Fylogenéza dýchacej sústavy a regulačných sústav

Prírodné vedy » Biológia

Autor: anika
Typ práce: Maturita
Dátum: 05.09.2013
Jazyk: Slovenčina
Rozsah: 2 286 slov
Počet zobrazení: 7 884
Tlačení: 448
Uložení: 468
Fylogenéza dýchacej sústavy a regulačných sústav

Dýchacia sústava živočíchov

Jej funkciou je zabezpečiť výmenu dýchacích plynov medzi organizmom a prostredím. Potreba kyslíka v organizme stúpa s intenzitou metabolických dejov. Rozdielnosť úrovne metabolizmu viedla ku vzniku rôznych dýchacích sústav jednotlivých skupín živočíchov. Typ dýchacieho ústrojenstva závisí aj od prostredia, v ktorom živočích žije.
U jednobunkovcov a najnižšie postavených mnohobunkovcov (pŕhlivce, ploskavce, niektoré larvy hmyzu) dochádza k výmene dýchacích plynov difúziou cez povrch tela, teda špecializované dýchacie orgány nemajú vytvorené. Dýchanie celým povrchom tela sa vyskytuje aj u viacerých nižších stavovcov (obojživelníky, niektoré druhy rýb v prvých dňoch života). Kožné dýchanie u obojživelníkov predstavuje až 70-80% celkového dýchania.
Pre vývojovo dokonalejšie živočíchy s väčšími rozmermi tela je príjem kyslíka difúziou neefektívny, preto sa im vytvorili špeciálne dýchacie orgány a sústavy orgánov. Dýchacie orgány môžu zásobovať živočíchy kyslíkom dvoma spôsobmi:
1. priamo - kyslík zo vzduchu je rozvádzaný ku tkanivám sieťou vzdušných kanálikov (vzdušnice)
2. nepriamo - prostredníctvom dýchacích farbív obsiahnutých v telových tekutinách (žiabre, pľúcne vačky, pľúca)

Dýchanie vzdušnicami
Ako určitá modifikácia dýchania difúziou cez povrch tela sa vyvinulo tracheálne dýchanie. Vzdušný kyslík je privádzaný vzdušnicami (trachey) priamo k jednotlivým tkanivám. Trachey vznikajú preliačením ektodermu dovnútra tela, čím sa vytvorí systém tenkých kanálikov, ktoré ústia na povrch tela uzatvárateľnými otvormi, ktoré sa nazývajú stigmy. Trachey sú typickým dýchacím ústrojom vzdušnicovcov.
U lariev vodného hmyzu sa stretávame s modifikáciou tohto ústrojenstva na rozvetvené tracheálne žiabre. Trachey a tracheálne žiabre predstavujú dýchacie orgány, ktoré priamo privádzajú kyslík k cieľovým tkanivám.
 
Dýchanie žiabrami
Žiabrami dýchajú mnohé vodné bezstavovce, väčšina rýb a žubrienky obojživelníkov. Žiabre sú ektodermálneho pôvodu a vznikajú vyliačením pokožky. Majú rôzny tvar a podobu. Ich povrch sa zväčšuje zriasením (kríčkovitým rozvetvením alebo majú lamely). Cez tieto tenké vrstvy prebieha vo vodnom prostredí výmena plynov. Typické žiabre uložené v žiabrovej dutine majú ryby. Na žiabrových oblúkoch rýb je množstvo zriasených, bohato prekrvených lupienkov, ktorými preteká voda vždy rovnakým smerom, proti prúdu krvi vo vlásočniciach žiaber. Do nich prúdi odkysličená krv priamo zo srdca.
Okysličená krv sa zo žiaber dostáva do celého organizmu, kyslík prenáša hemoglobín červených krviniek. Oxid uhličitý sa dostáva difúziou z krvi cez žiabre do vody. Ryby využijú až 90% kyslíka z vody. Podnetom na zvýšenie frekvencie dýchacích pohybov rýb je predovšetkým pokles obsahu kyslíka vo vode. Niektoré ryby majú schopnosť využívať aj kyslík zo vzduchu, ktorý prehltávajú. Kyslík sa potom vstrebáva cez bohato prekrvenú sliznicu čreva tráviacej rúry.
Niektorým živočíchom žiabre vyčnievajú do okolitej vody (mnohoštetinavce, žubrienky obojživelníkov), nazývajú sa preto vonkajšie žiabre. Väčšine živočíchov však nepresahujú obrysy tela a sú chránené pred mechanickým poškodením pokryvom tela (mäkkýše, kôrovce
Dýchanie pľúcnymi vačkami
Pľúcne vačky vyuţívajú na dýchanie niektoré skupiny pavúkovcov. Vznikli zo žiaber brušných končatín a prispôsobili sa na dýchanie vzdušného kyslíka. Zložené sú z lamiel usporiadaných rovnobežne ako listy v knihe. Prúdi v nich hemolymfa.
 
Dýchanie pľúcami
Pľúca sú dýchacie orgány suchozemských stavovcov a ich funkciou je zabezpečiť nasýtenie krvi kyslíkom zo vzduchu. Dýchajú nimi aj najvyššie vyvinuté vodné stavovce (delfíny, veľryby). Pľúca sú párový, vakovitý orgán. Vyvinuli sa z vnútornej zárodočnej vrstvy - endodermu.
Rybám sa v priebehu fylogenézy ako pomocný orgán vyvinuli pľúca v podobe vakov. Dýchaciu funkciu si zachovali len v starobylej skupine dvojdyšných rýb. Väčšine ostatných rýb sa z nich vyvinul druhotný orgán - plynový mechúr, ktorý má funkciu hydrostatického orgánu - nadľahčuje telo vo vode.
Pľúca obojživelníkov sú vakovité, vnútri hladké (mloky) alebo zriasené (žaby). Mechanizmus dýchania je spojený s prehltávaním vzduchu (keďže nemajú vyvinuté rebrá, hrudný kôš ani bránicu). Vdýchnutý vzduch nozdrami prechádza do úst. Po ich uzavretí sa prehltáva cez priedušnicu a priedušky do pľúcnych vakov. Pre výmenu plynov teda okrem kože má veľký význam aj vnútorný povrch ústnej dutiny a hrtan. Kyslík sa do tkanív prenáša hemoglobínom červených krviniek.
Plazy majú pľúca vakovité, vyplnené hubovitým tkanivom s početnými priehradkami a mechúrikmi. Hady majú ľavú polovicu pľúc zakrpatenú.
Vrchol vývoja dosahujú pľúca vtákov a cicavcov, ktorým zabezpečujú vysokú spotrebu kyslíka udržiavaním stálej teploty tela a intenzívnymi metabolickými dejmi.
Vtáky majú najefektívnejšiu dýchaciu sústavu spomedzi všetkých stavovcov. Súvisí to s ich intenzívnym metabolizmom. Vzdušné vaky im pomáhajú aj počas letu udržiavať polohu tela, nadľahčovať a ochladzovať ho.
Pľúca vtákov majú niekoľko špecifických znakov súvisiacich s lietaním. Sú pomerne malé, trubicovité, prirastené k rebrám. Ich objem sa pri dýchaní nemení, nemajú pľúcne mechúriky, ale na prevod kyslíka z vdýchnutého vzduchu slúžia vzdušné kapiláry, ktoré tvoria bohato členenú vlásočnicovú sieť.
Vtáky majú s pľúcami spojené vzdušné vaky. Pri vdychu časť vzduchu putuje do pľúc a zvyšok napĺňa vaky, ktoré zasahujú až do kostí. Pri výdychu sa vzduch dostáva zo zadných vakov cez pľúca do predných vakov, opäť prechádza vzdušnými kapilárami a je vydýchnutý. Vlastná výmena plynov prebieha len vo vzdušných kapilárach, stena vakov je len minimálne prekrvená a pre vlastnú výmenu plynov nemá význam. Vzdušné vaky však umoţňujú vtákom získať čo najviac kyslíka pri každom nádychu.
Pľúca cicavcov sú párový orgán uložený v hrudnej dutine. Sú relatívne objemnejšie a vzduchové cesty sa v nich rozvetvujú slepo do pľúcnych mechúrikov (alveol). Pľúcna alveola je základnou štruktúrnou a funkčnou jednotkou pre výmenu plynov medzi organizmom a prostredím. Je prestúpená množstvom krvných kapilár na vychytávanie kyslíka z vdýchnutého vzduchu. Alveoly niekoľkonásobne zväčšujú povrch pľúc, čo je efektívne prispôsobenie na výmenu plynov. U človeka dosahuje povrch respiračnej plochy cca 70 m2.

Regulačné mechanizmy

Dráždivé - nervové
Látkové - hormonálne
Obranné - imunitné
Endogénne biorytmy - autonómne - dýchanie,srdce...
Exogénne - závisia od vonkjašieho prostredia - striedanie svetla a tmy (spánok, aktivita)
 
Nervová regulácia
Premena podnetu (informácie) na signál. Nervové regulácie sú rýchle a nasmerované na určitý orgán, receptormi zachytí podnet a mení ho na nervový vzruch. Vzruch sa prenáša po nervových vláknach do nervových centier, získanú informáciu spracuje a vytvorí adekvátnu odpoveď. Zákl. štruktúrnou a funkčnou jednotkou je neurón, tvorí ho telo bunky, výbežky - dendrity - krátke rozvetvené (podráždenie do bunky - dostredivé),s inými bunkami vytvárajú spoje - synapsie a neurit - dlhý, vždy jeden, (podráždenie z bunky - odstredivý). Informácia v synapsiách sa odovzdáva prostredníctvom mediátorov (acetylcholín, noradrenalín), ktoré sa vylučujú z nervových zakončení neuritov - synaptických uzlíkov.

Funkcie

I) dráždivosť - schopnosť reagovať na podnety
II) vodivosť - schopnosť viesť vzruchy bez zmeny informácie

Fylogenéza nervovej sústavy

Najjednoduchším typom je rozptýlená (difúzna) nervová sústava pŕhlivcov.
Postupným spájaním nervových buniek sa vytvárajú nervové uzly - gangliá, ktoré vytvárajú viacero typov uzlovej (gangliovej) nervovej sústavy. Gangliá sa spravidla koncentrujú tam, kde sa organizmus dostáva bezprostredne do kontaktu s prostredím.

Kruhová (radiálna) nervová sústava
 je charakteristická pre lúčovito súmerné živočíchy (napr. medúzy a ostnatokožce).
Ploskavcom sa okrem difúznej nervovej sústavy koncentrujú nervové bunky do ganglií. Z ganglií vybiehajú nervové pásy - vzniká pásová nervová sústava. Pásy sa spájajú obrúčkou okolo hltana.
Obrúčkavcom sa páry nervových uzlov opakujú v jednotlivých článkoch. Uzly v článkoch sú priečne prepojené a tvoria rebríčkovú nervovú sústavu, ktorá sa vyskytuje aj pri hmyze.
Ďalšie zdokonaľovanie nervovej sústavy, ktoré súvisí s rozvojom niektorých zmyslových orgánov v prednej časti tela, možno pozorovať pri článkonožcoch - cefalizácia. Splývaním jednotlivých párov ganglií nad hltanom vznikol mozog - sídlo hlavných nervových centier článkonožcov. Rozvoj nervovej sústavy hmyzu je obmedzený malým telom, preto sú pre hmyz typické len stereotypné inštinktívne reakcie.

Nervová sústava stavovcov

Rúrková NS - vznikla z ektodermu vo forme nervovej rúrky na chrbtovej strane, z nej sa vyvinula miecha, z ktorej vychádzajú miechové nervy. Rúrková NS sa postupne funkčne diferencovala na ústrednú a obvodovú. U bezlebečného kopijovca NS tvorí iba miecha. U nižších stavovcov je mozog diferencovaný na 3 časti. Predný (čuch), stredný (zrak), zadný (polohovorovnovážny orgán). Pôvodnú nerv. rúru predstavuje mozgový kmeň, ďalej sem patrí predĺžená miecha, časť stredného mozgu a medzimozgu. Úplný mozog vyšších stavovcov sa diferencoval v smere od zadného mozgu takto:
Predĺžená miecha, most, mozoček, stredný mozog, medzimozog a najdokonalejší predný mozog

Stavba a činnosť ústrednej nervovej sústavy

Najdokonalejší a najzložitejší typ regulačných mechanizmov. Hl. časti - mozog a miecha.
Miecha je fylogeneticky najstaršia časť NS, tvorí ju povrazec, kt. má v strede kanál vyplnený mozgovomiechovým mokom. Reflexné centrum - reguluje pohyb svalov končatín, trupu a bránice. Riadi aj autonómne funkcie (potenie,činnosť ciev...).
Mozog: Predĺžená miecha je priamym pokračovaním chrbticovej miechy. Nervové bunky vytvárajú sieťovú - retikulárnu formáciu. Reguluje životne dôležité deje (srdcová činnosť, krvný tlak, dýchanie), časť reflexov spojených s trávením (prehĺtanie, sanie, žuvanie, slinenie), obranné reflexy (kašľanie, kýchanie, vracanie), je ústredím koordinácie pohybu.
Zadný mozog má 2 funkčné časti - most a mozoček. Most - spojovací informačný kanál, umiestnený pred predĺženou miechou. Mozoček - vysiela signály až do mozgovej kôry (pri vyspelejších živočíchoch 2 hemisféry). Spolu s miechou tvorí centrum rovnováhy tela.
Stredný mozog - krátky oddiel mozgového kmeňa. Pri rybách a obojživelníkoch je to najvyššie ústredie koordinácie pohybov, u cicavcov je centrom zrakových a sluchových reflexov, podmieňuje aj vzpriamenú polohu hlavy a celého tela.
Medzimozog - 2 funkčne odlišné časti - Talamus a Hypotalamus. Talamus (lôžko) - okno do vedomia - filtruje informácia zo zmyslových orgánov, sprostredkúva emočné prejavy. U rýb - miesto asosiačného prepojenia nervových dráh. Hypotalamus (podlôžko) - nadradená časť riadenia vnútorných orgánov. Funkčne je veľmi úzko spojený s mozgovým príveskom - hypofýzou. Ovplyvňuje fyziologické procesy (príjem potravy, pohyb v tráviacej rúre, typ metabolizmu). Reguluje aj teplotu tela, činnosť srdca, obeh telových tekutín a pod.
Predný mozog je najrozvinutejšia fylogeneticky staršia časť ÚNS. Mala čuchovú funkciu, už plazy majú rozdelený brázdou na 2 hemisféry. Predná časť - motorické funkcie, zadná časť - senzorické funkcie.
Mozog je brázdami rozdelený na laloky - čelový, temenný, spánkový, záhlavový.
Mozgová kôra pokrýva obe hemisféry, najvyvinutejšiu majú slony, delfíny a primáty. Je to najvyššie riadiace centrum, ktoré integruje nervové procesy (motorické, zmyslové), a najvyššie nervové prejavy - pohybové funkcie, videnie, počutie, hlasové prejavy a pod. ÚNS je chránená väzivovými obalmi a mozgové komory a centrálny miechový kanál vypĺňa mozgovomiechový mok, ktorý tvorí vnútorné prostredie NS, chráni ju pred poškodením a reguluje vnútrolebečný tlak.

Obvodová NS

Je fylogeneticky staršia ako somatická. Nervové dráhy tvoria dostredivé a odstredivé nervové vlákna, ktoré spájajú mozog a miechu s orgánmi a tkanivami celého tela. V jednom nerve môže byť až 1000 vláken - motorické alebo autonómne. Motorické sú vôľou ovládané, zabezpečujú pohyb kostrových svalov (somatické - telové nervy). Autonómne (vegetatívne) vychádzajú z mozgu a miechy, sú neovládateľné, inervujú funkcie vnútorných orgánov a ciev.

Reflex a reflexný oblúk

Funkčnou jednotkou nerv. systému je reflex - okamžitá odpoveď organizmu na zmenu prostredia, ktorá sa uskutočňuje cez reflexný oblúk. Reflexná činnosť funguje na princípe spätnej väzby - podráždenie receptora sa prenaša dostredivými vláknami do ÚNS, odtiaľ sa odpoveď vysiela odstredivými vláknami do efektorov. Nervováha dráha od receptora po efektor sa nazýva reflexný oblúk.
Nižšia nervová činnosť - nepodmieňené reflexy, vrodené procesy získané v priebehu ontogenézy činnosťou NS. Sú stereotypné, živočích reaguje na podnet kvalitatívne rovnakou reakciou (slinenie vyvolané chuťovým podnetom, odtiahnutie končatiny pri bolestivom dotyku), zložité, reťazové - inštinkty potravové, pohlavné, obranné a rodičovské.
Vyššia nervová činnosť - podmienené reflexy, kvalitatívne nový spôsob adaptácie vytváraním pamäťových stôp - nových, dočasných nervových spojení prostredníctvom podmienených reflexov. Základným fyziologickým prvkom je pamäť a učenie. Pamäť zachováva informácie v mozgu, závisí od stupňa vývoju mozgovej kôry, intenzity, motivácie a opakovania procesu. Učenie je vytváranie pamäťových stôp, výsledok podmienenej reflexnej činnosti najvyšších oblastí ÚNS.
 
Hormonálna regulácia
Realizuje sa pomocou hormónov. Tvoria sa v žľazách alebo tkanivách, odkiaľ sa telovými tekutinami prenášajú k bunkám cieľových orgánov. Podmienkou ich účinku je špecifická väzba na cieľovú bunku. Životnosť - niekoľko minút, až dní, v závislosti od druhu.
Endohormóny - výmena informácií vo vnútri organizmu
Ektohormóny - prenášajú informácie aj mimo organizmu, medzi jedincami toho istého druhu
 
Bezstavovce - neurosekrécia - vylučovanie hormónov nerv. bunkami, - základ hormonálnej regulácie riadi rozmnožovanie, rast, regeneráciu, zvliekanie kože, zmenu sfarbenia, osmoreguláciu, metabolizmus a činnosť srdca.
Hmyz - 2 hlavné zložky sústavy žliaz s vnút. sekréciou - neurosekrečné bunky na povrchu mozgu, ktoré majú nadradenú úlohu v rámci celej hormonálnej sústavy a v hrudi hmyzu sa produkujú hormóny, ktoré riadia procesy spojené s nedokonalou alebo dokonalou premenou. Tu sa tvorí zvliekací hormón, juvenelný hormón (spomaľuje prechod do dospelosti v čase larválneho vývinu), ferohormóny (produkujú sa do vonkajšieho prostredia, sú to vnútrodruhové regulačné pachy, sprostredkúvajú komunikáciu medzi jedincami rovnakého druhu, vyvolávajú pohlavnú aktivitu, obranné a únikové reakcie).
Stavovce - najzložitejšia hormonálna sústava, hormóny sa tvoria v endokrinných žľazách alebo sú vylučované z tkanív (tkanivové hormóny).
Hypotalamovo-hypofýzový komplex - usmerňuje činnosť všetkých ostatných endokrinných systémov. Vylučovanie hormónov podmozgovou žľazou hypofýzou reguluje NS prostredníctvom hypotalamu, ktorý tvorí koordinačné centrum autonómnych funkcií ako termoregulácia, zloženie, objem a cirkulácia telových tekutín, príjem potravy, cirkulácia tekutín, pohlavné funkcie a premena látok na molekulovej úrovni.
Epifýza (šuškové teliesko) produkuje melatonín, kt. brzdí tvorbu pohlavných hormónov, vyrastá z medzimozgu nižších stavovcov.
Štítna žľaza - komplex samostatných žliaz v podobe vačkov, tvorí sa v nej tyroxín a tyronín.
Prištítne telieska vytvárajú parathormón, ktorý riadi premenu vápnika v organizme.
Časť pankreasu má tiež funkciu ako endokrinná žľaza. Pri vyšších stavovcoch ostrovčeky vylučujú inzulín a glukagón, ktoré regulujú metabolizmus sacharidov
Nadobličky - dreň - adrenalín (ovplyvňuje metabolické funkcie - zvyšuje hladinu cukru v krvi, zrýchľuje činnosť srdca, zužuje cievy, zvyšuje krvný tlak) a noradrenalín (opačné účinky). Hormóny kôry ovplyvňujú metabolizmus minerálnych látok (mineralokortikoidy)a základných živín (glukokortikoidy).
Semenníky - testosterón - podmieňuje pohlavnú aktivitu, zrenie pohlavných orgánov a vytvorenie druhotných pohlavných znakov
Vaječníky - estrogén (vývin pohlavných orgánov a druhotných pohlavných znakov) a progesterón (uhniezdenie vajíčka v sliznici maternice).
 
Termoregulácia
Ektotermné nemajú stálu teplotu tela, kolíše podľa teploty vonkajšieho prostredia. Ak tá prudko klesne, alebo stúpne, ich telesná aktivita klesá na minimum. Patria sem všetky bezstavovce, kruhoústnice, drsnokožce, ryby, obojživelníky, plazy..
Endotermné udržujú stálu teplotu tela, majú tepelný obal (povrch tela), tepelné jadro (vnútorné orgány). Termoregulácia - fyzikálna (vyžarovanie tepla z organizmu, prúdenie, vyparovanie, rozširovanie ciev - vazodilatácia alebo stiahnutie ciev - vazokonstrikcia). alebo chemická - tuková vrstva, výmena srsti, zmena správania (regulácia telesnej teploty zvýšením alebo znížením intenzity metabolizmu). Patria sem vtáky (41°C) a cicavce (37°C).
Heterotermné sú za priaznivých podmienok endotermné, za nepriaznivých ektotermné. patrí sem špecifická skupina cicavcov.
 
Skupina: Prvoústovce
1. Ústa vznikajú na mieste blastoporu - prvoúst.
2. Nervová sústava sa nachádza na brušnej strane.
 
Skupina: Druhoústovce
1. Počas embryonálneho vývinu sa prvoústa stávajú análnym otvorom a prijímací otvor sa diferencuje na opačnom konci tela ako druhotné ústa.
2. Nervová sústava sa nachádza na chrbtovej strane nad črevom.
3. Cievna sústava je na brušnej strane.
4. Tretí zárodočný list mezoderm vzniká embryonálne oddelením z čreva (nie teloblasticky).

Oboduj prácu: 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1


Odporúčame

Prírodné vedy » Biológia

:: KATEGÓRIE – Referáty, ťaháky, maturita:

Vygenerované za 0.033 s.
Zavrieť reklamu