فیلوژنی سیستم تنفسی مهره داران. فیلوژنی دستگاه تنفسی. فیلوژنی سیستم گردش خون آکوردات. فیلوژنی قوس های شاخه ای شریانی. ناهنجاری‌های قلب و اندام‌های گردش خون در انسان به‌طور Ontophylogenetic تعیین شده است

تبادل گازها یا تنفس در جذب اکسیژن از محیط (آب یا اتمسفر) توسط بدن و آزاد شدن دی اکسید کربن به محیط دوم به عنوان محصول نهایی فرآیند اکسیداتیو در بافت ها بیان می شود که به دلیل آن انرژی لازم برای زندگی آزاد می شود. اکسیژن به طرق مختلف توسط بدن درک می شود. آنها را می توان عمدتاً به صورت زیر مشخص کرد: 1) تنفس منتشر و 2) تنفس موضعی، یعنی توسط اندام های خاص.
تنفس منتشرشامل جذب اکسیژن و آزاد شدن دی اکسید کربن توسط کل سطح لایه بیرونی - تنفس پوست - و پوشش اپیتلیال لوله گوارش - تنفس روده ای است، یعنی بدون اندام هایی که مخصوص این کار هستند. این روش تبادل گاز مشخصه برخی از انواع جانوران چند سلولی اولیه مانند اسفنج ها، کولنترات ها و کرم های مسطح است و به دلیل نداشتن سیستم گردش خون است.
ناگفته نماند که تنفس پراکنده فقط در موجوداتی ذاتی است که حجم بدن آنها کوچک و سطح آن نسبتاً بزرگ است، زیرا مشخص است که حجم بدن به نسبت مکعب شعاع و سطح مربوطه افزایش می یابد. - فقط به مربع شعاع. در نتیجه، با حجم زیاد بدن، این روش تنفس ناکافی است.
با این حال، حتی با نسبت حجم به سطح کم و بیش مناسب، تنفس منتشر هنوز نمی‌تواند همیشه ارگانیسم‌ها را ارضا کند، زیرا هر چه فعالیت حیاتی با انرژی بیشتر آشکار شود، فرآیندهای اکسیداتیو شدیدتر در بدن باید رخ دهد.
با تظاهرات شدید زندگی، با وجود حجم کم بدن، باید سطح تماس آن را با محیط حاوی اکسیژن افزایش داد و وسایل مخصوصی را برای تسریع تهویه مجاری تنفسی افزایش داد. افزایش در منطقه تبادل گاز با توسعه: اندام های تنفسی خاص به دست می آید.
اندام های تنفسی ویژه به طور قابل توجهی در جزئیات ساختمان و مکان آنها در بدن متفاوت است. برای جانوران آبزی، چنین اندام هایی آبشش، برای حیوانات خشکی در بی مهرگان نای و در مهره داران ریه هستند.
تنفس آبششآبشش ها خارجی و داخلی هستند. آبشش های خارجی اولیه برآمدگی های ساده شاخه های پرز پوست هستند که به وفور با عروق مویرگی عرضه می شوند. در برخی موارد، عملکرد چنین آبشش‌هایی با تنفس منتشر تفاوت چندانی ندارد و تنها مرحله بالاتر آن است (شکل 332-A، 2). آنها معمولاً در نواحی قدامی بدن متمرکز می شوند.

آبشش های داخلی از چین های غشای مخاطی بخش اولیه لوله گوارش بین شکاف های آبشش تشکیل می شوند (شکل 246-25؛ 332-7). لایه پوست مجاور آنها شاخه های فراوانی را به شکل گلبرگ با تعداد زیادی رگ خونی مویرگی تشکیل می دهد. آبشش‌های داخلی اغلب با چین خاصی از پوست (اپرکولوم) پوشیده می‌شوند که حرکات نوسانی آن شرایط تبادل را بهبود می‌بخشد، جریان آب را افزایش می‌دهد و قسمت‌های استفاده شده را از بین می‌برد.
آبشش های داخلی مشخصه مهره داران آبزی است و عمل تبادل گاز در آنها با عبور بخش هایی از آب به شکاف های آبشش از طریق حفره دهان و حرکات آبشش پیچیده می شود. علاوه بر این، آبشش های آنها در گردش خون گنجانده شده است. هر قوس آبشش دارای عروق مخصوص به خود است، و بنابراین، در همان زمان، تمایز بالاتری از سیستم گردش خون حاصل می شود.

البته با روش های آبششی تبادل گاز می توان تنفس پوستی را نیز حفظ کرد، اما آنقدر ضعیف که به پس زمینه می رود.
هنگام توصیف اوروفارنکس دستگاه گوارش، قبلاً گفته شد که دستگاه آبشش نیز مشخصه برخی از بی مهرگان است، مانند همی‌کوردات‌ها و آکوردها.
تنفس ریوی-روش بسیار پیشرفته تبادل گاز که به راحتی به ارگانیسم های جانوران عظیم الجثه خدمت می کند. این ویژگی برای مهره داران زمینی است: دوزیستان (نه در حالت لاروی)، خزندگان، پرندگان و پستانداران. عمل تبادل گاز متمرکز در ریه ها توسط تعدادی از اندام ها با عملکردهای دیگر ملحق می شود که در نتیجه روش تنفسی ریوی مستلزم ایجاد مجموعه بسیار پیچیده ای از اندام ها است.
هنگام مقایسه انواع تنفس آبی و خشکی مهره داران، باید یک تفاوت آناتومیکی مهم را در نظر داشت. در طول تنفس آبشش، بخش‌هایی از آب یکی پس از دیگری وارد دهان ابتدایی می‌شود و از طریق شکاف‌های آبشش آزاد می‌شود، جایی که اکسیژن توسط عروق چین‌های آبشش از آن استخراج می‌شود. بنابراین، دستگاه تنفس آبشش مهره داران با یک ورودی و تعدادی دهانه خروج مشخص می شود. در طول تنفس ریوی، از همان روزنه ها برای ورود و خارج کردن هوا استفاده می شود. این ویژگی به طور طبیعی با نیاز به ورود و بیرون راندن بخش‌هایی از هوا برای تهویه سریع‌تر ناحیه تبادل گاز، یعنی با نیاز به انبساط و انقباض ریه‌ها همراه است.
می توان فرض کرد که اجداد دوردست و ابتدایی مهره داران دارای بافت عضلانی مستقل در دیواره های مثانه شنا بودند که به ریه تبدیل می شد. انقباضات دوره ای آن هوا را از حباب بیرون می راند و در نتیجه صاف شدن آن، به دلیل خاصیت ارتجاعی دیواره های حباب، بخش های تازه ای از هوا جمع می شود. بافت الاستیک همراه با بافت غضروفی همچنان به عنوان تکیه گاه در اندام های تنفسی غالب است.
متعاقباً با افزایش فعالیت حیاتی موجودات، این مکانیسم حرکات تنفسی ناقص شد. در تاریخ توسعه، نیرویی جایگزین شد که یا در حفره دهان و بخش قدامی نای (دوزیستان) یا در دیواره‌های سینه و حفره‌های شکمی (خزندگان، پستانداران) به شکل یک نیروی خاص متمرکز شده بود. بخشی از عضلات تنه (عضلات تنفسی) و در نهایت دیافراگم متمایز شده است. ریه از حرکات این ماهیچه ها اطاعت می کند، منبسط و منقبض می شود و خاصیت ارتجاعی لازم برای این کار را حفظ می کند و همچنین یک دستگاه عضلانی کوچک به عنوان یک وسیله کمکی.
تنفس پوستی آنقدر ناچیز می شود که نقش آن تقریباً به صفر می رسد.
تبادل گاز در ریه های مهره داران زمینی و همچنین در آبزیان از طریق سازماندهی گردش خون مجزا، تنفسی یا ریوی با سیستم گردش خون ارتباط نزدیکی دارد.
کاملاً واضح است که تغییرات ساختاری اصلی بدن در طی تنفس ریوی به موارد زیر منتهی می شود: 1) افزایش تماس ناحیه کار ریه ها با هوا و 2) ارتباط بسیار نزدیک و نه کمتر گسترده این. ناحیه ای با مویرگ های دیواره نازک گردش خون.
عملکرد دستگاه تنفس - عبور هوا به کانال های متعدد آن برای تبادل گاز - ماهیت ساخت آن را به شکل یک سیستم باز و شکاف لوله ها نشان می دهد. دیواره آنها در مقایسه با لوله نرم روده از مواد نگهدارنده سخت تری تشکیل شده است. در برخی نقاط به صورت بافت استخوانی (حفره بینی) و عمدتاً به صورت بافت غضروفی و ​​به راحتی قابل انعطاف، اما بافت کشسانی است که به سرعت به حالت طبیعی باز می گردد.
غشای مخاطی دستگاه تنفسی با اپیتلیوم مژک دار مخصوص پوشیده شده است. فقط در چند ناحیه به شکل متفاوتی مطابق با عملکردهای دیگر این نواحی، مانند در ناحیه بویایی و خود محل تبادل گاز، تغییر می کند.
در امتداد دستگاه تنفسی ریوی، سه ناحیه متمایز توجه را به خود جلب می کند. از این میان، اولیه، حفره بینی، برای دریافت هوا است که در اینجا برای بو بررسی می شود. بخش دوم، حنجره، وسیله ای است برای جداسازی مجاری تنفسی از دستگاه گوارش هنگام عبور کمای غذایی از حلق، برای ایجاد صداها و در نهایت برای تولید شوک های سرفه که مخاط را از مجرای تنفسی خارج می کند. آخرین بخش، ریه ها، نشان دهنده اندام تبادل مستقیم گازها است.
بین حفره بینی و حنجره حفره حلقی است که با دستگاه گوارش مشترک است و بین حنجره و ریه نای یا نای کشیده می شود. بنابراین، هوای عبوری توسط بخش های منبسط توصیف شده در سه جهت مختلف استفاده می شود: الف) درک بوها، ب) دستگاه هایی برای ایجاد صدا و در نهایت ج) تبادل گاز که آخرین مورد اصلی است.

ترکیب تشریحی، ترتیب ترتیب دستگاه تنفس، عملکردها و ارتباط با سایر سیستم ها و دستگاه ها.

اصول آناتومی عملکردی دستگاه تنفسی؛

مراحل فیلوژنی

آنتوژنز اندام های تنفسی

دستگاه تنفسی فوقانی، ویژگی های خاص آنها

دستگاه تنفسی تحتانی، ویژگی های خاص آنها

اندام های تنفسی، ویژگی های خاص آنها

I. ترکیب تشریحی، ترتیب آرایش دستگاه تنفسی، عملکردها و ارتباط با سایر سیستم ها و دستگاه ها

دستگاه کمک کننده تنفس:

دستگاه تنفسی (راه های هواییحرکت هوای اجباری (همرفت) در آنها رخ می دهد: فوقانی (بینی و حفره بینی، نازوفارنکس)، پایین (حنجره، نای، برونش)، اندام های تنفسی (ریه ها)، حرکت هوای غیرفعال در آنها رخ می دهد (نشر)).

اندام های حرکتی تنفسی(دستگاه اسکلتی عضلانی قفسه سینه، ماهیچه های تنفسی (عضلات دیواره قفسه سینه)، دیافراگم و عضلات شکمی، تشکیلات عصبی عروقی قفسه سینه و دیواره های شکم)

بینی خارجی (nasus externus) در برخی از حیوانات در طول به اصطلاح حرکات بو دادن (خرگوش) تحرک قابل توجهی از خود نشان می دهد. در کیسه‌داران، سوراخ‌های بینی به شدت به عقب، به بالای سر منتقل می‌شوند و ممکن است جفت نشده باشند (دلفین‌ها). حفره بینی تا حد زیادی کوتاه شده است. آنها همچنین دارای یک جفت کیسه عضلانی با هدف نامشخص در زیر پوست در طرفین حفره بینی هستند. بینی نرم - یک دیورتیکول بینی. اعتقاد بر این است که این بقایای یک سازند بسیار توسعه یافته است که در میان بستگان اسب (به دنبال نمونه تاپیر) برای حمایت از پروبوسیس خدمت می کند.

در حیوانات با گردن کوتاه، نای کوتاه، پهن و دارای تعداد کمی حلقه است (سیاهان، یاس بنفش) و برعکس، در حیوانات با گردن بلند بلند است و تعداد حلقه‌ها بسیار زیاد است. زرافه تعداد آنها به 100 نزدیک می شود).

در حیواناتی که سبک زندگی فعالی دارند، ریه‌ها توسعه یافته‌تر هستند (به عنوان مثال، ریه‌ها در یوزپلنگ بسیار توسعه یافته است، حیوانی بسیار سریع که می‌تواند تا 105 کیلومتر در 1 ساعت بدود.

II. اصول آناتومی عملکردی دستگاه تنفسی؛

1). دو کانال در ریه ها تشکیل می شود: آیرودینامیک و همودینامیک.

2). منطقه بزرگی از تماس بین هوا و عروق خونی وجود دارد.

3). بستر عروقی ریه ها یک دایره خاص و کوچک از گردش خون را تشکیل می دهد.

4). وجود بافت الاستیک در ریه ها؛

5). پوشش مجاری هوایی با اپیتلیوم مژگانی؛

6). تشکیل اندام های حرکتی تنفسی و حرکات تنفسی

III. مراحل فیلوژنی

تحولات فیلوژنتیکی دستگاه تنفسی (مراحل فیلوژنز):

1) تنفس منتشر (بدون اندام های تنفسی خاص در غیاب سیستم عروقی).

2) تنفس پوستی.

3) تنفس روده ای (نمونه اولیه دستگاه تنفسی).

4) تنفس آبشش.

5) تنفس آبششی-ریوی (مخلوط) (در ماهی های ریه، مثانه شنا از دیواره شکمی حلق، در استخوان های استخوانی، از دیواره پشتی گسترش می یابد و به عنوان ریه های اولیه عمل می کند).

6) تنفس ریوی

تنفس پوستی:تبادل گاز با انتشار اکسیژن و دی اکسید کربن (در جهت محیطی با فشار جزئی کمتر گازهای مربوطه) بین رگ های خونی تامین کننده پوشش و محیط خارجی اتفاق می افتد.

آبششآنها چین های غشای مخاطی هستند که به مجرای شکاف های آبشش آویزان می شوند و به طور قابل توجهی سطح کل تبادل گاز را افزایش می دهند. آبشش‌ها خون را از شریان‌های آبشش آوران دریافت می‌کنند که به مویرگ‌های آبشش تجزیه می‌شوند. وجود شبکه مویرگی آبشش مهم ترین نشانه ایجاد تنفس واقعی آبشش است.

بعضی از این ماهی ها جذب اکسیژناز قسمت بلعیده شده هوا در ناحیه روده میانی رخ می دهد.

مثانه شنادر بیشتر ماهیان استخوانی که جزء زیرطبقه پرتو پرتو هستند، نقش خود را به عنوان اندام تنفسی از دست داده و یک دستگاه هیدرواستاتیک است که شناوری ماهی را تنظیم می کند. با این حال، در ماهی‌های باله پرتوی اولیه‌تر (گانوئیدهای استخوانی، برخی از گونه‌های استخوانی)، مثانه شنا همچنان به عنوان اندام تنفس هوا مورد استفاده قرار می‌گیرد.

واقعی ریه هادر دسترس

واقعی ریه هادر دسترس در ماهی ریه و ماهی چند باله(در اکثر گونه ها ریه ها جفت هستند، اما در سراتود استرالیایی جفت نشده است). ریه ها با مثانه شنا با حفظ ارتباط نسبتاً گسترده ای با دستگاه گوارش از طریق شکاف حنجره، که از پایین به سمت پشت حلق باز می شود و با خون فراوان، متفاوت است. در دیواره‌های ریه مویرگ‌های متعددی وجود دارد که برای تبادل گاز بین خون و هوایی که ریه‌ها را پر می‌کند، استفاده می‌کنند. مویرگ های ریوی خون را از شریان های ریوی دریافت می کنند که از جفت چهارم شریان های شاخه ای وابران شروع می شود. خون غنی شده با اکسیژن در ریه ها از طریق سیاهرگ های ریوی به قلب (یا به ورید کبدی) باز می گردد. این گردش خون اضافی ریوی (یا ریوی) بسیار مشخصه ریه ها است.

IV. آنتوژنز اندام های تنفسی

توسعه بینی خارجی و حفره بینی با رشد استخوان های جمجمه، حفره دهان و اندام های بویایی همراه است. حنجره، نای، برونش ها بیرون زدگی دیواره شکمی بخش حلقی پیش روده هستند که به شکل لوله ای در جلوی قسمت قدامی روده تنه قرار دارد. در هفته چهارم، انتهای پایینی این رشد به دو کیسه نامتقارن تقسیم می شود - درد ریه های آینده. از قسمت پروگزیمال رویش، اپیتلیوم غشای مخاطی حنجره، از قسمت دیستال - نای، از سمت راست و چپ کیسه های نامتقارن - اپیتلیوم برونش ها و ریه ها تشکیل می شود. در طول فرآیند رشد، جوانه های ریه در هفته ششم رشد داخل رحمی به حفره قفسه سینه در حال رشد می رسند. در هفته پنجم کل یا حفره ثانویه بدن به دو حفره پلور و یک حفره پریکارد تقسیم می شود که توسط دیافراگم حاصل از حفره شکمی جدا می شود. از لایه احشایی مزودرم شکمی - splanchnopleura که حفره اولیه بدن را در سمت داخلی محدود می کند - پلور احشایی تشکیل می شود. لایه جداری مزودرم شکمی سوماتوپلور است. باعث ایجاد پلور جداری می شود. یک حفره پلور بین هر دو لایه تشکیل می شود. بنابراین، از اندودرم روده اولیه، اپیتلیوم و غدد حنجره، نای، درخت برونش و آلوئول رشد می کنند. مزانشیم احاطه کننده اندام های تنفسی در حال رشد به بافت همبند، غضروف، ماهیچه ها، رگ های خونی و پلور تبدیل می شود. در هفته چهارم، ضخیم شدن مزانشیم در اطراف رشد حنجره-نای ظاهر می شود، که در آن از قبل می توان ضخیم شدن غضروف و عضلات حنجره را تشخیص داد. غضروف های حنجره از قوس های شاخه ای II - III رشد می کنند. در ضخامت چین غشای مخاطی، واقع در جلوی ورودی حنجره، اپی گلوت تشکیل می شود. به دنبال اسکلت حنجره، دیواره های آن، چین های صوتی و چین های دهلیز و بطن های حنجره تشکیل می شود. ماهیچه های حنجره از اسفنکتر عضلانی مشترک 499.1 که روده حلق را در خارج از غضروف ها احاطه کرده است، ایجاد می شود. در هفته پنجم، پایه های نایژه های لوبار به صورت سه برآمدگی در سمت راست و دو رویش در سمت چپ ظاهر می شوند. برآمدگی های اولیه (جوانه ها) به موارد ثانویه تقسیم می شوند و 10 برونش سگمنتال در هر طرف ایجاد می کنند که در انتهای آنها برآمدگی های جدید تقسیم کننده نیز ظاهر می شوند. این در ماه های دوم تا چهارم رشد ادامه می یابد و در نتیجه درخت برونش تشکیل می شود. از ماه چهارم تا ششم زندگی داخل رحمی، برونشیول ها تشکیل می شوند و از ششم تا نهم - مجاری آلوئولی و کیسه های آلوئولی. تا زمانی که کودک متولد می شود، انشعاب درخت برونش و آلوئولی ریه به 18 راسته می رسد.

جانوران آبزی یک دستگاه آبشش دارند که از مشتقات کیسه های حلق است. شکاف های آبشش در همه مهره داران ایجاد می شود، اما در زمینی ها فقط در دوره جنینی وجود دارند (به توسعه جمجمه مراجعه کنید). علاوه بر دستگاه آبشش، اندام‌های تنفسی علاوه بر این شامل دستگاه‌های اپی برانشیال و لابیرنتی هستند که نمایانگر فرورفتگی‌های حلق هستند که در زیر پوست پشت قرار دارند. بسیاری از ماهی ها علاوه بر تنفس آبشش، تنفس روده ای نیز دارند. هنگامی که هوا بلعیده می شود، رگ های خونی روده اکسیژن را جذب می کنند. در دوزیستان، پوست به عنوان یک اندام تنفسی اضافی نیز عمل می کند. اندام های جانبی شامل مثانه شنا است که با مری ارتباط برقرار می کند. ریه‌ها از مثانه‌های شنای چند حفره‌ای جفتی گرفته می‌شوند، شبیه به مثانه‌هایی که در ماهی ریه و ماهی گانوئید یافت می‌شوند. این مثانه ها نیز مانند ریه ها از 4 شریان آبششی خون تامین می شوند. بنابراین، مثانه شنا در ابتدا از یک اندام تنفسی اضافی در حیوانات آبزی به اندام اصلی تنفسی در حیوانات خشکی تبدیل شد.

تکامل ریه ها در این واقعیت نهفته است که در یک مثانه ساده، پارتیشن ها و حفره های متعددی به نظر می رسد که سطح عروقی و اپیتلیال را افزایش می دهد که با هوا در تماس است. ریه ها در سال 1974 در بزرگترین ماهی آمازون، آراپایما، کشف شد که کاملاً تنفسی ریوی است. او فقط در 9 روز اول زندگی تنفس آبشش دارد. ریه های اسفنجی شکل به رگ های خونی و ورید کاردینال دمی متصل هستند. خون از ریه ها وارد سیاهرگ کاردینال خلفی چپ بزرگ می شود. دریچه ورید کبدی جریان خون را تنظیم می کند تا قلب با خون شریانی تامین شود.

این داده ها نشان می دهد که حیوانات آبزی پایین همه اشکال انتقالی از تنفس آبی به خشکی را دارند: آبشش ها، کیسه های تنفسی، ریه ها. در دوزیستان و خزندگان، ریه ها هنوز رشد ضعیفی دارند، زیرا آنها تعداد کمی آلوئول دارند.

در پرندگان، ریه ها ضعیف است و در قسمت پشتی حفره قفسه سینه قرار دارد و با پلور پوشیده نشده است. برونش ها با کیسه های هوایی واقع در زیر پوست ارتباط برقرار می کنند. در حین پرواز پرنده به دلیل فشرده شدن کیسه های هوا توسط بال ها، تهویه خودکار ریه ها و کیسه های هوایی اتفاق می افتد. تفاوت قابل توجهی بین ریه های پرندگان و ریه های پستانداران این است که راه های هوایی پرندگان کورکورانه مانند پستانداران به آلوئول ها ختم نمی شود، بلکه با مویرگ های هوای آناستوموز کننده ختم می شود.

در تمام پستانداران، ریه ها علاوه بر این، برونش های انشعابی ایجاد می کنند که با آلوئول ها ارتباط برقرار می کنند. فقط مجاری آلوئولی نشان دهنده باقیمانده حفره ریوی دوزیستان و خزندگان است. در پستانداران، علاوه بر تشکیل لوب ها و قطعات، جدا شدن دستگاه تنفسی مرکزی و قسمت آلوئولی در ریه ها اتفاق افتاد. آلوئول ها به ویژه به طور قابل توجهی رشد می کنند. به عنوان مثال، مساحت آلوئول ها در گربه 7 متر مربع و در اسب 500 متر مربع است.

بی مهرگان پایین اندام تنفسی خاصی ندارند؛ تبادل گاز از طریق پوشش - تنفس منتشر انجام می شود. متابولیسم انرژی چنین حیواناتی با شدت کم مشخص می شود. بسیاری از بی مهرگان سازگاری هایی ایجاد می کنند که سطح تنفسی را در قالب اندام های تنفسی تخصصی محلی افزایش می دهد. در اشکال آبی، اندام های تنفسی توسط آبشش ها، در اشکال زمینی - توسط ریه ها و نای.بسیاری از گونه ها به طور همزمان تنفس منتشر را حفظ می کنند.

عملکرد اندام های تنفسی در آکوردهای تحتانی ( نیزه) قسمت قدامی لوله روده را می گیرد. دیواره حلق دارای 100-150 جفت دهانه یا شکاف آبشش است. اندام های تنفسی سپتوم های بین شاخه ای هستند که حاوی رگ های خونی هستند - شریان های شاخه ای. آب با عبور از شکاف های آبشش، پارتیشن های نام برده شده را شسته و اکسیژن از طریق دیواره رگ ها پخش می شود. از آنجایی که شریان های آبششی نیزه به مویرگ ها منشعب نمی شوند، سطح کل که اکسیژن از طریق آن وارد می شود کوچک است و فرآیندهای اکسیداتیو در سطح پایینی اتفاق می افتد. بر این اساس، لنسلت یک سبک زندگی بی تحرک و منفعل را هدایت می کند.

تغییرات پیشرونده در سیستم تنفسی در ماهی شامل ظهور سپتوم های بین شاخه ای از رویش های متعدد اپیتلیال - رشته های آبشش است. شریان های آبششی ماهی، بر خلاف لنسلت، شبکه متراکمی از مویرگ ها را در رشته های آبشش تشکیل می دهند. شکاف آبشش در ماهی با بیرون زدگی دیواره حلق ایجاد می شود. در ماهیان باله دار، همراه با آبشش، اندام هایی برای استفاده از اکسیژن اتمسفر ظاهر می شوند. اندام تنفسی اضافی آنها مثانه شنا است، که یک برآمدگی کیسه مانند جفتی از سمت شکمی حلق است که دیواره های آن سرشار از رگ های خونی است. مثانه توسط یک محفظه پهن کوتاه به حلق متصل می شود.

دوزیستان توانایی زندگی در شرایط زمینی را دارند که منجر به توسعه بیشتر اندام های تنفسی جوی به شکل ریه و پوست شده است. ریه های دوزیستان همولوگ با مثانه شنای ماهی های باله دار است. آنها دو کیسه هستند که توسط یک اتاقک کوچک حنجره-نای به حلق متصل می شوند.به طور معمول دیواره های کیسه های ریوی صاف و با پارتیشن های کوچک و ناحیه تنفسی کوچک است. \. راه های هوایی به خوبی تمایز ندارند. به دلیل رشد ناکافی ریه ها، اندام اصلی تنفسی پوست است که حاوی تعداد زیادی رگ خونی کوچک - مویرگ است.

چرم خزندگانتنفس قطع می شود زیرا فلس های شاخی ضخیم که خزندگان را از خشک شدن محافظت می کند از تبادل گاز جلوگیری می کند و ریه ها عضو اصلی تنفسی می شوند. سطح تنفسی کیسه های ریه به دلیل ظاهر شدن تعداد زیادی پارتیشن شاخه ای که در آن رگ های خونی عبور می کنند روی دیواره های آنها به شدت افزایش می یابد.

در همان زمان، خزندگان تغییرات پیشرونده ای را در راه های هوایی خود تجربه می کنند. حلقه های غضروفی در نای تشکیل می شوند و تقسیم می شوند و دو نایژه ایجاد می کنند. تشکیل برونش های داخل ریوی شروع می شود. پارتیشن های بزرگ منفرد به عمق حفره ریه بیرون زده و تنها ورودی مرکزی باریک را آزاد می گذارند. لبه های انتهایی تیغه ها با اپیتلیوم مژکدار پوشیده شده است و غضروف در بزرگترین آنها ظاهر می شود. در نتیجه، دیواره های برونش های داخل ریوی تشکیل می شود.

پستانداران ریه هایی با پیچیده ترین ساختار دارند. نوع درخت مانند انشعاب برونش ها مشخص است. برونش اصلی به تعداد نسبتاً زیادی برونش های ثانویه تقسیم می شود که به نوبه خود به نایژه های کوچکتر از مرتبه 3 تجزیه می شوند و دومی باعث ایجاد برونش های کوچک متعدد از مرتبه 4 و غیره می شود و در نهایت وجود دارد. لوله های دیواره نازک - برونشیول ها. در انتهای برونشیول ها وزیکول های کوچکی وجود دارد که با اپیتلیوم یا آلوئول پوشانده شده اند. دیواره‌های هر آلوئول با شبکه‌ای متراکم از مویرگ‌ها در هم تنیده شده‌اند که در آن تبادل گاز اتفاق می‌افتد. تعداد آلوئول ها به تعداد زیادی می رسد، به همین دلیل سطح تنفسی به طور چشمگیری افزایش می یابد.

بنابراین، جهت اصلی تکامل سیستم تنفسی افزایش سطح تنفسی و جداسازی راه های هوایی است.

(56) Zn بیوژنتیک. F. Muller هنگام مطالعه فیلوژنی سخت پوستان به شباهت برخی از اشکال مدرن لارو با اشکال اجداد منقرض شده آنها توجه کرد. بر اساس این مشاهدات، او به این نتیجه رسید که سخت پوستان زنده در جنین زایی به نظر می رسد مسیری را که در توسعه تاریخی اجداد خود طی کرده اند تکرار می کنند. به گفته F. Muller، دگرگونی های رشد فردی در تکامل، با افزودن مراحل جدید به رشد والدین رخ می دهد. تکرار چندین ویژگی در انتوژنز فرزندان. اجداد با تجمع چنین پسوندهایی توضیح داده می شود.

E. Haeckel قانون اساسی بیوژنتیک را تدوین کرد که بر اساس آن انتوژن تکرار کوتاه و سریع فیلوژنی است.

نمونه هایی از خلاصه سازی به عنوان مدرکی برای اعتبار قانون بیوژنتیک استفاده می شود. آنها عبارتند از تکرار ساختار اندام های اجداد بالغ در مراحل خاصی از رشد فردی فرزندان. بنابراین، در جنین زایی پرندگان و پستانداران، شکاف های آبشش و تشکیلات اسکلتی و عروق خونی مربوطه ایجاد می شود. بسیاری از خصوصیات دوزیستان آنوران لارو با دوزیستان دم بالغ مطابقت دارد. در جنین زایی انسان، اپیدرم پوست ابتدا با یک اپیتلیوم استوانه ای تک لایه، سپس چند لایه غیرکراتینه کننده، چند لایه ضعیف کراتینه کننده و در نهایت، اپیتلیوم کراتینه کننده معمولی نشان داده می شود. انواع مربوط به اپیتلیوم در آکوردهای بالغ - نیزه، ماهی استخوانی، دوزیستان دم دار یافت می شود.

به گفته E. Haeckel، شخصیت های جدید با اهمیت تکاملی در بزرگسالی ظاهر می شوند. همانطور که سازماندهی اشکال بالغ پیچیده تر می شود، رشد جنینی به دلیل گنجاندن مراحل اضافی طولانی تر می شود.

خصوصیات اشکال اجدادی که در انتوژنز فرزندان تکرار می شود توسط E. Haeckel پالینژنز نامیده شد. نقض قانون بیوژنتیک به تغییراتی بستگی دارد که اهمیت تکاملی ندارند که در طی رشد فردی تحت تأثیر شرایط خارجی ایجاد می شوند. آنها ممکن است شامل تغییر در فرآیندهای رشد جنینی در زمان (هتروکرونی) و در فضا (هتروتوپی) باشند. E. Haeckel اختلالات ناشی از سازگاری جنین با شرایط رشد را coenogenesis نامید. نمونه ای از هتروکرونی، تشکیل زودتر سیستم عصبی و تاخیر در تشکیل سیستم تولید مثل در مهره داران و انسان های بالاتر نسبت به مهره داران پایین تر است، هتروتوپی - تشکیل ریه ها، که اصلاح جفت آبشش خلفی است. کیسه های واقع در طرفین روده، در سمت شکمی آن، سنوژنز - آمنیون، کوریون، آلانتویس جنین مهره داران زمینی.

بر اساس قانون بیوژنتیک، E. Haeckel فرضیه فیلوژنز موجودات چند سلولی را ارائه کرد. مراحل دریاها، بلاستئا، گاستریا توسعه تاریخی، به نظر وی، در انتوژنز حیوانات چند سلولی به عنوان مراحل مورولا، بلاستولا، گاسترولا خلاصه می شود.

نظریه فیلمبریوژنز. آثار A.N. Severtsov برای آشکار کردن ارتباط بین انتوژنز و فیلوژنی از اهمیت تعیین کننده ای برخوردار است. به گفته A.N. Severtsov، منبع تحولات فیلوژنتیکی تغییراتی است که در مراحل اولیه آنتوژنز رخ می دهد، و نه در اشکال بالغ. اگر منجر به ایجاد صفاتی شود که در بزرگسالی مفید است و به ارث می رسد، از نسلی به نسل دیگر منتقل می شود و ثابت می شود. چنین شخصیت هایی در فیلوژنی گروه مربوطه از موجودات گنجانده شده است. تغییرات جنینی که متعاقباً در ساختار اشکال بالغ منعکس می شود و دارای اهمیت تکاملی است، فیلمبریوژنز نامیده می شود که بر سه نوع است.

جنین زایی می تواند با گنجاندن یک مرحله اضافی به مراحل موجود بدون تحریف مرحله دوم (آنابولیا) تغییر کند یا روند جنین زایی در قسمت میانی آن مختل شود (انحراف). انحراف از روند طبیعی رشد در ابتدای جنین زایی آرالاکسیس نامیده می شود.

همانطور که می بینید، قانون بیوژنتیک با تغییر در انتوژنز مطابق با نوع آنابولیک ارضا می شود. در این مورد، رشد جنینی اساساً مجموعه ای از خلاصه سازی های متوالی است. در مورد انحراف، خلاصه ها مشاهده می شود، اما به میزان محدود، و در آرالاکسیس وجود ندارند.

طبق تئوری فیلمبریوژنز، تغییرات در مراحل اولیه رشد فردی اساس دگرگونی های فیلوژنتیکی اندام ها را تشکیل می دهد. بنابراین، هستی زایی نه تنها سیر تکامل ارگانیسم های یک گونه خاص را منعکس می کند، بلکه با دستخوش تغییرات، بر روند توسعه تاریخی گروه خاصی از حیوانات تأثیر می گذارد. از مطالب فوق چنین استنباط می شود که به نوعی می توان فیلوژنی را عامل آنتوژنز دانست (E. Haeckel). در عین حال، تا زمانی که تغییرات تکاملی قابل توجهی در ساختار اندام ها در بزرگسالی با تغییر جنین زایی این اندام ها رخ می دهد، فیلوژنی تابعی از آنتوژنز است (A. N. Severtsov).

(59) مفهوم نژادها و وحدت گونه ای مردم.بشریت مدرن به یک گونه تعلق دارد، هومو ساپینس. این با تولد فرزندان بارور و کامل در تلاقی بین نمایندگان گروه های قومی جغرافیایی جمعیت ثابت می شود که در برخی ویژگی ها به شدت متفاوت است. وحدت گونه ای افراد مبتنی بر بازتولید سه ویژگی اصلی جنس Homo است - وضعیت بدن عمودی، یک نوع چنگ زدن از اندام فوقانی، عملکرد گفتار و تفکر توسعه یافته. ویژگی های نام برده شده نقش اصلی را در تضمین بقا و رشد همه انسان سانان ایفا می کند. ویژگی های ساختاری سیستم اسکلتی عضلانی و مغز، که وضعیت ایستاده، فعالیت ابزار و جامعه پذیری به آنها بستگی دارد، محافظه کاری قابل توجهی دارد. نمایندگان گروه های قومی-جغرافیایی مختلف با پتانسیل فکری یکسان مشخص می شوند. در عین حال، Homo sapiens یک گونه شدیدا چندگانه است که در حضور سه نژاد "بزرگ" مردم و تعدادی گروه کوچکتر ظاهر می شود که عمدتاً در مجموعه ای از ویژگی های خارجی متفاوت است.

نژادهای "بزرگ" قفقازوئید (اوراسیا)، استرالیا-نگروید (استوایی) و مغولوئید (آسیایی-آمریکایی) وجود دارد.

قفقازی ها پوست روشن یا تیره، موهای صاف یا مواج، موهای صورت توسعه یافته، بینی باریک بیرون زده و لب های نازک دارند. مغولوئیدها با پوست روشن یا تیره، موهای صاف و اغلب درشت، صورت صاف با گونه های برجسته، شکل چشمی مورب، پلک سوم (اپیکانتوس) مشخص و پهنای متوسط ​​بینی و لب ها متمایز می شوند. استرالو-نگرویدها دارای پوست تیره، موهای مجعد، پشمی یا مواج، لب های ضخیم، بینی پهن و کمی بیرون زده، با سوراخ های بینی عرضی هستند. نمایندگان نژادهای مختلف در برخی ویژگی های فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی متفاوت هستند. بنابراین، متابولیسم پایه سیاه پوستان و بسیاری از مردمان دیگر منطقه استوایی کمتر از متابولیسم اروپایی ها است. در دومی، محتوای کلسترول در پلاسمای خون به 4.64 میلی مول در لیتر می رسد، در حالی که در اولی 3.48 میلی مول در لیتر است.

اشتراک ویژگی های اساسی انسان و خط اصلی توسعه تاریخی، سودمندی فرزندان در ازدواج های بین نژادی نشان می دهد که تقسیم به نژادها به مراحل نسبتاً پیشرفته تکامل انسان ها اشاره دارد. بر اساس داده های بیوشیمیایی و انسان شناسی مقایسه ای، فرض می شود که نژادهای مغولوئید و قفقازی-نگروید در ابتدا در بشریت متمایز بودند. بعدها، اوراسیا و استرالیا-نگروید از این دومی پدید آمدند. این وقایع ظاهراً در مرحله گذار از دیرینه انسان دوستانه به نئوآنتروپ ها رخ داده است.

قبل از دوران اکتشافات بزرگ جغرافیایی، نژادهای "بزرگ" با یک سکونتگاه خاص در سراسر سیاره مشخص می شدند. نمایندگان نژاد مغولوئید در شمال، مرکز، شرق و جنوب شرق آسیا، شمال و جنوب آمریکا، نژاد استرالیایی-نگروید در دنیای قدیم در جنوب استوایی سرطان، نژاد قفقازی در اروپا، شمال آفریقا قرار داشتند. ، آسیای غربی و شمال هند. بسیاری از ویژگی‌های نژادی در آن بخش از Ecumene که در آن نژادها در طی هزاران سال شکل گرفته و زندگی می‌کردند، سازگاری مناسبی دارند. اینها شامل رنگدانه پوست و موهای پشمی نگرویدها (افزایش سطح تابش خورشیدی)، اندازه بزرگ حفره بینی قفقازی ها (اثر هوای خنک در زمستان)، اپیکانتوس، شکاف کف دستی باریک، رسوب عجیب بافت چربی است. روی صورت مغولوئیدها (محافظت از چشم در برابر باد، گرد و غبار، نور خورشید منعکس شده از برف و از هیپوترمی بافت های صورت). می توان فرض کرد که تشکیل مجتمع های نژادی از ویژگی ها تحت تأثیر انتخاب طبیعی رخ داده است. در عین حال، باید از درک ساده از ماهیت تطبیقی ​​چنین مجتمع هایی به طور کلی اجتناب شود. برخی از ویژگی های موجود در مجموعه نژادی می تواند به دلیل تنوع همبستگی ظاهر شود. بنابراین، نقش اصلی در توسعه صورت صاف مغولوئیدها ظاهراً توسط تغییرات اولیه در دستگاه جونده و ساختار کلی اسکلت صورت ایفا می شود. در شناسایی انواع و گروه های مورفولوژیکی مختلف در نژادهای "بزرگ"، تلاقی، تولید مثل طولانی مدت در جمعیتی با درجه بالایی از ارتباط ژنتیکی، و در رابطه با مردمان واقع در حومه Oikumene، رانش ژنتیکی می تواند نقش بازی کن.

(60) دکترین بیوسفر.اصطلاح "زیست کره" توسط زمین شناس استرالیایی E. Suess در سال 1875 برای تعیین پوسته خاصی از زمین که توسط مجموعه ای از موجودات زنده تشکیل شده است، معرفی شد که با مفهوم بیولوژیکی زیست کره مطابقت دارد. به این معنا، این اصطلاح توسط تعدادی از محققان در حال حاضر استفاده می شود.

ایده تأثیر گسترده حیات بر فرآیندهای طبیعی توسط V.V. Dokuchaev فرموله شد که وابستگی فرآیند تشکیل خاک را نه تنها به آب و هوا، بلکه بر تأثیر ترکیبی موجودات گیاهی و جانوری نشان داد.

V.I. Vernadsky این جهت را توسعه داد و دکترین بیوسفر را به عنوان یک سیستم جهانی سیاره ما توسعه داد که در آن مسیر اصلی تحولات ژئوشیمیایی و انرژی توسط ماده زنده تعیین می شود. او مفهوم بیوسفر را نه تنها به خود موجودات، بلکه به زیستگاه آنها نیز تعمیم داد و بدین وسیله به مفهوم بیوسفر معنای بیوژئوشیمیایی داد. بیشتر پدیده هایی که ظاهر زمین را در مقیاس زمانی زمین شناسی تغییر می دهند قبلاً صرفاً فیزیکی، شیمیایی یا فیزیکوشیمیایی در نظر گرفته می شدند (فرسایش، انحلال، رسوب، هوازدگی سنگ ها و غیره). V.I. Vernadsky دکترین نقش زمین شناسی موجودات زنده را ایجاد کرد و نشان داد که فعالیت دومی مهمترین عامل در تبدیل پوسته های معدنی سیاره است.

نام V.I. Vernadsky همچنین با شکل گیری مفهوم اجتماعی و اقتصادی زیست کره همراه است و منعکس کننده تبدیل آن در مرحله خاصی از تکامل به نووسفر (به فصل 10) در نتیجه فعالیت های انسانی است که نقش آن را به دست می آورد. یک نیروی زمین شناسی مستقل با در نظر گرفتن اصل سیستمی سازماندهی بیوسفر و همچنین این واقعیت که عملکرد آن بر اساس چرخه های ماده و انرژی است، علم مدرن مفاهیم بیوشیمیایی، ترمودینامیکی، بیوژئوسنوزی، سایبرنتیکی زیست کره را فرموله کرده است.

بیوسفر پوسته ای از زمین است که موجودات زنده در آن زندگی می کنند و به طور فعال تغییر شکل می دهند. به گفته وی.آی.ورنادسکی، زیست کره پوسته ای است که در گذشته در آن حیات وجود داشته یا وجود داشته است و در معرض موجودات زنده بوده یا می باشد. این شامل: 1) ماده زنده تشکیل شده توسط مجموعه ای از موجودات. 2) یک ماده بیوژنیک که در طول زندگی موجودات زنده (گازهای اتمسفر، زغال سنگ، نفت، شیل، سنگ آهک و غیره) ایجاد و پردازش می شود. 3) ماده بی اثر که بدون مشارکت موجودات زنده (محصولات فعالیت تکتونیکی، شهاب سنگ ها) تشکیل می شود. 4) ماده بیواینرت که نتیجه مشترک فعالیت حیاتی موجودات و فرآیندهای زیست زایی (خاک) است.

ساختار و توابع b/s.بیوسفر یک سیستم چند سطحی است که شامل زیرسیستم هایی با درجات مختلف پیچیدگی است. مرزهای بیوسفر توسط ناحیه توزیع موجودات در جو، هیدروسفر و لیتوسفر تعیین می شود. مرز بالایی بیوسفر از ارتفاع تقریبی 20 کیلومتری می گذرد. بنابراین، موجودات زنده در تروپوسفر و در لایه های زیرین استراتوسفر مستقر می شوند. عامل محدود کننده استقرار در این محیط افزایش شدت تابش فرابنفش با افزایش ارتفاع است. تقریباً تمام موجودات زنده ای که به بالای لایه اوزون جو نفوذ می کنند می میرند. بیوسفر تا اعماق تمام اقیانوس های جهان به داخل هیدروسفر نفوذ می کند که کشف موجودات زنده و رسوبات آلی تا عمق 10-11 کیلومتری آن را تأیید می کند. در لیتوسفر، منطقه توزیع حیات تا حد زیادی توسط سطح نفوذ آب مایع تعیین می شود - موجودات زنده تا عمق تقریبا 7.5 کیلومتری یافت می شوند.

جو.این پوسته عمدتاً از نیتروژن و اکسیژن تشکیل شده است. در غلظت های کمتر حاوی دی اکسید کربن و ازن است. وضعیت جو تأثیر زیادی بر فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و به ویژه بیولوژیکی روی سطح زمین و محیط آبی دارد. بیشترین اهمیت برای بیولوژیکی

فرآیندها عبارتند از: اکسیژن اتمسفر، که برای تنفس موجودات و کانی سازی مواد آلی مرده استفاده می شود، دی اکسید کربن مصرف شده در طول فتوسنتز، و همچنین ازن، که از سطح زمین در برابر اشعه ماوراء بنفش سخت محافظت می کند. در خارج از جو، وجود موجودات زنده غیرممکن است. این را می توان در مثال ماه بی جان که جو ندارد مشاهده کرد. از نظر تاریخی، توسعه اتمسفر با فرآیندهای ژئوشیمیایی و همچنین فعالیت حیاتی موجودات مرتبط است. بنابراین، نیتروژن، دی اکسید کربن و بخار آب در طول تکامل سیاره عمدتاً به دلیل فعالیت های آتشفشانی و اکسیژن در نتیجه فتوسنتز تشکیل شدند.

هیدروکره.آب جزء مهم همه اجزای بیوسفر و یکی از عوامل ضروری برای وجود موجودات زنده است. بخش اصلی آن (95٪) در اقیانوس جهانی قرار دارد که تقریبا 70٪ از سطح کره زمین را اشغال می کند. جرم کل آبهای اقیانوس بیش از 1300 میلیون کیلومتر مکعب است. حدود 24 میلیون کیلومتر مکعب آب در یخچال های طبیعی وجود دارد و 90 درصد از این حجم در ورقه یخی قطب جنوب وجود دارد. همین مقدار آب در زیر زمین وجود دارد. آب سطحی دریاچه ها تقریباً 0.18 میلیون کیلومتر مربع است (نیمی از آن شور است) و آب سطحی رودخانه ها 0.002 میلیون کیلومتر مربع است. مقدار آب در بدن موجودات زنده تقریباً به 0.001 میلیون کیلومتر مربع می رسد. از میان گازهای محلول در آب، اکسیژن و دی اکسید کربن مهمترین آنها هستند. مقدار اکسیژن در آب های اقیانوس به طور گسترده ای بسته به دما و حضور موجودات زنده متفاوت است. غلظت دی اکسید کربن نیز متفاوت است و مقدار کل در اقیانوس 60 برابر بیشتر از مقدار موجود در جو است. هیدروسفر در ارتباط با توسعه لیتوسفر شکل گرفت که در طول تاریخ زمین شناسی زمین حجم قابل توجهی از بخار آب و به اصطلاح آبهای جوان (ماگمایی زیرزمینی) آزاد کرد.

لیتوسفر.بخش عمده ای از موجودات زنده در لیتوسفر در لایه خاک متمرکز شده اند که عمق آن معمولاً از چند متر تجاوز نمی کند. خاک ها، در اصطلاح V.I. Vernadsky، یک ماده بیواینرت هستند، توسط مواد معدنی تشکیل شده در هنگام تخریب سنگ ها، و مواد آلی - محصولات فعالیت حیاتی موجودات نشان داده می شوند.

موجودات زنده (مواد زنده). در حال حاضر حدود 300 هزار گونه گیاهی و بیش از 1.5 میلیون گونه جانوری توصیف شده است. از این مقدار، 93 درصد توسط خشکی و 7 درصد توسط گونه های آبزی نشان داده شده است. ماده زنده بر حسب جرم 0.01 تا 0.02 درصد از ماده بی‌سفر بیوسفر را تشکیل می‌دهد، اما به دلیل متابولیسم موجود در موجودات زنده، نقش اصلی را در فرآیندهای بیوژئوشیمیایی ایفا می‌کند. از آنجایی که ارگانیسم ها بسترها و انرژی مورد استفاده در متابولیسم را از محیط می گیرند، با این واقعیت که زنده هستند آن را تغییر می دهند. تولید سالانه مواد زنده در بیوسفر 232.5 میلیارد تن ماده آلی خشک است. در همان زمان، در مقیاس سیاره ای، 46 میلیارد تن کربن آلی در فرآیند فتوسنتز سنتز می شود.

چرخه بیوتیکوظیفه اصلی بیوسفر اطمینان از چرخه عناصر شیمیایی است. چرخه زیستی جهانی با مشارکت همه ساکنان انجام می شود

سیاره موجودات این شامل گردش مواد بین خاک، جو، هیدروسفر و موجودات زنده است. به لطف چرخه زیستی، وجود و توسعه طولانی مدت حیات با عرضه محدود عناصر شیمیایی موجود امکان پذیر است. گیاهان سبز با استفاده از مواد معدنی، با استفاده از انرژی خورشید، مواد آلی ایجاد می کنند که توسط سایر موجودات زنده (مصرف کنندگان و تخریب کننده های هتروتروف) از بین می رود تا محصولات این تخریب توسط گیاهان برای سنتزهای آلی جدید مورد استفاده قرار گیرد.

نقش مهمی در چرخه جهانی مواد مربوط به گردش آب بین اقیانوس، جو و لایه های بالایی لیتوسفر است. آب تبخیر شده و کیلومترها توسط جریان هوا منتقل می شود. ریزش بر روی سطح زمین به صورت نزولات جوی باعث تخریب سنگ ها شده و آنها را در دسترس گیاهان و میکروارگانیسم ها قرار می دهد، لایه بالایی خاک را فرسایش می دهد و همراه با ترکیبات شیمیایی محلول در آن و ذرات آلی معلق به داخل می رود. اقیانوس ها و دریاها

چرخه کربن با تثبیت دی اکسید کربن اتمسفر از طریق فرآیند فتوسنتز آغاز می شود. برخی از کربوهیدرات های تشکیل شده در طول فتوسنتز توسط خود گیاهان برای به دست آوردن انرژی استفاده می شود و برخی توسط حیوانات مصرف می شود. دی اکسید کربن در طی تنفس گیاهان و حیوانات آزاد می شود. گیاهان و جانوران مرده تجزیه می شوند، کربن موجود در بافت آنها اکسید می شود و به جو باز می گردد. فرآیند مشابهی در اقیانوس اتفاق می افتد.

چرخه نیتروژن همچنین تمام مناطق زیست کره را پوشش می دهد. اگرچه ذخایر آن در اتمسفر عملاً پایان ناپذیر است، گیاهان عالی تنها پس از ترکیب نیتروژن با هیدروژن یا اکسیژن می توانند از نیتروژن استفاده کنند. باکتری های تثبیت کننده نیتروژن نقش بسیار مهمی در این فرآیند دارند. هنگامی که پروتئین های این میکروارگانیسم ها تجزیه می شوند، نیتروژن دوباره به جو آزاد می شود.

به لطف چرخه زیستی، بیوسفر با ویژگی های خاصی مشخص می شود توابع ژئوشیمیایی:گاز - مهاجرت بیوژنیک گازها در نتیجه فتوسنتز و تثبیت نیتروژن. غلظت - تجمع عناصر شیمیایی توسط موجودات زنده که در محیط خارجی پراکنده شده اند. ردوکس - تبدیل مواد حاوی اتم با ظرفیت متغیر (به عنوان مثال آهن، منگنز). بیوشیمیایی - فرآیندهایی که در موجودات زنده رخ می دهد.

پایداری زیست کرهبیوسفر یک سیستم اکولوژیکی پیچیده است که در حالت ساکن عمل می کند. پایداری بیوسفر به این دلیل است که نتایج فعالیت سه گروه از موجودات که عملکردهای مختلفی را در چرخه زیستی انجام می دهند - تولید کنندگان (اتوتروف ها)، مصرف کنندگان (هتروتروف ها) و تخریب کننده ها (مواد آلی معدنی) - به طور متقابل متعادل هستند. وضعیت هموستاتیک بیوسفر توانایی آن را برای تکامل رد نمی کند.

(61) تکامل b/s.برای دوره قابل توجهی از وجود سیاره ما، عوامل اصلی تأثیرگذار بر تکامل بیوسفر، فرآیندهای زمین شناسی و آب و هوایی بود. تکامل موجودات زنده با آنها مرتبط است.

اولین موجودات زنده - پروکاریوت ها - در دوران آرکئن ظاهر شدند. آنها بی هوازی بودند که از طریق تخمیر انرژی به دست می آوردند. آنها از مواد آلی با منشاء زیستی به عنوان غذا استفاده می کردند.

با گذشت زمان، مواد آلی با منشاء بیوژنیک شروع به خشک شدن در اقیانوس اولیه کردند. ظهور موجودات اتوتروف، به ویژه گیاهان سبز، سنتز مداوم بیشتر مواد آلی را از طریق استفاده از انرژی خورشیدی تضمین کرد. این پیش شرط توسعه و پیچیدگی بیشتر اشکال زندگی را ایجاد کرد.

با ظهور فتوسنتز، جهان ارگانیک به دو تنه تقسیم شد که در نحوه تغذیه آنها متفاوت بود. به لطف ظهور گیاهان فتوسنتزی اتوتروف، آب و جو شروع به غنی شدن با اکسیژن آزاد کردند. این امر امکان ظهور موجودات هوازی را که قادر به استفاده کارآمدتر از انرژی در فرآیند زندگی هستند، از پیش تعیین کرد. در میان این موجودات، موجودات چند سلولی توانستند ظاهر شوند.

تجمع اکسیژن در اتمسفر منجر به تشکیل صفحه ازن در لایه های بالایی آن شد که اشعه ماوراء بنفش مخرب حیات را منتقل نمی کرد. این امر راه را برای رسیدن اولین موجودات زنده (در ابتدا تک سلولی) به خشکی هموار کرد که در دوره کامبرین اتفاق افتاد.

ظهور گیاهان فتوسنتزی امکان وجود و توسعه پیشرونده موجودات هتروتروف را فراهم کرد. زندگی زیستگاه های مختلفی را پر کرده بود.

در اواسط دوران پالئوزوئیک، میزان اکسیژن موجود در جو تقریباً در 20٪ تثبیت شد. بیوسفر در فعالیت های سه گروه از موجودات که عملکردهای مختلفی را در چرخه مواد در طبیعت انجام می دهند - تولید کننده (اتوتروف)، مصرف کننده (هتروتروف) و تخریب کننده که مواد آلی را کانی می کند، تعادل پویا به دست آورده است. به لطف این، وضعیت هموستاتیک زیست کره ایجاد شد.

با ظهور جامعه بشری، یک عامل قدرتمند جدید در تاریخ زیست کره ظاهر شد که از نظر تأثیر با فرآیندهای زمین شناسی بزرگ برابر بود. این عامل (فعالیت انسانی) تا حدی هموستاز زیست کره را مختل کرد.

(62) انسان و ب/ث.با ظهور انسان، زیست کره کیفیت جدیدی پیدا کرد. در ابتدا، تأثیر انسان بر محیط زیست هیچ تفاوتی با سایر موجودات نداشت. وسایل زندگی که انسان از طبیعت استخراج می کرد به طور طبیعی احیا شد و محصولات فعالیت حیاتی او وارد چرخه کلی مواد شد. هموستاز بیوسفر مختل نشد. با گذشت زمان، رشد جمعیت و استفاده روزافزون از منابع طبیعی توسط جامعه بشری منجر به ایجاد یک عامل محیطی قدرتمند شد که تعادل قبلی را در بیوسفر بر هم زد.

در مرحله کنونی از وجود سیاره ما، بزرگترین تحولات در بیوسفر توسط انسان انجام می شود. انسان با شخم زدن سرزمین های وسیع، قطع جنگل ها، ایجاد شهرک ها و شرکت های صنعتی بزرگ، استخراج مواد معدنی، احداث کانال ها، مخازن، تغییر بستر رودخانه ها و کاشت جنگل ها، طبیعت را به طرز چشمگیری تغییر می دهد. فعالیت آن بر اقلیم، زمین، ترکیب جوی، گونه ها و تعداد گیاهان و جانوران تأثیر می گذارد. استفاده از انرژی اتمی، به ویژه آزمایش سلاح های اتمی، منجر به تجمع مواد رادیواکتیو در هوای جو و اقیانوس ها شد.

انسان با استخراج از اعماق و سوزاندن زغال‌سنگ، نفت، گازها، استخراج سنگ معدن و ذوب فلزات خالص، ایجاد آلیاژها و مواد مصنوعی که در طبیعت وجود نداشتند و عناصر شیمیایی جدید و در نهایت پراکنده کردن محصولات فعالیت‌های خود، به طور قابل‌توجهی باعث افزایش بیوژنیک می‌شود. مهاجرت عناصر در طول وجود بشر، کل جرم موجودات زنده رو به کاهش بوده است؛ در طول 300 سال گذشته، زیست توده سیاره حدود یک چهارم کاهش یافته است.

V.I. Vernadsky به این نتیجه رسید که بشریت به طور جمعی پوسته جدیدی از زمین را تشکیل می دهد - نووسفر(گر. ذهن)، یعنی حوزه زندگی هوشمند.

منابع طبیعی به دو دسته غیر قابل تعویض و تجدیدپذیر تقسیم می شوند. اولی شامل مواد معدنی است که ذخایر آن محدود است. ثروت تجدیدپذیر با فعالیت حیاتی موجودات مرتبط است. اما در صورت استفاده غیرمنطقی، آنها نیز تخلیه می شوند که می تواند منجر به تغییرات جبران ناپذیری در بیوسفر شود. در نتیجه فعالیت های غیرمنطقی انسان، بسیاری از گونه های جانوری و گیاهی طی چند قرن گذشته نابود شده اند. اغلب، سازه های هیدرولیکی دسترسی ماهی ها به محل تخم ریزی را غیرممکن می کند. پسماندهای صنعتی که به اندازه کافی تصفیه نشده اند، هنگامی که در بدنه های آبی ریخته می شوند، موجودات زنده موجود در آنها را از بین می برند. جنگل زدایی بدون در نظر گرفتن تولید مثل آنها منجر به کم عمق شدن رودخانه ها و فرسایش خاک می شود. کاهش مساحت جنگل‌ها، افزایش روزافزون محصولات زراعی که مقدار قابل توجهی آب را تبخیر می‌کنند، رشد شهرها، جاده‌ها و سایر مناطق با پوشش‌هایی که از نفوذ آب به خاک جلوگیری می‌کنند، منجر به خالی شدن خاک در آب، که رشد گیاهان را دشوار می کند. در عین حال نیاز به آب در حال افزایش است. بشریت با مشکل تامین آب شیرین مواجه است.

همچنین میزان اکسیژن موجود در جو نیز مشکل دارد. پوشش گیاهی سیاره دیگر زمانی برای پرکردن اتمسفر با اکسیژن آزاد ندارد. بنابراین، اگر در نظر بگیریم که بشریت هر سال مصرف اکسیژن را 5 درصد افزایش می دهد، در 165 سال

ترکیب آن در جو به حد بحرانی برای وجود انسان خواهد رسید. محیط زیست (جو، آب های سطحی و زیرزمینی، خاک) اغلب توسط زباله های شرکت های صنعتی آلوده می شود.

جنگ عامل مهمی است که بر محیط زیست تأثیر می گذارد. در نتیجه استفاده از مواد شیمیایی جنگی توسط ارتش آمریکا در ویتنام، تا 25 درصد از جنگل های ویتنام جنوبی تخریب شد و تجمع مواد جهش زا و تراتوژن در محیط منجر به افزایش تولد کودکان مبتلا به این بیماری شد. ناهنجاری ها

در حال حاضر، بشریت با این سؤال مواجه است که امکان وقوع یک بحران اکولوژیکی وجود دارد، یعنی وضعیتی از محیط که ممکن است به دلیل تغییراتی که در آن رخ داده، برای زندگی نامناسب شود.

فعالیت انسان منجر به تغییرات مثبت و منفی در بیوسفر می شود. موارد مثبت شامل ایجاد گونه های جدید بسیار پربار از گیاهان کشت شده، نژادهای حیوانی، گونه های میکروارگانیسم ها، پرورش مصنوعی ماهی در دریاها و اقیانوس ها، ایجاد بیوژئوسنوزهای فرهنگی و غیره است. گیاهان وحشی، شکار و شیلات؛ آلودگی آب، اتمسفر/و خاک توسط زباله های صنعتی، کشاورزی و خانگی، کشت غیرمنطقی زمین منجر به فرسایش و غیره. طبیعتاً تأثیرات منفی بر زیست کره باید محدود شود.

رشد سریع جمعیت و توسعه شدید صنعتی مستلزم استفاده روزافزون از منابع حیات وحش است. در عین حال، مصرف غیرمنطقی منابع طبیعی اغلب منجر به برهم خوردن تعادل بیولوژیکی در برخی جوامع و حتی کاهش و مرگ آنها می شود. در این راستا لازم است منابع زیست کره جهان را کشف کرد تا منطقی ترین روش ها برای استفاده از آنها توسعه یابد. برای این منظور، یک سازمان ویژه در سال 1964 ایجاد شد - برنامه بین المللی بیولوژیکی (IBP) برای یک دوره 8 ساله. وظیفه آن تعیین بهره وری بیولوژیکی جوامع گیاهی و جانوری زمینی و آبزی طبیعی و ایجاد شده توسط انسان بود.

مطالعه منابع زیستی طبیعی کره زمین نشان داده است که سوء تغذیه بخش قابل توجهی از بشریت در حال حاضر نتیجه فقر منابع طبیعی نیست، بلکه نتیجه روش سرمایه داری تولید و توزیع محصولات است. محاسبات نشان می دهد که سطح فعلی فناوری تولید محصولات کشاورزی می تواند تغذیه مناسبی را برای جمعیتی چندین برابر بیشتر از امروز فراهم کند.

علاوه بر این، به لطف توسعه علم (تکنولوژی کشاورزی، انتخاب)، عملکرد محصولات کشاورزی در سال های آینده به شدت افزایش خواهد یافت. انتقال از ماهیگیری برای ماهی و سایر ساکنان اقیانوس ها به پرورش مصنوعی موجودات دریایی امیدوار کننده است. این کمک مهمی به حل مشکل جهانی غذا خواهد بود.

(63) مفاهیم اساسی بوم شناسی.موجودات زنده ساکن مناطقی با زیستگاه های متنوع تحت تأثیر این دومی قرار می گیرند و خود بر محیط زیست تأثیر می گذارند. الگوهای روابط بین موجودات و زیستگاه آنها، قوانین توسعه و وجود بیوژئوسنوزها، که مجموعه‌ای از اجزای زنده و غیرزنده متقابل در مناطق خاصی از بیوسفر هستند، توسط علم زیست‌شناسی خاص مورد مطالعه قرار می‌گیرند. بوم شناسی.

الگوهای اکولوژیکی خود را در سطح یک فرد، جمعیتی از افراد، یک بیوسنوز (جامعه) و یک بیوژئوسنوز نشان می دهند. بیوسنوز (اجتماع موجودات) یک ارتباط مکانی محدود از گیاهان و جانوران متقابل است که در آن گونه‌های خاص یا یک عامل فیزیکی غالب است. بنابراین موضوع اکولوژی فیزیولوژی و رفتار ارگانیسم های منفرد در زیستگاه های طبیعی (اتواکولوژی)، باروری، مرگ و میر، مهاجرت، روابط درون گونه ای (دینامیک جمعیت)، روابط بین گونه ای، جریان های انرژی و چرخه های مواد (سین-اکولوژی) است.

روش‌های اصلی اکولوژی شامل مشاهدات میدانی، آزمایش‌ها در شرایط طبیعی، مدل‌سازی فرآیندها و موقعیت‌های موجود در جمعیت‌ها و بیوسنوزها با استفاده از فناوری رایانه است.

چهار شنبه- این کل مجموعه ای از عناصر است که بر روی یک فرد در زیستگاه آن تأثیر می گذارد. عنصری از محیط که حداقل در یک مرحله از رشد فردی می تواند تأثیر مستقیمی بر یک موجود زنده داشته باشد، عامل محیطی نامیده می شود. بر اساس یک طبقه بندی معمول و راحت، عوامل محیطی به دو دسته زنده و غیر زنده تقسیم می شوند که البته این تقسیم بندی تا حدی خودسرانه است. برای مثال، دمای عامل غیرزیست را می توان با تغییرات در وضعیت جمعیت موجودات تنظیم کرد. بدین ترتیب زمانی که دمای هوا به زیر 13 درجه سانتی گراد می رسد، فعالیت حرکتی زنبورها تشدید می شود که باعث افزایش دما در کندو به 30-25 درجه سانتی گراد می شود. با در نظر گرفتن جوهر اجتماعی انسان، که در رابطه فعال او با طبیعت آشکار می شود، همچنین توصیه می شود که انسان زایی را شناسایی کنیم. فاکتورهای محیطی. با رشد جمعیت و تجهیزات تکنولوژیکی بشر، نسبت عوامل محیطی انسانی به طور پیوسته در حال افزایش است.

بر اساس طبقه بندی دیگر، وجود دارد اولیهو عوامل محیطی دوره ای و غیر تناوبی ثانویه.زندگی در مراحل اولیه تکامل با عملکرد عوامل اولیه مواجه شد. اینها شامل دما، تغییر موقعیت زمین نسبت به خورشید است. به لطف آنها، تناوب روزانه، فصلی و سالانه بسیاری از فرآیندهای بیولوژیکی در تکامل به وجود آمد. عوامل دوره ای ثانویه مشتقاتی از عوامل اولیه هستند. به عنوان مثال، سطوح رطوبت به دما بستگی دارد، بنابراین در مناطق سردتر از سیاره، اتمسفر حاوی بخار آب کمتری است. عوامل غیر دوره ای به صورت اپیزودیک و ناگهانی روی یک موجود زنده یا جمعیت اثر می گذارند. اینها شامل نیروهای طبیعی طبیعت است - فوران آتشفشانی، طوفان، صاعقه، سیل، و همچنین شکارچی که طعمه خود را سبقت می‌گیرد و شکارچی که به هدفش برخورد می‌کند.

عملکردهای دستگاه تنفسی.

1. گردش هوا و تنظیم تامین هوا

2. تهویه کننده هوای استنشاقی ایده آل Airways:

· تمیز کردن مکانیکی

· مرطوب سازی

· گرم شدن

3. تنفس خارجی، یعنی اشباع خون با اکسیژن، حذف دی اکسید کربن.

4. عملکرد غدد درون ریز- دسترسی سلول های DES، که محلی را ارائه می دهند تنظیم عملکردهاسیستم تنفسی، سازگاری جریان خون با تهویه ریه ها.

5. عملکرد حفاظتی. اجرای مکانیسم های حفاظتی غیر اختصاصی (فاگوسیتوز) و خاص (ایمنی). مکانیسم خاصی - در اینجا لنفوسیت ها مرحله وابسته به آنتی ژن خود را طی می کنند (هنگامی که با آنتی ژن مواجه می شوند) و واکنش های ایمنی سلولی و ایمنی هومورال آشکار می شود. سنتز IgA

6. عملکرد متابولیک- اندوتلیوم هموکاپیلارهای ریه آنزیم های متعددی را سنتز می کند که در تبدیل مواد وازواکتیو دخیل هستند (آنژیوتانسین - عامل تبدیلی که قادر به تبدیل آنژیوتانسین 1 به آنژیوتانسین 2 است - اثر منقبض کننده عروق مدولار و آنزیمی که برادی کینین، سروتونین و غیره را تجزیه می کند. ، در صورت لزوم اثر کاهش فشار خون ایجاد می کند.

7. عملکرد فیلتراسیوندر عروق کوچک ریه لخته های خون، آمبولی ها و ذرات خارجی باقی مانده و برطرف می شوند.

8. تابع سپرده گذاری. انبار خون، لنفوسیت ها، گرانولوسیت ها.

9. تبادل آب، متابولیسم لیپید.

توابع اصلی - تنفس، تبادل گاز.

علاوه بر این، دستگاه تنفسی در عملکردهای مهمی مانند تنظیم حرارت, صداگذاری, حس بویایی, مرطوب سازیهوای استنشاقی بافت ریه همچنین نقش مهمی در فرآیندهایی مانند: سنتز هورمون، متابولیسم آب نمک و لیپید. در سیستم عروقی ریه که به وفور توسعه یافته است، رسوب خون. سیستم تنفسی نیز فراهم می کند مکانیکیو حفاظت ایمنیاز عوامل محیطی

توسعه سیستم تنفسی در فیلو و آنتوژنز.

رشد در فیلوژنی

ساختار اندام های تنفسی بستگی به شرایط داردکه در آن این یا آن موجود زنده زندگی می کند. در حیوانات زندگی می کنند در آب، شکل گرفته آبشش. در حیوانات زندگی می کنند روی زمین، در دسترس راه های هوایی و ریه ها. نوع تنفس ریوی در مقایسه با نوع آبشش پیشروتر و موثرتر است، زیرا اکسیژن توسط خون مستقیماً از هوا و نه از آب جذب می شود. در حال حاضر در دوزیستانبه نظر می رسد حنجره، مجهز به عضلات، نای و جوانه های برونش. U خزندگانتوسعه یافته حنجره، نای و دو برونش که دیواره دومی حاوی غضروف است(حلقه های ناقص یا کامل). در ریه های اسفنجی، برونش های داخل ریوی دو یا سه راسته ظاهر می شوند. راه های هوایی پرنده هاشامل حنجره تحتانی، نای و برونش.

در طول تشکیل و توسعه سیستم تنفسی در جنین پستاندار مراحل سوراخ شدن آبشش روی حلق را طی می کند، سپس تشکیل می شوند آبششو سپس اندام های تنفسی زمینی - ریه ها.

اولین اندام های تنفسی وترها آبشش ها بودند. در آکوردهای زمینی فقط در لاروهای دوزیستان عمل می کنند. تکامل اندام های تنفسی مسیر افزایش سطح تنفسی آبشش ها را دنبال کرد.

· لنسلت فقط دارای شکاف های آبشش است.

سیکلوستوم ها کیسه های آبششی ایجاد می کنند

· در ماهی ها رشته های آبشش با تعداد زیادی مویرگ روی دیواره شکاف های آبشش ظاهر می شوند. در پشت قوس‌های آبشش در ماهی‌های باله‌دار، یک مثانه شنای جفتی تشکیل می‌شود که عملکرد هیدرواستاتیک و عملکرد تبادل گاز را بین خون و هوا انجام می‌دهد، زیرا مثانه شنا با حلق ارتباط برقرار می‌کند.

اولین دوزیستان از ماهی‌های باله‌دار تکامل یافتند که در آن‌ها ریه‌های سلولی بزرگ از مثانه شنا تشکیل می‌شد، سطح تنفسی آن‌ها کوچک بود و تبادل گاز از طریق پوست انجام می‌شد. در طی فیلوژنز، مجاری تنفسی از قوس های آبشش تشکیل می شود: حنجره، نای، برونش ها، به تدریج طولانی می شوند و هوا در آنها گرم و مرطوب می شود.

· در خزندگان، ریه ها ریز مشبک می شوند، ماهیچه های بین دنده ای ظاهر می شوند، دیافراگم عذاب عضلانی پیدا می کند و به تدریج به ماهیچه تنفسی تبدیل می شود.

· در انسان مساحت ریه ها 90 متر مربع است، دیافراگم عضله اصلی تنفسی است.

بنابراین، تکامل ریه ها نیز مسیر حباب سطح تنفسی را دنبال کرد؛ ریه های سلولی بزرگ دوزیستان با ریه های سلولی ظریف با تعداد زیادی پارتیشن داخلی در خزندگان جایگزین شد. در پرندگان و پستانداران، ریه ها اسفنجی (آلوئولی)، مجاری تنفسی دراز و متمایز شده و ماهیچه های تنفسی بهبود یافته اند.

از جمله آمنیوت ها در انسان می توان به فیستول های مری و برونش ریوی و هیپوپلازی کیستیک ریه ها اشاره کرد (نایژه با کیستی با سطح تنفسی کوچک همراه است).

آنتوژنز سیستم تنفسی

بر 4-5 هفتهتوسعه، برآمدگی(که در هفته 3 تشکیل می شود) قسمت حلقی روده اولیه در سمت شکمی، به شکل لوله است، واقع در جلوی قسمت بدن و به 2 کیسه نامتقارن تقسیم شده است. از جانب قسمت پروگزیمالرشد شکل می گیرد اپیتلیوم مخاط حنجرهاپیتلیوم مخاط نای از قسمت دیستال تشکیل می شود. کیسه های سروزی جنب و پریکارد توسط دیافراگم بزرگ شده از حفره شکمی جدا می شوند. برگ احشاییمزودرم شکمی (splanchnopleura)، محدود کردن حفره اولیه بدن در سمت داخلی، پلور احشایی را تشکیل می دهد، لایه جداری مزودرم شکمی (سوماتوپلورا) باعث ایجاد پلور جداری می شود.

بر 6 هفته درخت برونش رشد می کندبرجستگی‌های کروی بر روی هر پایه ریه، مربوط به لوب‌های ریه (3 در سمت راست، 2 عدد در سمت چپ)، برآمدگی‌های جدید در انتهای برجستگی‌ها ایجاد می‌شود و به نوبه خود بر روی آنها بیشتر می‌شود تا زمانی که کامل شود. از ریه شکل گیری و توسعه برونشیل ها از 4 تا 6 ماهگی رخ می دهد، در انتهای شاخه هایی که آسین ها تشکیل می شود، با آلوئول ها، تشکیل نهایی در زمان تولد اتفاق می افتد. مزانشیم پوشاننده پریموردیوم ریه باعث تشکیل بافت همبند، ماهیچه های صاف سیستم تنفسی، صفحات غضروفی برونش ها و رگ های خونی می شود. توسعه غضروف حنجرهاتفاق می افتد از 2-3 قوس آبششی.