Транспорт веществ: замкнутая и незамкнутая системы, сердца позвоночных
Проследим кровь и гемолимфу по путям, сравним сосуды червя, насекомого и позвоночных и поймём, что «усложнение» не равно одной линейной лестнице видов.
Федеральная программа · базовый уровень · 8 класс
Строение и жизнедеятельность организма животного
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Значение транспорта и замкнутая система кольчатых червей
- Спинной, брюшной, кольцевые сосуды, капилляры и «ложные сердца» дождевого червя
- Незамкнутая система моллюсков и насекомых
- Сердце, сосуды и круги кровообращения позвоночных
- Практика: сравнение систем транспорта
Как это устроено
Крупный организм нуждается в транспорте: пища всасывается в одном месте, кислород поступает в другом, а клетки находятся далеко от обоих источников. У кольчатого червя кровь движется по спинному и брюшному сосудам, соединённым кольцевыми участками; сократительные кольцевые сосуды школьные схемы называют «ложными сердцами». Капилляры доставляют кровь близко к тканям, где происходит обмен.
В замкнутой системе кровь остаётся внутри сосудов; в незамкнутой гемолимфа после насоса выходит в полости, омывает органы и возвращается. У насекомых гемолимфа важна для переноса веществ и защитных функций, но кислород у многих видов доставляет трахейная система прямо к тканям. Большинство моллюсков имеют незамкнутую систему, однако головоногие — важное исключение с замкнутым кровообращением. Схему нельзя переносить с улитки на осьминога без оговорки.
У рыб кровь проходит через сердце и жабры в одном основном круге. У наземных позвоночных по мере эволюционного расхождения линий появились разные варианты двойного кровообращения и разделения камер сердца: у земноводных смешение крови возможно, у птиц и млекопитающих обычно четыре камеры и более полное разделение путей. Но современные группы — отдельные ветви, а не последовательные ступени превращения одной живущей рыбы в живущую птицу.
Название сосуда определяет направление относительно сердца: артерия идёт от сердца, вена — к нему. Лёгочная артерия несёт кровь к лёгким и относительно бедна кислородом; лёгочная вена возвращает обогащённую кислородом кровь. Поэтому правило «артерия всегда с кислородом» приводит к ошибке. Для практики удобно рисовать стрелки движения и подписывать содержимое конкретного участка отдельно.
Проследите маршрут одной условной порции крови у млекопитающего: правые отделы сердца → лёгочная артерия → сосуды лёгких → лёгочные вены → левые отделы сердца → сосуды тела → правые отделы. В лёгких и тканях обмениваются газы, но клетки тканей не «плавают в крови»: между стенкой капилляра и клеткой лежит межтканевая жидкость. У рыбы путь через жабры образует один основной круг, а у насекомого с трахеями гемолимфа обычно не выполняет такую же роль в доставке кислорода. Поэтому две схемы нельзя сравнивать по одному признаку «есть сердце».
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Транспорт веществ
Перемещение газов, питательных веществ, продуктов обмена и сигналов между частями многоклеточного организма.
Пример: У позвоночного кровь переносит кислород от органов дыхания к тканям.
- Кровь
Жидкая ткань с клетками или клеточными элементами и плазмой, циркулирующая по сосудам замкнутой кровеносной системы.
Пример: У дождевого червя кровь движется внутри сосудов, не выливаясь свободно в полость тела.
- Гемолимфа
Циркулирующая жидкость незамкнутой системы некоторых беспозвоночных, омывающая органы вне замкнутой сети сосудов.
Пример: У насекомого сердцеобразный спинной сосуд продвигает гемолимфу в полость тела.
Важно: У многих насекомых кислород главным образом доставляется трахеями, поэтому гемолимфа не эквивалентна крови позвоночных по всем функциям.
- Замкнутая кровеносная система
Система, в которой циркулирующая кровь остаётся в сети сосудов и обменивается веществами с тканями через их стенки и межклеточную среду.
Пример: У дождевого червя и позвоночных кровеносная система замкнута.
- Незамкнутая кровеносная система
Система, в которой циркулирующая гемолимфа выходит из сосудов или открытых трубок в полости и непосредственно омывает органы, затем возвращается к сердцу.
Пример: У большинства насекомых и многих моллюсков система незамкнута.
Важно: Среди моллюсков есть исключения: у головоногих кровеносная система замкнута.
- Сердце
Мышечный насос или группа сократительных структур, создающих движение циркулирующей жидкости.
Пример: У рыбы сердце перекачивает кровь к жабрам; у дождевого червя несколько кольцевых сосудов помогают перемещать кровь.
- Артерия и вена
Артерия проводит кровь от сердца, вена — к сердцу; их названия определяются направлением относительно сердца, а не содержанием кислорода.
Пример: Лёгочная артерия млекопитающего несёт кровь от сердца к лёгким, хотя она относительно бедна кислородом.
- Капилляр
Очень мелкий сосуд с тонкой стенкой, через которую происходит обмен веществ между кровью и окружающими тканями.
Пример: В капиллярах мышц кислород переходит из крови к клеткам.
- Круг кровообращения
Путь крови от сердца через сосуды определённой области тела обратно к сердцу.
Пример: У взрослого млекопитающего малый круг связан с лёгкими, большой — с остальными органами.
- «Ложные сердца» дождевого червя
Традиционное учебное название сократительных кольцевых сосудов, соединяющих спинной и брюшной сосуды; они помогают движению крови, но не являются точной копией сердца позвоночного.
Пример: На схеме дождевого червя можно отметить спинной, брюшной и несколько кольцевых сосудов.
- Межтканевая жидкость
Жидкость в пространствах между клетками тканей, через которую к клеткам поступают вещества из крови и в обратном направлении уходят продукты обмена; она не тождественна крови внутри сосудов.
Пример: Кислород проходит из капилляра мышцы через межтканевую жидкость к мышечным клеткам, а углекислый газ движется в обратном направлении.
Пример по шагам
На схеме сосуд идёт из сердца в лёгкие и несёт кровь с малым содержанием кислорода. Это вена или артерия?
- Смотрите направление: от сердца к органу — это артерия.
- Содержание кислорода не определяет название сосуда.
- Для млекопитающего такой путь соответствует лёгочной артерии малого круга.
Вывод: Это артерия, несмотря на относительно низкое содержание кислорода.
Практическая работа
Стрелочная модель трёх систем
- На готовых схемах дождевого червя, насекомого и млекопитающего отметьте насос, сосуды и область обмена веществ.
- Проведите стрелки движения циркулирующей жидкости и отдельно подпишите, где она покидает сосудистую сеть, если покидает.
- Для малого круга млекопитающего подпишите артерию и вену по направлению, затем проверьте содержание кислорода по отдельной легенде.
Что можно заключить: Сравнение по маршруту жидкости точнее, чем запоминание цвета и слова «сердце» без направления.
Безопасность: Используйте готовые схемы или препараты; не вскрывайте животных и не проводите опыты с собственной кровью.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.