בהתפתחות ההיסטורית של אבותיהם. טרנספורמציות של התפתחות אינדיבידואלית באבולוציה, לפי פ. מולר, מתרחשות על ידי הוספת שלבים חדשים לאונטוגניות של ההורים. חזרה באונטוגניה של צאצאים של מספר סימנים. אבות קדמונים מוסבר על ידי הצטברות של הרחבות כאלה.

E. Haeckel ניסח את החוק הביוגנטי הבסיסי, לפיו אונטוגניה היא חזרה קצרה ומהירה על פילוגניה.

דוגמאות לריקאפיטולציה משמשות כהוכחה לתקפות החוק הביוגנטי. הם מורכבים מחזרה על מבנה האיברים של אבות קדמונים בוגרים בשלבים מסוימים של ההתפתחות האישית של הצאצאים. כך, בעוברות של ציפורים ויונקים, מונחים חריצי זימים ותצורות השלד התואמות שלהם וכלי דם. מאפיינים רבים של הזחלים של דו-חיים חסרי זנב תואמים לאלה של דו-חיים זנב בוגרים. בעוברות אנושית, האפידרמיס של העור מיוצג תחילה על ידי גלילי חד-שכבתי, אחר כך רב-שכבתי ללא קרטין, רב-שכבתי עם קרטין חלש ולבסוף, אפיתל קרטיניזציה טיפוסי. סוגים מקבילים של אפיתל נמצאים באקורדאטים בוגרים - זנב, דגים גרמיים, דו-חיים זנב.

לפי E. Haeckel, תכונות חדשות בעלות משמעות אבולוציונית מתעוררות בבגרות. ככל שהארגון של צורות בוגר הופך מורכב יותר, ההתפתחות העוברית מתארכת עקב הכללת שלבים נוספים.

סימנים של צורות אבות, שחוזרות על עצמן באונטוגניות של צאצאים, נקראים palingenesis על ידי E. Haeckel. הפרת החוק הביוגנטי תלויה באותם שינויים שאין להם משמעות אבולוציונית המתעוררים במהלך התפתחות הפרט בהשפעת תנאים חיצוניים. הם עשויים להיות מורכבים מהסטת תהליכי ההתפתחות העוברית בזמן (הטרוכרוניה) ובמרחב (הטרוטופיה). E. Haeckel כינה את ההפרעות הנגרמות מההתאמות של העוברים לתנאי ההתפתחות צנוגנזה ו. דוגמה להטרוכרוניה היא הנחת מערכת העצבים המוקדמת יותר והעיכוב בהיווצרות מערכת הרבייה אצל בעלי חוליות גבוהים ובני אדם בהשוואה לנמוכים יותר, הטרוטופיה היא הנחת הריאות, שהיא שינוי של הזוג האחורי של שקי זימים הממוקמים בצידי המעי, בצד הגחון שלו, קואנוגנזה - שפיר , כוריון, allantois של עוברים של חולייתנים יבשתיים.

בהתבסס על החוק הביוגנטי, E. Haeckel הציע השערה של פילוגנזה של אורגניזמים רב-תאיים. שלבי הים, blastei, gastrea של התפתחות היסטורית משחזרים, לדעתו, באונטוגניה של בעלי חיים רב-תאיים כמו שלבי מורולה, blastula, gastrula.

התיאוריה של פילמבריוגנזה. לעבודותיו של A.N. Severtsov יש חשיבות מכרעת לחשיפת הקשר בין אונטוגניה לפילוגנזה. לפי A. N. Severtsov, המקור של טרנספורמציות פילוגנטיות הם שינויים המתרחשים בשלבים המוקדמים של אונטוגניה, ולא בצורות בוגרות. אם הם מובילים להתפתחות תכונות שימושיות בבגרות ועוברות בתורשה, הן עוברות מדור לדור ומתקבעות. דמויות כאלה נכללות בפילוגניה של קבוצת האורגניזמים המקבילה. שינויים עובריים, הבאים לידי ביטוי מאוחר יותר במבנה של צורות בוגרות ובעלי משמעות אבולוציונית, נקראים פילמבריוגנזה, שהם משלושה סוגים.

העובר יכול להשתנות על ידי הכללת שלב נוסף לשלבים שכבר קיימים מבלי לעוות את האחרונים (אנבוליזם), או שמהלך העובר מופרע בחלקו האמצעי (סטייה). הסטייה ממהלך ההתפתחות הרגיל בתחילת העובר נקראת ארקלקסיס.

כפי שניתן לראות, שינויים באונטוגניה בהתאם לסוג האנבוליזם עומדים בחוק הביוגנטי. במקרה זה, התפתחות עוברית היא בעצם סדרה של חזרות עוקבות. במקרה של סטייה, נצפים קפיטולציות, אך במידה מוגבלת, ובארקלקסיס הן נעדרות.

על פי התיאוריה של פילמבריוגנזה, שינויים בשלבים המוקדמים של התפתחות הפרט מהווים את הבסיס של טרנספורמציות פילוגנטיות של איברים. לפיכך, אונטוגנזה לא רק משקפת את מהלך האבולוציה של אורגניזמים ממין מסוים, אלא, עוברת שינויים, משפיעה על תהליך ההתפתחות ההיסטורית של קבוצה מסוימת של בעלי חיים. מן האמור עולה כי במובן מסוים ניתן להתייחס לפילוגנזה כגורם לאונטוגניה (E. Haeckel). יחד עם זאת, מכיוון ששינויים משמעותיים מבחינה אבולוציונית במבנה האיברים במצב בוגר מתרחשים באמצעות שינויים בעוברות של איברים אלה, הפילוגניה היא פונקציה של אונטוגנזה (AN Severtsov).

(59) הרעיון של גזעים ואחדות המינים של אנשים.האנושות המודרנית שייכת לאותו מין הומו סאפיינס. זה מוכח על ידי לידתם של צאצאים פוריים ומלאי מוצא בהצלבות בין נציגי קבוצות אתנוגיאוגרפיות של האוכלוסייה הנבדלות באופן חד במובנים מסוימים. אחדות המינים של אנשים מבוססת על רבייה של שלושת המאפיינים העיקריים של הסוג הומו - תנוחת גוף מיושרת, אחיזה בסוג הגפיים העליונות, תפקוד דיבור מפותח וחשיבה. תכונות אלו ממלאות תפקיד מוביל בהבטחת ההישרדות וההתפתחות של כל ההומינידים. למאפיינים מבניים של מערכת השרירים והשלד והמוח, שבהם תלויים תנועה דו-פדאלית, פעילות הכלים והחברותיות, יש שמרנות משמעותית. נציגי קבוצות אתנו-גיאוגרפיות שונות מאופיינים באותו פוטנציאל אינטלקטואלי. יחד עם זאת, הומו סאפיינס הוא מין פולטיפי חד, המתבטא בנוכחות שלושה גזעים "גדולים" של אנשים ומספר קבוצות קטנות יותר הנבדלות בעיקר במכלול של תכונות חיצוניות.

הקצו גזעים "גדולים" של קווקז (אירו-אסיה), אוסטרלו-כושי (משווני) ומונגולואיד (אסיה-אמריקאי).

לקווקזים יש עור בהיר או כהה, שיער חלק או גלי, שיער פנים מפותח, אף בולט צר ושפתיים דקות. מונגולואידים נבדלים על ידי עור בהיר או שחור, שיער חלק, לעתים קרובות גס, פנים פחוסות עם עצמות לחיים בולטות, חריץ אלכסוני של העיניים, מבוטא "עפעף שלישי" (אפיקנטי), רוחב ממוצע של האף והשפתיים. לאוסטרלו-כושי עור כהה, שיער מתולתל, צמר או גלי, שפתיים עבות, אף רחב, מעט בולט, עם נחיריים רוחביים. נציגים של גזעים שונים נבדלים בכמה מאפיינים פיזיולוגיים וביוכימיים. לפיכך, חילוף החומרים הבסיסי של הכושים ושל רוב העמים האחרים של אזור קו המשווה נמוך מזה של האירופים. באחרון, תכולת הכולסטרול בפלסמת הדם מגיעה ל-4.64 mmol/l, בעוד שבראשונה היא 3.48 mmol/l.

המשותף של המאפיינים האנושיים העיקריים וקו ההתפתחות ההיסטורי העיקרי, התועלת של צאצאים בנישואים בין-גזעיים מצביעים על כך שהחלוקה לגזעים מתייחסת לשלבים מתקדמים למדי של התפתחות ההומינינים. על בסיס נתונים ביוכימיים ואנתרופולוגיים השוואתיים, ההנחה היא כי בתחילה בלטו הגזעים המונגולואידים והקווקז-כושיים באנושות. מאוחר יותר, האירו-אסיה והאוסטרלו-נגרואיד הגיחו מהאחרון. אירועים אלו התרחשו, ככל הנראה, בשלב המעבר מפליאונתרופים לניאונתרופים.

לפני עידן הגילויים הגיאוגרפיים הגדולים, גזעים "גדולים" התאפיינו בהתיישבות מסוימת על פני כדור הארץ. נציגי הגזע המונגולואיד היו ממוקמים בשטח של צפון, מרכז, מזרח ודרום מזרח אסיה, צפון ודרום אמריקה, הגזע האוסטרלו-כושי - בעולם הישן מדרום לאזור הטרופי של הסרטן, הקווקזאי - באירופה, צפון אפריקה , מערב אסיה, צפון הודו. תכונות גזעיות רבות מועילות בצורה אדפטיבית באותו חלק של ה-Oikoumene שבו גזעים התפתחו וחיו במשך אלפי שנים. אלה כוללים פיגמנטציה של העור והשיער הצמרי של כושים (רמה מוגברת של קרינת שמש), גודלו הגדול של חלל האף של הקווקזים (השפעת האוויר הצונן בחורף), אפיקנתוס, סדק כף-יד צר, מעין שקיעה של רקמת שומן על פני המונגולואידים (הגנה על העין מפני רוח, אבק, אור שמש המוחזר משלג ומהיפותרמיה של רקמות הפנים). ניתן להניח כי היווצרותם של קומפלקסים גזעיים של תכונות התרחשה בהשפעת הברירה הטבעית. יחד עם זאת, יש להימנע מהבנה פשוטה של ​​האופי ההסתגלותי של קומפלקסים כאלה בכללותם. דמויות מסוימות הנכללות בתסביך הגזעי עלולות להופיע עקב שונות קורלטיבית. לפיכך, את התפקיד העיקרי בהתפתחות הפנים הפחוסות של המונגולואידים מילאו ככל הנראה השינויים העיקריים במנגנון הלעיסה והמבנה הכללי של שלד הפנים. במבחר בתוך הגזעים ה"גדולים" של סוגים וקבוצות מורפולוגיות שונות, מיזוג, רבייה ארוכת טווח באוכלוסיה בעלת רמה גבוהה של קשר גנטי, וביחס לעמים הנמצאים בפאתי האויקומין, סחיפה גנטית עלולה. לשחק תפקיד.

(60) תורת הביוספרה.המונח "ביוספירה" הוצג על ידי הגיאולוג האוסטרלי E. Suess בשנת 1875 כדי לציין מעטפת מיוחדת של כדור הארץ שנוצרה על ידי שילוב של אורגניזמים חיים, התואמת את הרעיון הביולוגי של הביוספרה. במובן זה, המונח הנקוב משמש כיום על ידי מספר חוקרים.

הרעיון של ההשפעה הרחבה של החיים על תהליכים טבעיים גובש על ידי V. V. Dokuchaev, שהראה את התלות של תהליך היווצרות הקרקע לא רק באקלים, אלא גם בהשפעה המשולבת של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים.

V. I. Vernadsky פיתח כיוון זה ופיתח את הדוקטרינה של הביוספרה כמערכת גלובלית של הפלנטה שלנו, שבה המהלך העיקרי של טרנספורמציות גיאוכימיות ואנרגיה נקבע על ידי חומר חי. הוא הרחיב את מושג הביוספרה לא רק לאורגניזמים עצמם, אלא גם לסביבתם, מה שנתן למושג הביוספרה משמעות ביו-גיאוכימית. רוב התופעות שמשנות את מראה כדור הארץ בקנה מידה של זמן גיאולוגי נחשבו בעבר כפיזיקליות, כימיות או פיזיקוכימיות בלבד (שחיקה, פירוק, שקיעה, בליה של סלעים וכו'). V. I. Vernadsky יצר את הדוקטרינה של התפקיד הגיאולוגי של אורגניזמים חיים והראה שפעילותם של האחרונים היא הגורם החשוב ביותר בהפיכת קונכיות המינרלים של הפלנטה.

שמו של V.I. Vernadsky קשור גם להיווצרות התפיסה הסוציו-אקונומית של הביוספרה, המשקפת את הפיכתה לנואספירה בשלב מסוים של האבולוציה (ראה פרק 10) עקב פעילות אנושית, אשר רוכשת תפקיד של גיאולוגי עצמאי. כּוֹחַ. בהתחשב בעקרון המערכתי של ארגון הביוספרה, כמו גם בעובדה שהבסיס לתפקודה הם מחזורי החומרים והאנרגיה, המדע המודרני גיבש את המושגים הביוכימיים, התרמודינמיים, הביו-גיאוקנוטיים, הקיברנטיים של הביוספרה.

הביוספרה היא המעטפת של כדור הארץ, המאוכלסת ומשתמרת באופן פעיל על ידי יצורים חיים. לפי V. I. Vernadsky, הביוספרה היא קליפה כזו שבה קיימים או התקיימו חיים בעבר ואשר נחשפה או נחשפת לאורגניזמים חיים. הוא כולל: 1) חומר חי שנוצר על ידי שילוב של אורגניזמים; 2) חומר ביוגני שנוצר ומעובד במהלך חייהם של אורגניזמים (גזים אטמוספריים, פחם, נפט, פצלים, אבן גיר וכו'); 3) חומר אינרטי, שנוצר ללא השתתפות של אורגניזמים חיים (תוצרים של פעילות טקטונית, מטאוריטים); 4) חומר ביואינרטי, שהוא תוצאה משותפת של פעילות חיונית של אורגניזמים ותהליכים אביוגניים (אדמה).

מבנה ותפקודים b/s.הביוספרה היא מערכת רב-שכבתית הכוללת תת-מערכות בדרגות מורכבות שונות. גבולות הביוספרה נקבעים לפי אזור התפוצה של אורגניזמים באטמוספירה, ההידרוספירה והטוספירה. הגבול העליון של הביוספרה עובר בגובה של כ-20 ק"מ. כך, אורגניזמים חיים יושבים בטרופוספירה ובשכבות התחתונות של הסטרטוספירה. הגורם המגביל של ההתיישבות בסביבה זו הוא העוצמה הגוברת של קרינה אולטרה סגולה עם הגובה. כמעט כל היצורים החיים שחודרים מעל שכבת האוזון של האטמוספירה מתים. הביוספרה חודרת לתוך ההידרוספירה לכל עומק האוקיינוסים, דבר המאושר על ידי גילוי של אורגניזמים חיים ומרבצים אורגניים לעומק של 10-11 ק"מ. בליתוספירה, אזור חלוקת החיים נקבע במידה רבה על ידי רמת חדירת המים במצב נוזלי - אורגניזמים חיים נמצאו לעומק של כ-7.5 ק"מ.

אַטמוֹספֵרָה.קליפה זו מורכבת בעיקר מחנקן וחמצן. בריכוזים קטנים יותר, הוא מכיל פחמן דו חמצני ואוזון. למצב האטמוספירה השפעה רבה על התהליכים הפיזיקליים, הכימיים ובעיקר הביולוגיים על פני כדור הארץ ובסביבה המימית. הערך הגדול ביותר עבור ביולוגי

לתהליכים יש: חמצן אטמוספרי המשמש לנשימה של אורגניזמים ולמינרליזציה של חומר אורגני מת, פחמן דו חמצני הנצרך במהלך הפוטוסינתזה, כמו גם אוזון, אשר מגן על פני כדור הארץ מקרינה אולטרה סגולה קשה. מחוץ לאטמוספירה, קיומם של אורגניזמים חיים הוא בלתי אפשרי. ניתן לראות זאת בירח חסר החיים, שאין לו אטמוספירה. מבחינה היסטורית, התפתחות האטמוספירה קשורה לתהליכים גיאוכימיים, כמו גם לפעילות החיונית של אורגניזמים. אז, חנקן, פחמן דו חמצני, אדי מים נוצרו במהלך האבולוציה של כוכב הלכת בשל במידה רבה פעילות וולקנית, וחמצן כתוצאה מפוטוסינתזה.

הידרוספרה.מים הם מרכיב חשוב בכל מרכיבי הביוספרה ואחד הגורמים ההכרחיים לקיומם של אורגניזמים חיים. חלקו העיקרי (95%) תחום באוקיינוס ​​העולמי, התופס כ-70% משטח כדור הארץ. המסה הכוללת של המים האוקיינוסים היא למעלה מ-1300 מיליון קמ"ר. כ-24 מיליון ק"מ 3 של מים מוכלים בקרחונים, ו-90% מנפח זה נופל על כיסוי הקרח של אנטארקטיקה. אותה כמות מים נמצאת מתחת לאדמה. המים העיליים של אגמים הם כ-0.18 מיליון ק"מ 3 (מתוכם מחציתם מלוחים), ונהרות - 0.002 מיליון ק"מ 3. כמות המים בגופם של אורגניזמים חיים מגיעה לכ-0.001 מיליון קמ"ר. מבין הגזים המומסים במים, החמצן והפחמן הדו חמצני הם החשובים ביותר. כמות החמצן במימי האוקיינוס ​​משתנה מאוד בהתאם לטמפרטורה ולנוכחות של אורגניזמים חיים. גם ריכוז הפחמן הדו חמצני משתנה, והכמות הכוללת של פחמן דו חמצני באוקיינוס ​​גדולה פי 60 מזו שבאטמוספרה. ההידרוספירה נוצרה בקשר להתפתחות הליתוספירה, שבמהלך ההיסטוריה הגיאולוגית של כדור הארץ שחררה כמות משמעותית של אדי מים ומה שנקרא מים צעירים (מגמטיים תת-קרקעיים).

ליתוספרה.עיקר האורגניזמים החיים בתוך הליתוספירה מרוכז בשכבת הקרקע, שעומקה בדרך כלל אינו עולה על מספר מטרים. קרקעות, בהיותן, על פי הטרמינולוגיה של V. I. Vernadsky, חומר ביו-אינרטי, מיוצגות על ידי חומרים מינרליים שנוצרו במהלך הרס סלעים, וחומרים אורגניים - תוצרי פסולת של אורגניזמים.

אורגניזמים חיים (חומר חי). כיום תוארו כ-300 אלף מיני צמחים ויותר מ-1.5 מיליון מיני בעלי חיים. מתוך כמות זו, 93% הם יבשתיים ו-7% הם מיני חיות מים. חומר חי לפי משקל הוא 0.01-0.02% מהחומר האדיש של הביוספרה, עם זאת, הוא ממלא תפקיד מוביל בתהליכים ביו-גיאוכימיים עקב חילוף החומרים המתרחש באורגניזמים חיים. מאחר שאורגניזמים שואבים את המצעים והאנרגיה המשמשים לחילוף החומרים מהסביבה, הם הופכים אותה מעצם העובדה שהם חיים. הייצור השנתי של חומר חי בביוספרה הוא 232.5 מיליארד טון של חומר אורגני יבש. באותו זמן, בקנה מידה פלנטרי, 46 מיליארד טונות של פחמן אורגני מסונתזים בתהליך הפוטוסינתזה.

מחזור ביוטי.תפקידה העיקרי של הביוספרה הוא להבטיח את זרימת היסודות הכימיים. המחזור הביוטי העולמי מתבצע בהשתתפות כל התושבים

כוכב של אורגניזמים. הוא מורכב במחזור של חומרים בין הקרקע, האטמוספרה, ההידרוספירה ואורגניזמים חיים. הודות למחזור הביוטי מתאפשר קיום והתפתחות חיים ארוכים עם היצע מוגבל של יסודות כימיים זמינים. באמצעות חומרים לא אורגניים, צמחים ירוקים, תוך שימוש באנרגיה של השמש, יוצרים חומר אורגני, אשר נהרס על ידי יצורים חיים אחרים (הטרוטרופים צרכנים ומשמידים) כך שתוצרי ההרס הזה יוכלו לשמש את הצמחים לסינתזות אורגניות חדשות.

תפקיד חשוב במחזור הגלובלי של חומרים שייך למחזור המים בין האוקיינוס, האטמוספירה והשכבות העליונות של הליתוספירה. מים מתאדים ומועברים באמצעות זרמי אוויר לאורך קילומטרים רבים. נופל על פני הקרקע בצורה של משקעים, תורם להרס של סלעים, מנגיש אותם לצמחים ומיקרואורגניזמים, שוחק את שכבת הקרקע העליונה והולך יחד עם תרכובות כימיות המומסות בה וחלקיקים אורגניים מרחפים אל האוקיינוסים והימים. .

מחזור הפחמן מתחיל בקיבוע של פחמן דו חמצני אטמוספרי במהלך הפוטוסינתזה. חלק מהפחמימות הנוצרות במהלך הפוטוסינתזה משמשות את הצמחים עצמם לאנרגיה, וחלקם נצרכים על ידי בעלי חיים. פחמן דו חמצני משתחרר במהלך הנשימה של צמחים ובעלי חיים. צמחים ובעלי חיים מתים מתפרקים, הפחמן ברקמותיהם מתחמצן ומוחזר לאטמוספירה. תהליך דומה מתרחש באוקיינוס.

מחזור חנקן מכסה גם את כל אזורי הביוספרה. למרות שהמאגרים שלו באטמוספירה כמעט בלתי נדלים, צמחים גבוהים יותר יכולים להשתמש בחנקן רק לאחר שילובו עם מימן או חמצן. לחיידקים הקובעים חנקן תפקיד חשוב ביותר בתהליך זה. כאשר החלבונים של מיקרואורגניזמים אלה מתפרקים, החנקן חוזר שוב לאטמוספירה.

בשל המחזור הביוטי, לביוספרה יש ודאי פונקציות גיאוכימיות:גז - הגירה ביוגנית של גזים כתוצאה מפוטוסינתזה וקיבוע חנקן; ריכוז - הצטברות על ידי אורגניזמים חיים של יסודות כימיים המפוזרים בסביבה החיצונית; חיזור - טרנספורמציה של חומרים המכילים אטומים בעלי ערכיות משתנה (לדוגמה, ברזל, מנגן); ביוכימי - תהליכים המתרחשים באורגניזמים חיים.

יציבות ביוספרית.הביוספרה היא מערכת אקולוגית מורכבת הפועלת במצב נייח. יציבות הביוספרה נובעת מכך שתוצאות פעילותן של שלוש קבוצות של אורגניזמים הממלאות תפקידים שונים במחזור הביוטי - יצרנים (אוטוטרופים), צרכנים (הטרוטרופים) ומפרקים (מינרליזציה של שאריות אורגניות) - מאוזנות הדדית. . המצב ההומיאוסטטי של הביוספרה אינו שולל את יכולתה להתפתח.

(61) אבולוציה ב/ש.במשך זמן לא מבוטל של קיומו של כוכב הלכת שלנו, הגורמים העיקריים שהשפיעו על התפתחות הביוספרה היו תהליכים גיאולוגיים ואקלימיים. הם קשורים לאבולוציה של אורגניזמים חיים.

היצורים החיים הראשונים - פרוקריוטים - הופיעו בתקופה הארכאית. הם היו אנאירובים שקיבלו אנרגיה באמצעות תסיסה. הם השתמשו בחומר אורגני ממקור אביוגני כמזון.

עם הזמן, חומרים אורגניים ממקור אביוגני החלו להתייבש באוקיינוס ​​הקדמון. הופעתם של אורגניזמים אוטוטרופיים, במיוחד צמחים ירוקים, סיפקה סינתזה מתמשכת נוספת של חומרים אורגניים באמצעות שימוש באנרגיה סולארית. לפיכך, נוצר תנאי מוקדם להמשך התפתחות וסיבוך של צורות חיים.

עם הופעת הפוטוסינתזה, העולם האורגני התפצל לשני גזעים, שונים בדרכי התזונה. הודות להופעתם של צמחים פוטוסינתטיים אוטוטרופיים, המים והאטמוספרה החלו להיות מועשרים בחמצן חופשי. זה קבע מראש את האפשרות של הופעת אורגניזמים אירוביים המסוגלים להשתמש באנרגיה יעילה יותר בתהליך החיים. בין האורגניזמים הללו, יכולים להופיע אורגניזמים רב-תאיים.

הצטברות החמצן באטמוספרה הובילה להיווצרות מסך אוזון בשכבותיה העליונות, שאינו מכניס פנימה קרניים אולטרה סגולות מזיקות. כך נסללה הדרך לנחיתה של האורגניזמים החיים הראשונים (בעיקר חד-תאיים) על היבשה, שהתרחשה בתקופת הקמבריון.

הופעתם של צמחים פוטוסינתטיים אפשרה את קיומם והתפתחותם המתקדמת של אורגניזמים הטרוטרופיים. החיים מילאו בתי גידול שונים.

כבר באמצע עידן הפליאוזואיקון, תכולת החמצן באטמוספירה התייצבה על כ-20%. הביוספרה רכשה איזון דינמי בפעילותן של שלוש קבוצות של אורגניזמים המבצעות פונקציות שונות במחזור החומרים בטבע - יצרנים (אוטוטרופים), צרכנים (הטרוטרופים) ומפרקים הממחזרים חומר אורגני. הודות לכך, נוצר המצב ההומיאוסטטי של הביוספרה.

עם הופעתה של החברה האנושית בהיסטוריה של הביוספרה, הופיע גורם חזק חדש, השווה בהשפעתו לתהליכים גיאולוגיים גרנדיוזיים. גורם זה (פעילות אנושית) הפריע במידה מסוימת להומאוסטזיס הביוספרי.

(62) איש וב/ת.עם הופעת האדם, הביוספרה רכשה איכות חדשה. בתחילה, ההשפעה של האדם על הסביבה לא הייתה שונה מהשפעתם של אורגניזמים אחרים. אמצעי הקיום שחילץ האדם מהטבע שוחזרו בדרך טבעית, ותוצרי פעילותו החיונית נכנסו למחזור החומרים הכללי. הומאוסטזיס ביוספרי לא הופרע. עם הזמן, גידול האוכלוסייה והשימוש ההולך וגובר במשאבי טבע על ידי החברה האנושית הביאו לגורם סביבתי רב עוצמה ששיבש את האיזון הקודם בביוספרה.

בשלב הנוכחי של קיומו של הפלנטה שלנו, התמורות הגדולות ביותר בביוספרה מבוצעות על ידי האדם. חריש שטחים עצומים, כריתת יערות, יצירת יישובים גדולים ומפעלי תעשייה, הפקת מינרלים, בניית תעלות, מאגרי מים, שינוי אפיקי נחל, נטיעת יערות, אדם משנה את הטבע באופן משמעותי. פעילותו משפיעה על האקלים, השטח, הרכב האטמוספירה, המינים וההרכב המספרי של החי והצומח. השימוש באנרגיה אטומית, במיוחד בדיקות של נשק אטומי, הוביל להצטברות של חומרים רדיואקטיביים באוויר האטמוספרי ובאוקיינוסים.

הפקת ושריפת פחם, נפט, גזים ממעמקים, הפקת עפרות והתכת מתכות טהורות, יצירת סגסוגות וחומרים סינתטיים שלא היו קיימים בטבע, ואלמנטים כימיים חדשים, סוף סוף מפזרים את תוצרי פעילותם, אדם משפר משמעותית את הביוגני. הגירה של אלמנטים. במהלך קיומה של האנושות, המסה הכוללת של האורגניזמים החיים הולכת ופוחתת; במהלך 300 השנים האחרונות, הביומסה של כדור הארץ ירדה בכרבע.

V.I. Vernadsky הגיע למסקנה שהאנושות יחד יוצרת קליפה חדשה של כדור הארץ - נואספירה(גר. אינטלקט), כלומר, תחום החיים התבוניים.

משאבי טבע מתחלקים לבלתי ניתנים להחלפה ומתחדשים. הראשונים כוללים מינרלים, שמאגריהם מוגבלים. עושר מתחדש קשור לפעילות חיונית של אורגניזמים. אבל עם שימוש לא רציונלי, הם גם מתרוקנים, מה שעלול להוביל לשינויים בלתי הפיכים בביוספרה. כתוצאה מפעילות אנושית לא הגיונית, רק במאות השנים האחרונות הושמדו מינים רבים של בעלי חיים וצמחים. לעתים קרובות, מבנים הידראוליים מונעים מהדגים את ההזדמנות להגיע לשטחי ההטלה. פסולת תעשייתית שאינה מטוהרת מספיק, כאשר היא משוחררת לגופי מים, הורסת בה יצורים חיים. כריתת יערות מבלי לקחת בחשבון את רבייתם מובילה להרדדת נהרות ולסחף קרקע. ירידה בשטח היערות, גידול מתמיד של גידולים מעובדים שמאדים כמות משמעותית של מים, גידול ערים, כבישים ושטחים נוספים בעלי ציפויים המונעים חדירת מים לקרקע, עופרת. לדלדול האדמה עם מים, מה שמקשה על הצמחים לצמוח. במקביל, הביקוש למים עולה. האנושות התמודדה עם הבעיה של אספקת מים מתוקים.

ישנה גם בעיה בכמות החמצן באטמוספרה. לכיסוי הצומח של הפלנטה אין עוד זמן למלא את האטמוספירה בחמצן חופשי. לכן, אם ניקח בחשבון שבשנה האנושות מגדילה את צריכת החמצן ב-5%, אז לאחר 165 שנים

הרכבו באטמוספירה יגיע לגבול קריטי לקיום האנושי. הסביבה (אטמוספירה, מי קרקע ומי תהום, קרקע) מזוהמת לעתים קרובות מפסולת ממפעלי תעשייה.

מלחמות הן גורם משמעותי בהשפעה על הסביבה. כתוצאה משימוש בכימיקלים צבאיים בווייטנאם על ידי הצבא האמריקני, נהרסו עד 25% מהיערות בדרום וייטנאם, והצטברות של מוטגנים וטרטוגנים בסביבה הביאה לעלייה בלידת ילדים עם חריגות. .

כיום, האנושות מתמודדת עם שאלת האפשרות של משבר אקולוגי, כלומר מצב כזה של הסביבה, כאשר עקב השינויים שחלו בה, היא עלולה להפוך לבלתי מתאימה לחיים.

פעילות אנושית מובילה לשינויים חיוביים ושליליים בביוספרה. החיוביים שבהם כוללים יצירת זנים חדשים בעלי פרודוקטיביות גבוהה של צמחים תרבותיים, גזעי בעלי חיים, זנים של מיקרואורגניזמים, רבייה מלאכותית של דגים בים ובאוקיינוס ​​העולמי, יצירת ביוגאוצנוזים תרבותיים וכו'. זיהום מים, אטמוספרה/אדמה על ידי פסולת תעשייתית, חקלאית וביתית, עיבוד לא רציונלי המוביל לשחיקה וכו'. מטבע הדברים, יש להגביל את ההשפעות השליליות על הביוספרה.

הגידול המהיר של האוכלוסייה והפיתוח האינטנסיבי של התעשייה גוררים שימוש הולך וגובר במשאבי חיות הבר. יחד עם זאת, לעיתים קרובות צריכת משאבי טבע לא הגיונית מובילה להפרה של האיזון הביולוגי בקהילות מסוימות ואף לדלדול ולמוות שלהם. בהקשר זה, יש צורך לברר את המשאבים העולמיים של הביוספרה כדי לפתח את השיטות הרציונליות ביותר לשימוש בהם. לשם כך, בשנת 1964, נוצר ארגון מיוחד - התוכנית הביולוגית הבינלאומית (IBP) לתקופה של 8 שנים. משימתו הייתה לקבוע את התפוקה הביולוגית של קהילות צמחים ובעלי חיים טבעיים ומעשה ידי אדם.

מחקר המשאבים הביולוגיים הטבעיים של כדור הארץ הראה שתת-תזונה של חלק ניכר מהאנושות אינה תוצאה של העוני של משאבי הטבע, אלא תוצאה של אופן הייצור וההפצה הקפיטליסטי של מוצרים. חישובים מראים כי הרמה הנוכחית של טכנולוגיית הייצור החקלאי יכולה לספק תזונה נאותה לאוכלוסייה, שמספרה גדול פי כמה מהיום.

בנוסף, הודות להתפתחות המדע (טכנולוגיה חקלאית, סלקציה), תפוקת הגידולים החקלאיים תגדל בחדות בשנים הקרובות. המעבר מדיג של דגים ושאר תושבי אוקיינוס ​​לגידול מלאכותי של אורגניזמים ימיים מבטיח. זו תהיה תרומה חשובה לפתרון בעיית המזון העולמית.

(63) מושגי יסוד של אקולוגיה.יצורים חיים המאכלסים טריטוריות עם מגוון תנאי בית גידול חווים את ההשפעה של האחרונים ובעצמם יש השפעה על הסביבה. דפוסי היחסים בין אורגניזמים וסביבתם, חוקי ההתפתחות והקיומם של ביו-גאוצנוזים, שהם קומפלקסים של רכיבים חיים ולא-חיים המקיימים אינטראקציה בחלקים מסוימים של הביוספרה, נחקרים על ידי מדע ביולוגי מיוחד אֵקוֹלוֹגִיָה.

דפוסים אקולוגיים באים לידי ביטוי ברמת הפרט, אוכלוסיית פרטים, ביו-קנוזה (קהילה), ביו-גאוצנוזיס. ביוקנוזה (קהילת אורגניזמים) היא אסוציאציה מוגבלת מרחבית של צמחים ובעלי חיים המקיימים אינטראקציה, שבה שולטים מינים מסוימים או גורם פיזיקלי. נושא האקולוגיה, אם כן, הוא הפיזיולוגיה וההתנהגות של אורגניזמים בודדים בבתי גידול טבעיים (אוטואקולוגיה), פוריות, תמותה, הגירה, יחסים תוך-ספציפיים (דינמיקה של אוכלוסיה), יחסים בין-ספציפיים, זרימות אנרגיה ומחזוריות של חומרים (סינ-אקולוגיה).

השיטות העיקריות של האקולוגיה כוללות תצפיות בשטח, ניסויים בתנאים טבעיים, מודלים של תהליכים ומצבים המתרחשים באוכלוסיות וביוקנוזות באמצעות טכנולוגיית מחשב.

יום רביעי- זהו מכלול האלמנטים הפועלים על פרט בבית הגידול שלו. מרכיב בסביבה המסוגל להשפיע ישירות על אורגניזם חי לפחות באחד משלבי ההתפתחות האישית נקרא גורם אקולוגי. לפי סיווג נפוץ ונוח, גורמים סביבתיים מחולקים לביוטים ואביוטיים, אם כי חלוקה זו מותנית במידה מסוימת. טמפרטורת הגורם האביוטי יכולה, למשל, להיות מווסתת על ידי שינויים במצבה של אוכלוסיית אורגניזמים. לכן, כאשר טמפרטורת האוויר יורדת מתחת ל-13 מעלות צלזיוס, הפעילות המוטורית של הדבורים מתעצמת, מה שמעלה את הטמפרטורה בכוורת ל-25-30 מעלות צלזיוס. בהתחשב במהותו החברתית של האדם, המתבטאת ביחסו הפעיל לטבע, רצוי לציין גם אנתרופוגני. גורמים סביבתיים. עם גידול האוכלוסייה והציוד הטכני של האנושות, שיעור הגורמים הסביבתיים האנתרופוגניים גדל בהתמדה.

לפי סיווג אחר, יש יְסוֹדִיו גורמים סביבתיים מחזוריים ולא מחזוריים משניים.החיים נתקלו בפעולה של גורמים ראשוניים בשלבים הראשונים של האבולוציה. אלה כוללים טמפרטורה, השינוי במיקום כדור הארץ ביחס לשמש. הודות להם, המחזוריות היומית, העונתית, השנתית של תהליכים ביולוגיים רבים התעוררה באבולוציה. גורמים מחזוריים משניים הם נגזרות של גורמים ראשוניים. לדוגמה, רמת הלחות תלויה בטמפרטורה, ולכן באזורים הקרים של כדור הארץ, האטמוספירה מכילה פחות אדי מים. גורמים לא מחזוריים פועלים על אורגניזם או אוכלוסייה באופן אפיזודי, פתאום. אלה כוללים את כוחות הטבע היסודיים - התפרצות געשית, הוריקן, פגיעת ברק, שיטפון, כמו גם טורף שעוקף קורבן וצייד שפוגע במטרה.

חילופי גזים, או נשימה, מתבטאים בספיגת חמצן בגוף מהסביבה (מים או אטמוספירה) ושחרור פחמן דו חמצני לתוך האחרון כתוצר סופי של תהליך החמצון המתרחש ברקמות, שבגללו האנרגיה הדרושה. כי החיים משתחררים. החמצן נקלט בגוף במגוון דרכים; ניתן לאפיין אותם כ: 1) נשימה מפוזרת ו-2) נשימה מקומית, כלומר על ידי איברים מיוחדים.
נשימה מפוזרתמורכבת מספיגת חמצן ושחרור פחמן דו חמצני על ידי כל פני השטח של הכיסוי החיצוני - נשימת עור - וקרום האפיתל של צינור העיכול - נשימה מעיים, כלומר ללא איברים המותאמים במיוחד לכך. שיטה דומה של חילופי גזים אופיינית לכמה סוגים של בעלי חיים רב-תאיים פרימיטיביים, כמו ספוגים, קולנטרטים ותולעים שטוחות, והיא נובעת מהיעדר מערכת הדם.
מובן מאליו שהנשימה המפוזרת טבועה רק באורגניזמים שבהם נפח הגוף קטן, ופני השטח שלו נרחבים יחסית, שכן ידוע שנפח הגוף גדל ביחס לקוביית הרדיוס, וכן המשטח המתאים - רק לריבוע הרדיוס. לכן, עם נפח גדול של הגוף, שיטת נשימה זו אינה מספקת.
עם זאת, גם עם יחסי נפח-פני-שטח מתאימים פחות או יותר, נשימה מפוזרת עדיין לא תמיד יכולה לספק אורגניזמים, שכן ככל שמתבטאת פעילות חיונית יותר נמרצת, כך תהליכי החמצון בגוף צריכים להתקדם יותר אינטנסיביים.
עם ביטויים אינטנסיביים של חיים, למרות נפחו הקטן של הגוף, יש צורך להגדיל את שטח המגע שלו עם הסביבה המכילה חמצן, ומכשירים מיוחדים להאצת אוורור דרכי הנשימה. עלייה בתחום חילופי הגז מושגת על ידי פיתוח של: איברי נשימה מיוחדים.
איברי נשימה מיוחדים משתנים במידה ניכרת בפרטי המבנה והמיקום בגוף. עבור חיות מים, איברים כאלה הם הזימים, עבור בעלי חיים יבשתיים, קנה הנשימה בחסרי חוליות, ובחולייתנים, הריאות.
גיל נושם.הזימים הם חיצוניים ופנימיים. זימים חיצוניים פרימיטיביים מייצגים בליטה פשוטה של ​​צאצאים מרושע של העור, מסופקים בשפע עם כלי נימי. זימים כאלה, במקרים מסוימים, שונים מעט בתפקודם מהנשימה המפוזרת, שהם רק השלב הגבוה יותר שלו (איור 332-A, 2). בדרך כלל הם מרוכזים בחלקים הקדמיים של הגוף.

הזימים הפנימיים נוצרים מקפלי הקרום הרירי של הקטע הראשוני של צינור העיכול בין חריצי הזימים (איור 246-25; 332-7). העור הסמוך tsokrov יוצר הסתעפות שופעת בצורה של עלי כותרת עם מספר רב של כלי דם נימיים. הזימים הפנימיים מכוסים לרוב בקפל מיוחד של העור (כיסוי זימים), שתנועותיו הנדנודות משפרות את תנאי ההחלפה, מגבירים את זרימת המים ומסירים את חלקיהם המשומשים.
זימים פנימיים אופייניים לבעלי חוליות מימיים, ופעולת חילופי הגזים בהם מסובכת על ידי מעבר חלקי מים לחרכי הזימים דרך חלל הפה ומתנועות מכסה הזימים. בנוסף, הזימים שלהם כלולים במעגל הדם. לכל קשת זימים יש כלי משלה, וכך, במקביל, מתבצעת בידול גבוה יותר של מערכת הדם.

כמובן שבשיטות של חילופי גזים זימים, ניתן לשמר גם את הנשימה העורית, אבל כל כך חלשה שהיא נדחקת לרקע.
בתיאור אורופרינקס של מערכת העיכול, כבר נאמר כי מנגנון הזימים אופייני גם לחלק מחסרי חוליות, כמו, למשל, המיכורדטים והקורדטים.
נשימות ריאות- דרך מושלמת מאוד להחלפת גזים, המשרתת בקלות את האורגניזמים של בעלי חיים מסיביים. הוא אופייני לבעלי חוליות יבשתיים: דו-חיים (לא במצב הזחל), זוחלים, ציפורים ויונקים. מספר איברים בעלי תפקידים נוספים מצטרפים לפעולת חילוף הגזים המרוכזת בריאות, וכתוצאה מכך שיטת הנשימה הריאתית מצריכה התפתחות של קומפלקס מורכב מאוד של איברים.
כאשר משווים סוגי נשימה מימיים ויבשתיים בבעלי חוליות, יש לזכור הבדל אנטומי חשוב אחד. במהלך נשימת הזימים, חלקי מים נכנסים לפה הפרימיטיביים בזה אחר זה ומשתחררים דרך חריצי הזימים, שם נשאב ממנו חמצן על ידי כלי קפלי הזימים. לפיכך, מנגנון נשימת הזימים של בעלי חוליות מאופיין בכניסה ובמספר יציאות. במהלך הנשימה הריאתית משתמשים באותם פתחים להחדרה והסרה של אוויר. תכונה זו, כמובן, קשורה לצורך לקלוט ולדחוף חלקי אוויר לאוורור מהיר יותר של אזור חילופי הגזים, כלומר לצורך להרחיב ולכווץ את הריאות.
ניתן להניח כי לאבות הקדמונים הרחוקים והפרימיטיביים יותר של החולייתנים הייתה רקמת שריר עצמאית בדפנות שלפוחית ​​השחייה שהופכת לאור; עם התכווצויותיו התקופתיות, האוויר נדחק אל מחוץ לשלפוחית ​​השתן, וכתוצאה מהתרחבותו, נאספו מנות אוויר טריות בשל הגמישות של דפנות השלפוחית. רקמה אלסטית, יחד עם סחוס, שולטת כיום כתמיכה במערכת הנשימה.
בעתיד, עם עלייה בפעילות החיונית של אורגניזמים, מנגנון כזה של תנועות נשימה הפך כבר לבלתי מושלם. בהיסטוריה של ההתפתחות, הוא הוחלף בכוח מרוכז בחלל הפה ובחלק הקדמי של קנה הנשימה (דו-חיים), או בדפנות חללי החזה והבטן (זוחלים, יונקים) בצורה של חלק מובחן במיוחד. של שרירי תא המטען (שרירי הנשימה) ולבסוף, הסרעפת. הריאה מצייתת לתנועות השריר הזה, מתרחבת ומתכווצת באופן פסיבי, ושומרת על הגמישות הדרושה לכך, כמו גם מנגנון שרירי קטן כמכשיר עזר.
נשימת העור הופכת כל כך חסרת חשיבות שתפקידה מצטמצם כמעט לאפס.
חילופי גזים בריאות אצל חולייתנים יבשתיים, כמו גם אצל מימיים, קשור קשר הדוק למערכת הדם באמצעות ארגון של מעגל נפרד, נשימתי או קטן של מחזור הדם.
די ברור שהשינויים המבניים העיקריים בגוף במהלך הנשימה הריאתית מסתכמים ב: 1) עלייה במגע של אזור העבודה של הריאות עם אוויר, ו-2) חיבור קרוב מאוד ולא פחות נרחב של אזור זה עם הנימים הדקים של מעגל הדם.
תפקידו של מנגנון הנשימה - להעביר אוויר לערוצים הרבים שלו לצורך חילופי גזים - מדבר על אופי בנייתו בצורה של מערכת צינורות פתוחה ופעורה. הקירות שלהם, בהשוואה לצינור המעי הרך, מורכבים מחומר תומך קשה יותר; במקומות בצורת רקמת עצם (חלל האף), ובעיקר בצורת רקמה סחוסית וגמישה בקלות, אך חוזרת במהירות לרקמה אלסטית תקינה.
הקרום הרירי של דרכי הנשימה מרופד באפיתל ריסי מיוחד. רק באזורים מעטים הוא משתנה לצורה אחרת בהתאם לתפקודים אחרים של אזורים אלו, כמו למשל באזור הריח ובמקומות חילופי הגזים עצמם.
בכל דרכי הנשימה הריאתיות, שלושה אזורים מוזרים מושכים תשומת לב. מתוכם, הראשוני - חלל האף - משמש לאוויר הנתפס, שנבדק כאן לריח. המדור השני - הגרון - הוא מכשיר לבידוד דרכי הנשימה ממערכת העיכול בזמן מעבר תרדמת המזון דרך הלוע, להשמעת קולות ולבסוף להפקת זעזועים שיעול הפולטים ריר מדרכי הנשימה. החלק האחרון, הריאות, הוא איבר להחלפה ישירה של גזים.
בין חלל האף לגרון נמצא חלל הלוע המשותף למנגנון העיכול, ובין הגרון לריאה נמתחת קנה הנשימה, או קנה הנשימה. לפיכך, האוויר העובר משמש את האזורים המתרחבים המתוארים בשלושה כיוונים שונים: א) תפיסת הריחות, ב) מכשירים להשמעת קולות ולבסוף, ג) חילופי גזים, שהאחרון שבהם הוא העיקרי.