Anatomia porównawcza z elementami fizjologii kręgowców
Pokrycie ciała kręgowców:
Najbardziej zewnętrzną powłoka ciała u przedstawicieli tej grupy jest skóra.
Powlokę te budują: skóra właściwa zbudowana z tkanki łącznej oraz wielowarstwowy nabłonek, nazywany naskórkiem.
Skóra w czasie rozwoju zarodkowego powstaje z dwóch listków zarodkowych. Z mezodermy powstaje skóra właściwa, z ektodermy naskórek.
U niektórych grup kręgowców mogą na skórze pojawiać się różnego rodzaju struktury.
Ryby i gady na skórze maja łuski, ptaki posiadają pióra a u ssaków ciało pokrywają włosy.
Pochodzenie łusek w zależności od grupy organizmów jest inne.
Rybie łuski są wytwarzane w skórze właściwej ( z listka mezodermalnego), łuski gadzie są wytworem naskórka( z listka entodermalnego).
Biorąc jako kryterium pochodzenie tych struktur, stwierdzamy iż, nie są one homologiczne.
Ptasie pióra i włosy u ssaków, oraz gadzie łuski są narządami homologicznymi, gdyż pochodzą z naskórka.
Uważa się, że włosy w czasie filogenezy powstają niezależnie od gadzich łusek.
Włos wyrasta ze specjalnej struktury, zwanej mieszkiem włosowym. Struktura ta wyścielona jest naskórkiem.
Wytworem naskórka u ssaków oprócz włosów są gruczoły. Wyróżniamy kilka ich rodzajów:
pęcherzykowate gruczoły wytwarzające łój oraz gruczoły potowe, mające wydłużoną, cewkową formę.
Występowanie gruczołów łojowych związane jest ze strukturą włosa, gdyż wydzielony przez nie łój powoduje natłuszczenie włosa oraz zapewnia ochronę skóry.
Położenie gruczołów jest niezależne od torebek włosa.
Ich rola polega na wydzielaniu potu, będącego rozcieńczonym roztworem mocznika z wodą.
Zawiera także NaCl i inne sole mineralne. Ich rola jest bardzo istotna w regulowaniu temperatury ciała. Dzięki nim możliwe jest również wydalanie szkodliwych substancji lub związków, które występują w nadmiarze.
Gruczoły mleczne, które występują u samic ssaków, są gruczołami potowymi, które uległy przekształcone.
W skórze zawarte są liczne receptory umożliwiające odczuwanie zimna, ciepła, nacisku czy bólu.
Szkielet wewnętrzny kręgowców:
U wszystkich kręgowców szkielet osiowy tworzy czaszka oraz kręgosłup.
U wszystkich grup występują również kończyny wolne, które łączą się z w przypadku kończyn przednich z pasem barkowym a kończyn tylnich z pasem miednicowym.
W pasie barkowy wyróżniamy dwie łopatki, obojczyki i kości krucze. W pasie miednicowym zaś mamy parę kości kulszowych, dwie kości biodrowe i dwie kości łonowe.
W skład szkieletu kończyny tylnej wchodzą; kości palców, śródstopia, kości stępu,
kość strzałkowa, piszczelowa oraz kość udowa.
W obrębie kończyny górnej możemy wyróżnić kości palców, śródręcza, kości nadgarstka, oraz kości promieniowa i łokciową .
Budowa szkieletu ryby:
Rybi szkielet budują czaszka i kręgosłup. W skład szkieletu wchodzą także pasy, barkowy i miednicowy oraz kości płetw. Czaszka ryby jest sztywno połączona z kręgosłupem i dodatkowo łączą się z nią kości należące do pasa miednicowego.
Szkielet płetw utworzony jest przez rozchodzące się promieniście cienkie i długie struktury kości. W obrębie kręgosłupa ryby wyróżnia się dwa odcinki, ogonowy i tułowiowy.
W obrębie tułowia występują wolne żebra, których zadaniem jest wzmacnianie całego ciała.
Budowa szkieletu płaza:
W skład szkieletu u tej grupy wchodzą czaszka, spłaszczona grzbietobrzusznie oraz kręgosłup. Występują tu również pasy miednicowy i barkowy poprzez które szkielet kończyn łączy się z reszta ciała.
Połączenie czaszki z kręgosłupem umożliwiają dwa kłykcie potyliczne.
Charakterystyczny dla płazów jest brak żeber a tym samym klatki piersiowej. Do kręgów tworzących kręgosłup należą dźwigacz lub atlas, kręgi tułowiowe, kręg krzyżowy oraz w zależności od gatunku płaza kręgi ogonowe.
Pas barkowy tworzą dwie łopatki, dwie zbudowane z chrząstki nadłopatki, obojczyki oraz dwie kości krucze. Pas barkowy łączy się z kręgosłupem poprzez mostek po stronie brzusznej ciała.
Pas miednicowy tworzą natomiast dwie kości biodrowe, łączące się poprzez zrost chrzęstny z kośćmi łonowymi i kulszowymi.
Ogólny schemat budowy kończyny u wszystkich grup jest taki sam. U płazów wyjątek stanowi kość przedramienia, która tu jest pojedyncza oraz kość podudzia, występująca również pojedynczo. Dodatkowo w kończynie przedniej występują cztery palce.
Budowa szkieletu gada:
U gadów możemy wyróżnić bardzo masywną i dobrze skostniała czaszkę, kręgosłup oraz pasy miednicowy i barkowy i szkielet kończyn. Połączenie czaszki z kręgosłupem umożliwia jeden kłykieć potyliczny. Kręgosłup dzieli się na odcinki: szyjny, piersiowy, lędźwiowy, krzyżowy oraz odcinek ogonowy.
Pierwszy krąg kręgosłupa to atlas, który występuje pomiędzy obrotnikiem a kłykciem potylicznym. Takie połączenie umożliwia im doskonałą ruchomość głowy. U tej grupy w odróżnieniu od płazów występuje już latka piersiowa. Żebra łącza się mostkiem, leżącym po brzusznej stronie ciała. W obrębie odcinka krzyżowego występują tylko dwa kręgi. Kości łonowe, kulszowe i biodrowe zrastają się tworząc pierścień. Jest to pas miednicowy.
Kości występujące w przedramieniu i podudziu są tu już oddzielone. W szkielecie przedramienia występują kości promieniowa i łokciowa a w obrębie kończyny podudzia występują kość strzałkowa i piszczelowa.
Budowa szkieletu ptaka:
Szkielet ptaka pomimo, iż jest niezwykle lekki to jednak jego konstrukcja jest bardzo silna.
W jego skład wchodzi czaszka, silnie wyeksponowana, jest ona bardzo lekka, gdyż jej kości łącza się poprzez szwy. Oprócz czaszki szkielet tworzy oczywiście kręgosłup oraz pasy miednicowy i barkowy umożliwiające połączenie szkieletu kończyn wolnych z resztą.
W obrębie ptasiego szkieletu większość kości stanowią kości pneumatyczne, zawierające w środku powietrze. Kości te w kilku miejscach w kręgosłupie mogą się zrastać i tworzyć bardzo silną konstrukcję. Połączenie czaszki z kręgosłupem zapewnia jeden kłykieć potyliczny . Kręgosłup ptaka podzielony jest na takie same odcinki jak u gada.
Pierwszy kręg szyjny to atlas, drugi obrotnik. Dwa pierwsze kręgi szyjne łącza się umożliwiając skręcanie głowy przez ptaka na boki. Odcinek ten u niektórych gatunków ptaków jest bardzo wydłużony.
Klatkę piersiowa tworzą tu żebra, które po brzusznej części ciała łącza się poprzez mostek. Żebra ptaka są dwuelementowe. Budują je odcinki kręgowe i mostkowe, połączone ze sobą pod kątem 90 stopni. U ptaków w obrębie mostka leży grzebień, który stanowi miejsce przyczepu mięśni skrzydeł. W pasie barkowym występują dwie kości krucze, łopatki w kształcie szabel i obojczyki, które zrastają się w widełki.
Kości łonowe, kulszowe i biodrowe tworzące pas miednicowy zrastają się ze sobą i z odcinkiem lędźwiowo-krzyżowym w obrębie kręgosłupa.
Miednica ptaków jest otwarta, co umożliwia ptakom składanie bardzo dużych jaj. Kończyna przednia przekształcona jest w skrzydło. Schemat ogólnej budowy jest taki sam jak u wszystkich kręgowców, ale w kończynie przedniej ptaka występują tylko trzy palce.
W kończynie tylnej ptaka występuje tylko jedna kość podudzia. Powstaje ona przez połączenie się kości piszczelowej ze strzałkową. W kończynie tylnej występuje także pojedyncza kość skokowa, która tworzą zrośnięte kości śródstopia i stepu. Kończyna przednia ptaka zaopatrzona jest w cztery palce.
Budowa szkieletu ssaka:
Czaszka ssaka jest masywna i stosunkowo silnie wysklepiona. Elementami szkieletu jest oczywiści kręgosłup oraz pasy miednicowy i barkowy. Ponad to, występują szkielety kończyn górnych i dolnych. Połączenie czaszki z kręgosłupem możliwe jest dzięki dwóm kłykciom potylicznym. Kręgosłup buduje pięć odcinków. Dodatkowo kręgi krzyżowe zrastają się, tworząc jedna kość krzyżowa. W obrębie odcinka szyjnego występuje siedem kręgów z których dwa pierwsze stanowią atlas oraz obrotnik, które posiadaj takie same połączenia jak te które maja gady i ptaki. Od kręgów piersiowych odchodzą żebra, łączące się z mostkiem.
W pasie barkowym występują łopatki, obojczyki. U niektórych ssaków występuje całkowity zanik obojczyków. U ssaków nie występują kości krucze. Pozostałością tych kości są niewielkie wyrostki położone na łopatkach.
Podobnie kości pasa miednicowego( łonowa, kulszowa, biodrowa) tworzą zamknięta miednicę. Kończyny zbudowane są według ogólnego schematu, który jest wspólny dla wszystkich przedstawicieli grupy.
Różnorodność środowisk życia ssaków spowodowała, że wygląd i budowa kończyn może być bardzo różna. U kręgowców poruszających się na czterech kończynach występuje inny sposób osadzenia kończyn. U płazów i gadów, ciało zawieszone jest na kończynach. U ptaków i ssaków kończyny podpierają resztę ciała.
Układ krążenia kręgowców:
W skład układu krążenia kręgowców wchodzi układ limfatyczny oraz krwionośny. W naczyniach układu krwionośnego płynie krew a limfatycznego chłonka.
U kręgowców występuje układ zamknięty. Oznacza to, ze krew nie wylewa się do jam ciała tylko krąży w obrębie zamkniętych naczyń. Krew na obwód ciała tłoczona jest przez serce, które utworzone jest przez wiele jam.
Oprócz serca układ krążenia budują także naczynia. Zaliczamy do nich tętnice i żyły oraz naczynia włosowate. Krew zawierająca tlen płynie zazwyczaj w tętnicach. Odtleniona, powraca do serca żyłami.
Tętnica, która wychodzi bezpośrednio z serca i tłoczy krew na całe ciało nazywana jest aortą.
Budowa obu grup naczyń jest różna i związana jest z funkcją, która spełniają.
Tętnice są grubsze przez co wykazują większa wytrzymałość na zmienne ciśnienie krwi.
Ściany żył nie są umięśnione, są bardziej zwiotczałe, mniej wytrzymałe na zmiany ciśnienia.
Dodatkowo żyły zaopatrzone są w zastawki, które uniemożliwiają powrót krwi.
Sieć naczyń tętniczych rozgałęzia się na mniejsze i przechodzi w sieć naczyń włosowatych, które w tkankach są bardzo gęsto rozmieszczone.
Cienkie ściany kapilar włosowatych umożliwiają wymianę substancji pomiędzy krwią a tkankami. Czasami mogą występować sieci naczyń dziwnych lub cudownych. Ich występowanie ograniczone jest do niektórych bardzo silnie ukrwionych narządów. Tętniczki przechodzą poprzez naczynia włosowate w kolejne tętniczki. Takie układy występują w rybich skrzelach lub w nerce ssaka. Niektóre naczynia żylne rozgałęziają się bardzo gęsto i tworzą układy wrotne, którego przykładem może być układ wrotny występujący u układzie pokarmowym kręgowców.
Budowa serca:
Najprostszą budowę ma ono u ryb. Składa się z zatoki żylnej, przedsionka oraz komory tętniczej. Krew z tkanek zbierana jest przez żyły, które prowadzą ją do zatoki żylnej. Stąd dostają się przedsionka a potem do komory bardzo silnie umięśnionej. Skurcze serca powodują wypchniecie krwi do brzusznej aorty. Serce ryby pompuje zawsze krew odtlenioną. Ryby mają tylko jeden obieg krwi. Odtleniona krew dostaje się przez aortę brzuszną do tętnic skrzelowych w liczbie kilku par. W skrzelach następuje ich rozgałęzienie do naczyń włosowatych. Tu następuje wymiana gazów. Poprzez sieci tętnicze natleniona krew dostaje się do aorty grzbietowej. Ta rozgałęzia się na mniejsze tętnice, które rozprowadzają utlenioną krew do tkanek ciała.
Po oddaniu tlenu krew zbierana jest przez sieć żył i ponownie dostaje się do serca.
Małe średnice naczyń włosowatych powodują, że krew traci w nich swoją prędkość i ciśnienie. U ryb krew krąży bardzo powoli i ma niewielkie ciśnienie.
U płazów serce tworzą zatoka żylna i dwa przedsionki, lewy i prawy. W skład serca wchodzą także komora i stożek tętniczy. U tej grupy pojawił się drugi obieg krwi, zwany płucnym i stąd obecność drugiego przedsionka. Odtleniona krew z tkanek ciała dostaje się do zatoki żylnej, stąd do prawego przedsionka. Krew zawierająca tlen żyłami płucnymi dostaje się do lewego przedsionka.
Krew pochodząca z obu przedsionków miesza się następnie w grubościennej komorze. Pod wpływem skurczów komory dochodzi do wypchnięcia krwi do stożka tętniczego, który jest u płazów bardzo wydłużony. Co ważne, pewna ilość krwi tłoczona jest przez tętnice płucne do płuc a część aorta do tkanek ciała. Mieszanie się krwi natlenionej z odtleniona jest jednak ograniczone ze względu na obecność w stożku podłużnej zastawki oraz nierównomierne kurczenie się przedsionków.
Zarówno u płazów jak i gadów występują dwa obiegi krwi. Komora serca tłoczy krew do aorty i tętnicy płucnej. Mechanizm blokujący mieszanie krwi w obrębie komory sprawia, że do tętnicy płucnej dostaje się w przeważającej ilości krew nie zawierająca tlenu do aorty dostaje się głównie krew ze znaczną zawartością tlenu. Tętnica prowadząca do płuc rozgałęzia się na mniejsze tak, aż w końcu staje się siecią włosowatą. Po wymianie gazowej krew zbierana jest przez żyły płucne i trafia dzięki nim do lewego przedsionka, a następnie do komory. Krew zawierająca tlen zostaje dzięki skurczom komory wtłoczona przez tętnice do tkanek ciała. Po oddaniu tlenu krew zbierana jest przez żyły, które prowadzą ją do prawego przedsionka i wreszcie do komory.
Napędem tłoczącym krew na oba obiegi jest komora. Pierwszy obieg nazywany jest płucnym lub małym. Podając bardzo ogólnie możemy stwierdzić, że zaczyna się on w sercu, biegnie przez płuca i kończy się w sercu. Obieg duży jest dłuższy, rozpoczyna się w sercu, poprzez tkanki, po oddaniu tlenu krew dostaje się ponownie do serca.
Krew z wychodząca z serca ma dużą prędkość, i tylko raz przepływa przez naczynia krwionośne, dlatego u płazów i gadów w odróżnieniu od ryb przepływ krwi jest znacznie szybszy.
Serce gadzie tworzy zatoka żylna, dwa przedsionki oraz komora, która posiada niepełna przegrodę. W sercu gada nie ma stożka tętniczego. W miejscu jego występowania jest u gadów tętnica płucna i aorta. gadów aorta rozgałęzia się na dwa łuki. Krew z tkanek, pozbawiona tlenu poprzez żyły dostaje się do zatoki żylnej a stąd do przedsionka prawego.
Krew pochodząca z płuc zawierająca znaczne ilości tlenu przez żyły płucne dostaje się przedsionka lewego. Krew pochodząca z obu przedsionków przepływa do komory, która wykazuje znaczne umięśnienie. Częściowa przegroda w komorze, krew przepływająca z prawego przedsionka może przepływać przeważnie do tętnicy. Krew z lewego przedsionka tym samym wpada do aorty. Niepełna przegroda umożliwia stopień mieszania się obu rodzajów krwi.
Serce u ptaka i ssaka ma podobna budowę. Jest czterodzielne, a do poszczególnych jego elementów należą przedsionki prawy i lewy oraz komory, lewa i prawa. W sercu o takiej budowie zanikła zatoka żylna a aorta nie jest rozgałęziona. Odtleniona krew jest zbierana przez żyły do prawego przedsionka. Z tego miejsca dostaje się do prawej komory. Skurcz tej komory to powoduje przepływ krwi do tętnicy, prowadzącej krew do płuc. W pęcherzykach płucnych dochodzi do uzupełnienia braków tlenu i krew zostaje wprowadzona poprzez żyły płucne do przedsionka lewego. Z lewej komory dzięki skurczom krew może dostać się do aorty a stąd na cały obwód ciała. Całkowita przegroda serca umożliwia znacznie bardziej wydajną pracę układu krążenia. Dodatkowo pomiędzy komorami i przedsionkami występują struktury, zapobiegające ponownemu wpływaniu do nich krwi. Są to zastawki dwu lub trójdzielna.
W układzie krwionośnym ptaków i ssaków występują dwa obiegi krwi i jedna pompa tłocząca krew do obu obiegów. W obrębie serca można jednak wyróżnić dwa mechanizmy umożliwiające tłoczenie krwi do naczyń. Krew może być tłoczona przez obie komory. Komora prawa pompuje krew odtlenioną do tętnicy, którą krew przepływa do płuc. Tam następuje rozgałęzienie się jej mniejsze naczynia i sieć naczyń włosowatych. Po wymianie gazowej, krew natleniona dzięki małym żyłom, które przechodzą w żyły o większej średnicy dostaje się do żył płucnych, wpadających już lewego przedsionka a następnie do lewej komory. Komora ta tłoczy otrzymany płyn ustrojowy do aorty. Ta rozgałęzia się do tętnice o mniejszej średnicy, które rozchodzą się po całym ciele. W obrębie tkanek tętnice rozgałęziają się na drobne cienkościenne naczynia i naczynia włosowate. Po wymianie gazowej krew powraca żyłami do przedsionka prawego i prawej komory. Krew dostaje się po każdym przepływie do komór, które nadają jej ponowną prędkość dzięki swoim skurczom i gwałtownemu jej wyrzuceniu, również i ciśnienie.
Takie rozwiązanie sprawia, że krew krążąca w układzie krwionośnym posiada zawsze właściwe wysokie ciśnienie i dużą prędkość, pomimo, iż nie ma mieszania się krwi w obrębie serca. Taki wysoki przepływ krwi powoduje, że zarówno u ptaków jak i ssaków występuje bardzo duże tempo metabolizmu. Dzięki takiemu mechanizmowi przepływu krwi zwierzęta te jako jedyne ,mogły zyskać stałocieplność.