Газообмен в воздушной среде. Принципы воздушного дыхания, приспособления к гипоксии

Обитатели воздушной среды не лимитированы количеством кислорода в составе воздуха (до 20, 95%), велико и его парциальное давление. Фактором, лимитирующим газообмен, оказывается сухость воздуха. Процесс непосредственного обмена газов между кровью и внешней средой принципиально не отличается от водного типа: в кровь поступает кислород, предварительно растворенный в ленке воды, покрывающей поверхность дыхательного эпителия -> особенно важным оказывается поддержание дыхательной поверхности во влажном состоянии.

Основные принципы воздушного дыхания:

1. У беспозвоночных животных конкретные структуры довольно разнообразны, но поддерживается принцип удаления газообменной поверхности от внешней среды и поддержание увлажнения (н-р переднежаберные моллюски). У насекомых и других трахейнодышащих дыхательная система развивалась в связи с газообменной функцией покровов (первоначально они обитали в почве, где снижена вероятность высушивания). А при переходе к жизни на суше дыхательная поверхность увеличилась путем впячивания проницаемых участков покровов внутрь тела (впячивания эпидермиса – трахеи).

2. У большинства других наземных животных поверхность газообмена размещается внутри тела и не граничит непосредственно с воздухом (обеспечивается его увлажнение).

3. Легкие, соединенные с внешней средой воздухоносными путями, выстланы изнутри эпителием.

4. Механизм дыхания представлен чередующимися вдохами и выдохами. Такой тип дыхания также связан с задачей сохранения влажности.

5. У млекопитающих в механизме дыхания участвует диафрагма.

Принципиальные пути интенсификации газообмена связаны с увеличением дыхательной поверхности и активизацией вентиляции легких. Часто недостаточность легочной поверхности (н-р у амфибий) компенсируется хорошо развитым кожным дыханием. А начиная с рептилий прослеживается закономерность к интенсификации воздушного дыхания. У птиц легкие не эластичны и состоят из системы трубочек-парабронхов, переходящих в мезобронхи, потом в воздушные мешки.

ПРИСПОСОБЛЕНИЯ К ГИПОКСИИ. Гипоксия встречается редко. У животных, обитающих в норах, в дуплах, под снегом развивается устойчивость к повышению количества СО2 и снижению О2. Адаптивные механизмы связаны с улучшением дыхательных свойств крови (увеличение сродства гемоглобина к кислороду).

У животных высокогорья адаптации делятся на две группы: «борьба за кислород» и адаптация к гипоксии. Под последним понимают реакции, повышающие неспецифическую резистентность тканей к недостаточному снабжению кислородом (реакция тканевой устойчивости к гипоксии, усиление анаэробного гликолиза). «Борьба за кислород» содержит ряд компенсаторных реакций, направленных на поддержание нормального снабжения тканей кислородом: учащенное дыхание и сердцебиение, мобилизация эритроцитов, повышение среднего содержание эритроцитов в крови, структурные изменения гемоглобина, увеличивающие его сродство к кислороду).

Поиск по сайту: