Kręgowce. Układ oddechowy i krwionośny podczas ewolucji.

Kręgowce, jest to najstarszy podtyp strunowców, są ewolucyjnie najmłodsza, a równocześnie najwyżej zorganizowana grupą zwierząt. Przodkiem kręgowców byl prymitywny prastrunowiec przypominający budową dzisiejszego bezczszkowca. Współczesne kręgowce zachowały podstawowy plan budowy swojego przodka, ale wiele cech zdobyły przez ciągłe zmiany w przyrodzie i poprzez przejście do aktywnego życia. Dzieki czemu osiagnęły w śród strunowców najwyższy szczebel organizacji i największą różnorodność gatunków.

Przodkowie kregowcow żyły na dnie mórz i zdobywały pokarm biernie, żywiac się organizmami zawieszonymi w wodzie, przepływajacej przez klosz skrzelowy. Wzrost aktywności pociągnał za sobą doskonalenie sie budowy i funkcjonowania prawie wszystkich narzadów, oraz pojawienie sie nowych. Zmacniały sie kończyny, konstrukcja szczęki i uzebienia. Następnie narzady zmysłów i system nerwowy. Wzmogła się równiez intensywnośc przemiany materii, układ trawienny, oddechowy, wydalniczy oraz krażenia, zapewniajacy sprawny transport pokarmu i tlenu do komórek. Ważnym aspektem jest też przystosowanie się kręgowców do lądowego i powietrznego trybu życia. Związek to ma z ważnymi cechcami jak stałocieplność , pozwalajaca na lepsze uniezależnienie się od warunków srodowiska zewnętrznego. Udoskonalenia te kręgowce zdobywały stopniowo.

Obecnie podtyp kręgowców obejmuje 40 000 gatunków zwierząt, które dzielą się na 6 podstawowych gromad.
Piewsza z nich to najprymitywniejsza gromada czyli kręgoustne, zwane tez jako smoczkoustne. Zalicza się do nich żyjace obecnie minogi i śluzińce. Są to zwierzęta o cylindrycznym pokroju ciała, dochodzą do 1 m długości. Mają gładka skóre bez łusek, nie posiadają szczęk i płetw parzystych. Na ich głowie występuje para oczu i nie parzysty narząd węchu. Ich budowa zawiera strunę grzbietową, która utrzymuje się przez cale życie, posiada pancerz, ktory służy im jako narządf wydalniczy. Charakterystyczną ich cecha budowy jest ucho wewnętrzne majace dwa kanały półkuliste.układ krwionośny bezżuchowców jest zamkniety , posiada jeden krwioobieg z sercem żylnym .

Sa to organizmy wodne , zamieszkujace morza lud wody słodkie. Prowadza zycie połpasożytnicze, zywia sie krwia ryb, a niektóre z nich są padłinożercami.
Minonogi sa zwierzętami rozdzielno - płciowymi. Zapołdnienie odbywa sie zewnętrznie, rozwój maja złozony w toku, którego wystepuje larwa ślepica, wygladem przypominajaca pierwotnego strunowca.
Uklad oddechowy kręgoustnych zbudowany jest z 7 par bogato unaczynionych worków skrzelowych odchodzących od przewodu skrzelowego.

Następną grupą kregowców są ryby. Są to wodne organizmy, które powstały w sylurze. Od tamtego czasu budowa anatomiczna i morfologiczną musiały przystosowac sie do środowiska słonowodnego jak i słodkowodnego. W zalezności od charaktertu środowiska i biologii gatunku, ryby wykazuja olbrzymia róznorodność, sa najliczniejsza gromada kregowców.

Ich budowa bardzo przypomina budowe bezżuchowców, jednak ryby reprezentuja wyzszy szczebel organizacji i odmienny kierunek przystosowań. Bezżuchowce prowadziły bierny tryb życia nie zdobywały pokarmu, można by powiedziec, że sie ' pasły' . Natomiast pierwotne ryby przystosowały sie do pelagicznego i drapiżnego życia . Gęstość wody jest okło 8oo razy wieksza od powietrza, sprawia to znaczny opór poruszajacym sie obiektom, lecz jednocześnie zapewnia doskonała pływalność, umożliwiająca całkowitą neutralizację siły ciężkości.
w przeciwieństwie do kręgoustych organizmów, zmocniłsie u ryb szkielet osiowy i wykształciły się parzyste płetwy. Wytworzyła się im chwytna paszcza uzbrojona w zęby.oskonaliły sie im narządy zmysłów i system nerwowy.

Chwytna paszcza powstała w wyniku przekształcenia się przednich łuków szkielety klsza skrzelowego. Pierwszy i drugi łuk uległ stopniowo redukcji, a jego resztki zachowały się u prymitywnych ryb w postaci chrząstek wargowych. Łuk trzeci zmienił się w aparat szcękowy, a czwartyprzyjał funkcje łącznika miedzy aparatem szczekowym a czaszka mozgowa i nosi nazwę łuku gnykowego. Natomiast pozostale zachowują nadal pierwotna funkcje łuków skrzelowych.

Skrzela to typowy narząd oddechowy zwierzat wodnych. Mechanizmy oddechowe ryb muszą sprostać znacznie skomplikowanemu zadaniu niż u ssaków. Skrzela omywane stale przez przepływajaca wode, umieszczone są po obu stronach ciała na łukach na których osadzone są bogato unaczynione listki skrzelowe, z poprzecznymi blaszkami oddechowymi. Wymiana gazowa możliwa jest dzięki bardzo duzej powierzchni czynnej skrzeli, na co wskazuje ich tak złożona budowa. Skrzela spełniaja równiez funkcje wydalnicze, a tym samym uczestniczą w regulacji ciśnienia atmosferycznego ustroju.
Zależnie od sposobu odżywiania się wyróżnia sią ryby roślinożerne, drapieżne i ryby spokojne żeru.

Trzecia gromada to płazy. To niezbyt liczna grupa kregowców reprezentowana między innymi przez żaby, kumaki, ropuchy, salamandry, traszki i aksolotle.
Ewolucja dokonujaca sie w obrębie gromady ryb, doprowadziła do powstania słodko wodnych ryb trzonopłetwych. Odnaczały sie one osadzeniem płetw, zwłaszcza parzystych na miesistych wydłużonych trzonach. Wewnątrz tych trzonów znajdowały się elementy kostne. W przypadku płetw parzystych odpowiadały one kościom szkieletu kończyn kregowców ladowych. Dlatego tez mogły poruszac sie po ladzie. Ryby trzonopłetwne mogły takze oddychac powietrzem atmosferycznym, gdyz oprócz skrzeli miały płuca.

Wydaje sie, że właśnie od ryb trzonopłetwych wywodza sie pierwotne płazy. W historii rozwoju kręgowców płazy odegrały jedna z najwazniejszych ról, czyli opanowanie środowiska ladowego.
Dzięki przekształceniu się płetwy rybiej w palczysta kończyne krocza, mogły sie swobodnie poruszac po ladzie. Równolegle z tym nastapiły odpowiednie zmiany pozostałych narzadów. W szkielecie nastapiła znaczna redukcja czaszki, co przez to jest lzejsza. W kregosłupie pierwszy krag zróżnicował sie w atlas, z których głowa łaczy sie ruchomo, za pośrednictwem dwóch kłykci potylicznych, jednak ustawienie kłykci umożliwia płazom tylko poruszanie głowa w płażczyznie pionowej w górei w dół. Oraz nastąpiło połaczenie sie miednicy z kręgosłupem co pociagneło za sobą wyróżnicowanie się w tym miejscu kregu krzyzowego. Odpowiednie przekształcenia szkieletu umozliwiły płazom swobodne poruszaniae sie na lądzie i wodzie.

Układ oddechowy zwiazany jest ze środowiskiem wystepowania form rozwojowym . Kijanki (larwy) oddychaja za pomoca skrzeli, wykorzystujac tlen rozpuszczony w wodzie. U dorosłych osobników wytworzyły sie dwa cienkościenne workowate płuca i tchawica, lecz bez oskrzeli. Dodatkowo oddychaja skórą i błoną śluzową jamy gębowej.

Czwarta gromada sa gady, typowe kręgowce ladowe, należą do nich jaszczurki, krokodyle, żółwie, i hateriie. Życie na lądzie polegało przede wszystkim na zdobywaniu przez gady zdolności rozrodu. Uniezależnienie rozrodu od środowiska wodnego pozwoliło pierwotnym gadom zdobywać coraz większy zasięg geograficzny. Skórne gruczoły zankły, skóra nie jest tak delikatna i wilgotna jak u płazów, natomiast pojawił się zgrowaciały naskórek tworzacy łuskii płytki chroniące ciało przed wyschnieciem i róznymi obrażeniami. Taka budowa skóry zabezpiecza przed utratą wody, ale równocześnie uniemożliwiaskórną wymiane gazową. Jednak ta strata jest zastąpina udokonaleniem sie płuc i serca. Płuca uzyskuja większa powierzchnie wymiany gazów, dzieki pojawieniu się w nich licznych przegród, a także pojawia się nowa mechanika ruchów oddechowych. Przy zwiększeniu się tej objetości płuc towarzyszy komplikowanie się prowadzącej do niej dróg (tchawica przechodzi w oskrzela ), dzieki czmu wysuszajacy wpływ środowiska ladowego jest zmiejszony. Zmieniły sie równoczęnie układy nerwowe i krwionośne .Lepiej tez jest rozwinięty mózg i kora mózgowa, narzady zmysłów :zwroku, wechu i słuchu. Oczy gadów maja trzy powieki, górna, dolna i tzw.błone migawkową. Równolegle z tym czszka połaczyła sie z kręgosłupem za pomoca tylko jednego kłykcia potylicznego, co w połaczeniu ze specjalną budową pierwszych kręgów szyjnych zapewnia znaczną ruchliwość głowy. Powstaja rzebra z jednej strony połaczone ze soba kręgami piersiowo - lędwiowymi, a z drugiej strony mostkiem. Szkielet kończyn podobny jest jak u płazów, różnicą jest, że przed ramie składa sie z dwoch równoległych kości: łokciowej i promieniowej , a podudzie z kości goleniowej i strzałkowej. Zmienił sie takze układ wydalniczy i układ mieśniowy. Wydalniczy tworzy para nerek ostatecznych (zanerczy).

Piata grupa ewolucji kregowców to ptaki. Forma przejściowa łaczaca gromady gadów i ptaków był archaeopteryx zwany praptakiem. Żył w jurze. Szczątki jego znalezino w Bawarii na przełomie XIX i XX wieku. Praptak był wielkości współczesnego gołebia. Jego cechy ptasia to miedzy innymi budowa obojczyków i obecność piór , a cechy gadzie to uzebienie dzioba. wolne palce na skrzydłach , budowa kregów i wieksza liczba kregów ogonowych niz u wpółczenych ptakow oraz budowa skóry, która u ptaków jest sucha i prawie pozbawiona gruczołów.

Wspołczesne ptaki wydają się dobrze zorganizowana grupą kręgowców, jednak analizujac ja mozna zauwazyc ,że zachowały wiele cech nie zmienionych swoich przodków. Jest to pełne podobieństwo budowy jaj i rozwoju zarodkowego oraz wiele cech anatomicznych , jak połaczenie sie czaszki z kregosłupem za pomoca jednego kłykcia potylicznego, budowa rzuchwy i jej połączenie z czaszką mózgową za pośrednictwem kości kwadratowej, budowa pasa barkowego i miedniczego i wiele innych. Cech rózniących ptaki od gadów jest znacznie mniej niz podobieństw. Natomiast góruja nad gadami znacznie silniejszym rozwojem mózgu. Odznaczaja się takze specjalna budowa płuci specyficznym sposobem oddychania. Płuca zbudowane są z wielu cienkich rureczek, rozgałęzień, oskrzeli. Dodatkowo wystepuje 9 cienkościennych worków powietrznych, dzieki którym możliwe jest tzw., podwójne oddychanie, dzieki któremu płuca sa podwójnie wentylowane - przy wdechu i wydechu.
Bardzo sie rozwinał mózgktory kontroluje wszystkie ruchy podczas lotu. Wyostrzył sie zmysł wzroku. Oraz najbardziej zmienna cecha ptaków to póra, którymi pokryta jest prawie cała powierzchnia ciała. Dwa zasadnicze osiagniecia ewolucyjne ptaków to - zdolność wytrawałego lotu i stałocieplność , odegraly bowiem one główna role w dalszej historii oraz pozwoliły opanowac wszystkie szerokości geograficzne.

Ostatnia gromadą kregowców to ssaki. Rozwineły się z wysoko uorganizowanych gadów, wskutek czego zachowały wiele ich cech. , rozwineły sie z gadów prymitywnych tworzac zarazem odrebną gałą ewolucyjną..Poszczególne cechy ssaków , kształtowały sie stopniowo.

Ssaki należących do rzedu Pelycosauria charakteryzowała tendencja do wysmuklania ciała i unoszenia go na nogach ponad podłożem, zwężenia i wysmuklnienia czaszki pod wpływem silnego rozwoju kresomózgowia oraz róznicowania zębów.Jednak wiele z nich wygineło i pozwoliloto do dalszego przeistaczania się w ssaki. Grupa cynodontów wykazuje mozikową kombinacje cech gadów i ssakow co upoważnia ich jako forma pośrednia miedzy tymi gromdami.natomiast ich potomkowie reprezentowały jeszcze wyższy szczebel organizacji. Ale ewolucja i przodkowie ssaków pozwoliły na uzyskanie najawyszego szczebła rozwoju tej gromady mianowicie ssaków jako zwierzat i odrebnej grupy czyli czlowieka.
dowodzi tego stała i regulowana ciepłota ciała, żywotność i wykarmienie młodych mlekiem .

Pokrycie ciała ssakow stanowi skóra porosnieta sierścią , utworzona przez włosy- swoiste twory, częściowo homologiczne w stosunku do piór ptaków i łusek gadów. OBfituje ona w gruczoły : potowe, łojowe, zapachowe i mleczne. Charakterystyczną cecha ssaków jet uzębienie - zęby osadzone w zębodołach. Pojawia sie przepona - fałd oddzielający jame brzuszną od piersiowej . Poprzez rytmiczne skurcze wspomaga ruchy oddechowe klatki piersiowej. Ssaki maja pęcherzykowate płuca o olbrzymiej powierzchni oddychania, np.: u człowieka siegajacej 100 m kwadratowych , gdy powierzchnia ciała wynosi około 2m kwadratowe. Do dróg oddechowych naleza : jama naosowa z przewodami nosowymi, gardło będące miejscem skrzyżowania przewodów słuchowych, dróg oddechowych i pokarmowych, krtań bedaca równocześnie narządem głosu( tu znajduja sie wiezadła głosowe zwane strunami), tchawica jako długa rura wzmocniona chrzestnymi pierścieniami rozgałeziona na dwa oskrzela, oraz oskrzela , rurki rozgałęziające sie na coraz cieńsze oskrzeliki. Na końcu kazdego z oskrzelików znajduje się pęcherzyk płucny, cienkościenny. otoczony siecią naczyń włosowatych zylnych i tętniczych. Tu zachodzi wymiana gazowa : pobierany jest tlen i oddawany jest dwutlenek węgla . Liczba pęcherzyków jest rózna i wiąże się z aktywnością danego ssaka, np .: u człowieka wynosi 500mln. Pamiętać także należy, że w procesie oddychania udział biorą mięśnie oddechowe oraz żebra i przepona.

Prawie wszystkie ssaki są żyworodne. Rozwijajacy sie zarodek połączony jest z organizmem matki za pośrednictwem łożyska, poprzez które odbywa się wymiana gazowa i odrzywianie płodu.

A na całkowity proces oddychania ustrojowego kregowcow składa sie:
Oddychanie zewnetrzne tzn wymiana gazowa. Sa to procesy zwiazane z pobieraniem O2 ze środowiska ( przez narzady oddechowe) i przekazaniem go ( przez krew 0 do komórek z jednoczesnym odebraniem CO2 z komórek (do krwi) i usunięciem go (przez narzady oddechowe) na zewnatrz. Oraz oddychanie wewnetrzne czyli wewnątrzkomórkowe reakcje bilogicznego utlenienia zwiazków organicznych i uzyskiwania dzieki temu dużej ilości energii potrzebnej do realizacji różnych funkcji życiowych.
Z oddychaniem zewnetrznym wiaże sie wytworzenie układu oddechowego, wyspecjalizowanego w zaopatrywaniu w O2 i usuwaniu zbednego CO2 .
U kręgowców wymiana gazowa zachodzi w skrzelach u ryb i larw płazów, w płucach i skórze u płazów oraz płucach gadów i ssaków.
Na koniec chciałabym porównac uklad krwionośny który poprzez odmienność gromad kręgowców jest bardzo zróżnicowany.
Układ wszystkich kręgowc.ów jest zamkniety. Oznacza to , że krew nie wlewa się do jam ciała, lae krąży w systemie naczyń krwionośnych, zwanych żyłami i tetnicami. Tętnice wprowadzają krew z serca, żyły zaś doprowadzają krew do serca. Naczynia włosowate są łacznikiem miedzy tetnicami a żyłami, pośrednicza w wymianie gazów i składników odzywczych oraz produktów przemiany komórkowej między krwia a komórkami ciała .

Tętnice, dzieki obecności grobej warstwy mieśniwej i spręzystej tkanki łącznej, maja ściany napięte i wytrzymałe na duze ciśnienie krwi. Moga aktywnie kurczyć się i rozszerzać zapewniając ciągły , jednolity przepływ krwi. Natomiast żyły maja cienkie i wiotkie ściany, gdyz zawierają mniej tkanki mięśniowej, i znacznie mniej sprężystej. Wprawdzie nie sa podawane dużemy ciśnieniu krwi, jednak musza być rozciagliwe, gdyż przejmuja znaczne jej ilości. W żyłach obecne sa zastawkiuniemożliwijace cofanie się krwi.

Najwazniejszym narządem jest serce, jest motorem nadającym ruch krwi, u kręgowców leży po stronie brzusznej ciała . W trakcie ewolucji serce podległo istotnym przemianom.:
U ryb i kregoustych serce jest dwu działowe, tzn. zbudowane z jednej komory i jednego przedsionka, przez które płynie wyłacznie krew nie utlenowana(utlenowana w skrzelach ulega odtlenowaniu w ciele , z którego jako krew żylna spływa do serca , a stad ponownie do skrzelii na obwód, dlatego mówi sie o sercu żylnym).

U plazów serce jest trójdziłowe , tzn zbudowane jest z jednejkomory, w ktorej miesza sie krew utlenowana z nie utlenowaną, oraz składa sie z dwóch przedsionków prawego i lewego . A u gadów serce tez jest trójdzialowe z ta róznica , że w komorze pojawia się częściowa przegroda uniemożliwiająca całkowite mieszanie się krwi. Natomiast u ptakówi ssaków jak równiezu człowieka, serce jest czterodzialowe, podzielone na cztery części: dwa przedsiąki - lewy i prawy - oraz ma dwie komory - prawa i lewa. W prawej komorze i przedsiąku krew otlenowana , a w lewej komorze i przedsiąku- utlenowana.

Komplikowanie sie budowy serca warunkuje istotny proces fizjologiczny, a mianowicie utrzymanie stalocieplnośći. Mówiac o ewolucji układu krwionośnego nie mozna tylko myśleć o sercu. Cały układ podległ różnym zmianom . Najsilniej zaznaczyła sie ona pomiedzy rybami a pozostałymi kregowcami . Układ krwionosny ryb zbudowany jest tylko z jednego obiegu, natomiast począwszy od płazów przez gady i ptaki do ssaków istnieja dwa krwioobiegi, a raczej dwie części jednego: mały zwany płucnym i duży. Pojawienie sie dwóch obiegów miało związek z opanowaniem środowiska lądowego.
Krew płynąca w naczyniach krwionośnych jest dzieki pracy serca w ciagłym ruchu i krązy po całym ciele.Właściwy i zawsze ten sam kierunek przepływu krwi zapewniają szczególnej budowy zastwki znajdujace się w ujściach przedsionkowo - komorowych między lewym przedsiąkiem a lewa komorą, oraz prawym przedsionkiem a prawą komora serca. Dzieki temu krew może spełniac wiele funkcjitransportujących i scalających jak:
rozprowadza O 2 i substancje pokarmowe w organizmie , odprowadza CO2 i produkty przemiany materii, utrzymuje stałe pH, temperature i ciśnienie osmoteryczne, rozprowadza biokalalizatory ( enzymy, hormony, witaminy), uczestniczy w procesach odpornoścoiwych organizmu oraz warunkuje homeostaze w organizmie.