Ewolucja układu krwionośnego i oddechowego

EWOLUCJA UKŁADU ODDECHOWEGO KRĘGOWCÓW

Ryby:
Aby móc oddychać tlenem rozpuszczonym w wodzie ryby wykształciły skrzela. O ile u bezżuchwowców blaszki skrzelowe mieściły się wewnątrz worków znajdujących się między łukami skrzelowymi, o tyle u ryb kształtują się one bezpośrednio na łukach, co znacznie usprawnia opłukiwanie ich wodą. Znajdują się one w jamie skrzelowej, która zapewnia im ochronę i skuteczny przepływ wody. Osadzone są po obu stronach gardzieli, na lukach skrzelowych. Od każdego łuku odchodzą dwa rzędy unaczynionych listków skrzelowych. Na listkach znajdują się blaszki skrzelowe, czyli drobne fałdy zwiększające powierzchnię oddechową. Pokrywy skrzelowe utrzymują zaś jednokierunkowy przepływ wody od jamy gębowej do jamy skrzelowej. Niezależnie od skrzeli wymiana gazowa może
odbywać się przez skórę, jelita i błonę śluzową jamy gębowej. U licznych gatunków rolę dodatkowego narządu wymiany gazowej pełni również pęcherz pławny, czyli wypełniony gazami narząd hydrostatyczny. U ryb dwudysznych obok skrzeli wykształcają się płuca.

Płazy:
Wszystko zaczyna się zmieniać wraz z wyjściem zwierząt na ląd. Pierwsze zrobiły to płazy. Nie są to jednak zwierzęta typowo lądowe, tylko wodno – lądowe. Płazy oddychają płucami lub zewnętrznymi skrzelami. Ich stadium larwalne związane jest z wodą i to ono właśnie posiada skrzela, które wykształcają się w postaci trzech lub czterech par zewnętrznych, mocno rozgałęzionych i dobrze unaczynionych wyrostków skórnych. Położone są one na pograniczu głowy i odcinka szyjnego. Między tymi wyrostkami spotyka się u postaci młodocianych 3 - 4 szczelin skrzelowych, które u form dojrzałych zarastają. Larwy płazów zatrzymują skrzela, aż do okresu przeobrażenia się w postać lądową, płucodyszną. To właśnie postać dorosła płazów związana jest z lądem. Ich płuca stanowią prymitywne, parzyste worki o lekko pofałdowanej powierzchni wewnętrznej.Wymiana powietrza w płucach możliwa jest dzięki ruchowi dna jamy gębowej, który jest zsynchronizowany z otwieraniem i zamykaniem krtani i nozdrzy zewnętrznych.
Poważny udział w procesie wymiany gazowej ma również skóra. Jest ona wilgotna i dobrze unaczyniona. Niektóre gatunki, jak np. salamandra bezpłucna, w ogóle nie wykształcają płuc i oddychają tylko i wyłącznie przez skórę.

Gady:
Gady stanowią gromadę kręgowców charakteryzującą się lepszym niż płazy przystosowaniem do życia lądowego. Po uniezależnieniu się od wody zmieniło się wiele cech, które odróżniają te organizmy od wodnych. Skóra gadów jest sucha, pokryta rogowymi tworami naskórka. Dlatego też wymiana gazowa przez nią jest utrudniona i tylko 5% oddychania zachodzi tą drogą. Płuca to główny narząd wymiany gazowej. Powietrze wdychane do płuc przechodzi przez nozdrza, gardziel, krtań, tchawicę. Dalej pojawiają się po raz pierwszy parzyste oskrzela doprowadzające powietrze do płuc. Płuca gadów są silnie unaczynione i bardziej pofałdowane niż płuca płazów. Wynikiem tego jest znaczne zwiększenie powierzchni wymiany gazowej. U gadów wykształca się też po raz pierwszy klatka piersiowa. Sprawia to, że wdech i wydech u gadów jest możliwy dzięki jej ruchom.

Ptaki:
Układ oddechowy ptaków ma specyficzną budowę. Składają się na niego drogi oddechowe, płuca i dodatkowo wytworzone worki powietrzne, które pełnią rolę magazynu powietrza. Drogi oddechowe zbudowane są z krtani i długiej tchawicy. Krtań zróżnicowana jest na górną, oddzielającą tchawicę od gardzieli, oraz dolną znajdującą się na końcu tchawicy i będącą narządem głosu. Tchawica rozgałęzia się na parzyste oskrzela, które doprowadzają powietrze do rurkowatych płuc. Niezależnie od tego oskrzela łączą się z workami powietrznymi. Dzięki nim świeże powietrze przechodzi przez płuca ptaków zarówno w czasie wdechu jak i wydechu. Ptaki mają dziewięć worków powietrznych. Dzielimy je na tylne i przednie, co wiąże się z ich funkcją. W czasie wdechu worki tylne zostają napełnione świeżym powietrzem, a pozostał część powietrza przechodzi przez płuca, w których zachodzi wymiana gazowa. Zużyte powietrze po wymianie gazowej napełnia worki przednie, które są opróżniane z niego pod-czas wydechu. Ten proces nazywa się podwójnym oddychaniem.

Ssaki:
Ssaki jest to najmłodsza, a zarazem najwyżej zorganizowana gromada kręgowców. Układ oddechowy ssaków jest pęcherzykowaty. Jest to rodzaj budowy, który daje największą powierzchnię oddechową wśród wszystkich zwierząt. Powietrze przez nozdrza, gardziel, krtań i oskrzela zasysane jest do płuc. Oskrzela wchodzące do płuc rozwidlają się na drobniejsze oskrzeliki. Oskrzeliki zakończone są groniastymi układami pęcherzyków płucnych, w których zachodzi wymiana gazowa. U ssaków pojawia się mięsień oddechowy – przepona. Wdech zachodzi pod wpływem podciśnienia wytworzonego w klatce piersiowej, które tworzy się na skutek skurczu przepony i mięśni międzyżebrowych. Wynikiem rozciągania tych mięśni jest z kolei wydech.



EWOLUCJA UKŁADU KRWIONOŚNEGO KRĘGOWCÓW

Ryby:
Układ krwionośny jest u wszystkich kręgowców, zamknięty. Są to pierwsze zwierzęta wśród wszystkich, u których pojawia się serce. Ryby mają tylko jeden obieg krwi. Jest to bardzo mało wydajne, ponieważ krew wytłaczana z serca musi pokonać dwie przeszkody. Są to naczynia włosowate skrzeli, gdzie zachodzi wymiana gazowa, oraz naczynia włosowate tkankowe, gdzie oddawany jest tlen, a pobierany dwutlenek węgla. Podczas docierania do naczyń włosowatych przepływ krwi jest wolniejszy, co zmniejsza sprawność gospodarki gazowej. U ryb istnieje też układ limfatyczny. W jego skład wchodzą liczne zatoki oraz u niektórych ryb tzw. serca limfatyczne komunikujące z żyłą ogonową. Jednakże na przykład ryby dwudyszne mają przedsionek serca podzielony niepełną przegrodą na dwie części. W czasie skurczu serca przegroda dzieli przedsionek w zupełności. Dlatego też tendencją ewolucyjną było wykształcenie dwóch obiegów krwi.

Płazy:
Układ krwionośny płazów wykazuje wyższy stopień organizacji niż ryb. Zanikają pierzaste skrzela, a wraz z tym przebudowie ulega serce, w którym przedsionek przesuwa się ku przodowi i dzieli podłużnie na dwie części oraz wykształca się mały, czyli płucny obieg krwi. Serce składa się z trzech części: dwóch przedsionków i silnie umięśnionej komory. Pojawienie się dwóch obiegów usprawnia działanie układu krążenia. Krew przepływająca przez serce jest już prawie całkowicie niewymieszana.
Płazy mają dobrze rozwinięty układ limfatyczny.. Występują dwa rodzaje naczyń krwionośnych - tętnice wyprowadzające krew z serca i żyły doprowadzające ją do serca.

Gady:
Stopień rozwoju układu krążenia jest ściśle powiązany ze stopniem rozwoju narządu wymiany gazowej.Układ krwionośny jest dobrze rozwinięty, postępuje jego dalszy rozwój. Serce jest w zasadzie trójdziałowe (dwa przedsionki i komora), ale występuje w nim niezupełna przegroda dzieląca komorę. Jedynie u krokodyli przegroda ta jest pełna. W komorze serca gadów (oprócz krokodyli) krew odtlenowana miesza się z natlenowaną, ale w mniejszym stopniu niż u płazów. Gadom zanika stożek tętniczy, zachowuje się jednak zatoka żylna. Krążenie tętnicze zaczyna się pniem tętniczym, który dzieli się na tętnicę płucną oraz prawy i lewy łuk aorty. Układ limfatyczny gadów zbudowany jest podobnie jak u płazów. Brak gruczołów limfatycznych, serca limfatyczne spotyka się jedynie u nasady ogona.

Ptaki:
Układ krwionośny ptaków jest dobrze rozwinięty. Duże serce ptaków składa się z dwóch zupełnie oddzielnych części – prawej zawierającej krew żylną i lewej z krwią utlenioną, tętniczą. Serce jest czterodziałowe, ma dwa przedsionki i dwie komory. Odtleniona krew prawego przedsionka przedostaje się do prawej komory, skąd tętnicami płucnymi płynie do płuc. To jest tzw. mały obieg krwi. Natleniona w płucach krew wraca żyłami płucnymi do lewego przedsionka, a następnie lewej komory skąd aortą wypływa do obiegu dużego.
Ekonomicznie pracujący układ krwionośny i duża ilość tlenu dostarczana dzięki podwójnej wymianie gazowej, pozwalają na wytwarzanie dużej ilości energii w organizmie. W układzie limfatycznym pojawiają się gruczoły i naczynia limfatyczne. Główne naczynie limfatyczne dzieli się na dwa piersiowe uchodzące do żył czczych. Istnieją jeszcze inne połączenia układu limfatycznego z krwionośnym np. w okolicy ogona.

Ssaki:
Układ krwionośny ssaków składa się z czterodziałowego serca i naczyń krwionośnych. Zanika w nim, inaczej niż u ptaków, prawy łuk aorty. Lewy zostaje dobrze rozbudowany. Poza tym jest taki sam jak u ptaków. W sercu znajdują się trzy rodzaje zastawek.W krwi ssaków znajdują się liczne, bezjądrzaste erytrocyty. Są mniejsze niż u innych kręgowców dzięki czemu ich stosunek powierzchni do objętości jest większy. To umożliwia lepszy transport gazów. Układ limfatyczny ssaków jest dobrze rozwinięty. Budowa i funkcjonowanie układów oddechowego i krwionośnego powoduje utrzymanie stałej temperatury ciała. Ta stałocieplność powoduje, że ssaki są aktywne przez cały rok. Pozwala to im także żyć we wszystkich strefach klimatycznych.