Кровоносна система риб - унікальне серце і чому воно б'ється в 4 рази повільніше, ніж у людини

Всі представники іхтіофауни - холоднокровні тварини, тому температура їх тіла завжди дорівнює температурі навколишнього середовища.

Анатомія кровоносної системи

Незважаючи на схожий спосіб життя і будову риб їхня кровоносна система не завжди однакова.

Чи є у риб серце?

Кожне з цих холоднокровних тварин має серце. Звичайно, воно влаштоване інакше, ніж у людини та інших ссавців, але в цілому виконує такі ж функції – циркуляція крові та насичення організму киснем. , амеб, кишковопорожнинних, плоских, круглих та кільчастих черв'яків.

Еволюційний розвиток

Згідно з дослідженнями біологів, саме у риб вперше серед усіх живих організмів з'явилося серце як повноцінний функціонуючий орган.

Сьогодні подібний розвиток можна побачити на стадії онтогенезу, адже у зародків риб є лише судина, яка до кінця інкубаційного періоду переформовується на серцевий м'яз.

Кровоносна система риб стала замкненою, тобто з того часу кров переміщалася виключно судинами, а серце поділилося на дві камери, забезпечені клапанним апаратом і серцевою сумкою. Цей момент став найважливішим проміжним етапом розвитку еволюційної ланцюга.

Згодом тварини почали виходити на сушу, і тоді їм був потрібний складніший орган, пов'язаний з легеневим диханням.

Ще в давнину лопастепері риби обзавелися додатковим органом дихання, в якому основну роль грають плавальні бульбашки, неповна серцева перегородка і друге коло кровообігу. Дослідники виробляють у їх будові зачатки третьої серцевої камери. Деякі представники цієї унікальної групи мешкають на Землі і сьогодні.

У сусідів риб серед існування – головоногих – мільйони років тому з'явилося зяброве серце. Це спеціальні розширення, створюють пульсацію по дорозі зябрових вен, якими йде венозна кров. Число таких сердець завжди відповідає кількості зябер. У восьминогів, каракатиць і кальмарів їх два, у наутілусів - чотири.

Скільки камер у серці риб?

Будова серця риб включає дві камери. Перша – тонкостінне передсердя. Саме до цього відділу кров потрапляє в першу чергу. Потім вона проштовхується в другу камеру, яка виконує роль товстостінного шлуночка. У рух вона наводиться завдяки венозній пазусі (мішочку з тонкими м'язовими стінками) та аортальному конусу (пульсуюча м'язова частина з клапанами на внутрішній поверхні). Іноді їх умовно називають третьою та четвертою камерами, що, звичайно, не робить схожим серце риб на ссавців та птахів.

Чотири перелічені елементи розташовані в організмі підводних тварин нелінійно: вони утворюють S-подібну освіту, де аорта та шлуночок знаходяться знизу, а вена та передсердя – зверху.

Це цікаво: Риби мають дуже маленьке серце: у середньому воно займає лише 1%, тоді як у ссавців обсяг сягає 4,7%, а птахів до 16%.

Розташування серця

Так як кровотік тісно пов'язаний з дихальною системою, серце у риб розташоване в передній частині тіла - в серцевій сумці (у мініг - в хрящовій капсулі). Ця зовнішня оболонка відгороджує його з інших органів прокуратури та дає м'язі зміщуватися за умов постійного скорочення. Сам мішечок кріпиться за останньою парою зябрових дуг риб, які виконують функцію опори дихального апарату.

Коло кровообігу

Головна відмінність риб від найвищих живих істот – наявність лише одного кола кровообігу. Тим не менш, усередині цієї групи є виняток у вигляді подвійних риб, які в процесі еволюції придбали додаткове коло, так як у них з'явилася можливість брати кисень з повітря.

Яка кров у серці риби?

В організмі представників іхтіофауни тече венозна та артеріальна кров. Віддавши кисень органам, венозна кров через печінку надходить у серце, і звідти – до зябрових пелюсток, щоб знову насититися життєво важливим газом. Збагачена киснем кров називається артеріальною - саме вона йде в спинну аорту і звідти поширюється дрібними судинами в інші органи.

Це цікаво: зараз у риб виявлено чотирнадцять груп крові.

Колір артеріальної крові у риб – яскраво-червоний, венозний – темно-вишневий. Відтінок дають еритроцити, що мають овальну форму (на відміну від людської дископодібної) та ядро.Крім них у крові містяться:

• Плазма - безбарвна рідина, яка переносить клітини крові;
• Гемоглобін – білок, який переносить кисень в еритроцитах;
• Лейкоцити – білі тільця, що захищають організм від патогенів та надають допомогу в травній системі риб;
• Тромбоцити – клітини, що забезпечують цілісність судин шляхом згортання рідини;

Загалом, хімічний склад крові риб не особливо відрізняється від хребетних: до нього включені органічні та неорганічні елементи, продукти обміну. А ось відсоток співвідношення рідкої тканини до маси риби серед живих істот найменший – від 2 до 7%.

Створювати кров може широке коло органів: зябра, слизова оболонка кишечника, нирки, селезінка, лімфоїдний орган, що знаходиться в черепі, і серце риби. Роль посередника між кров'ю та тканинами у тілі риб грає лімфатична система – сукупність судин із прозорою рідиною (лімфою).

Механізм кровообігу

У порівнянні з людиною риби мають дуже просту систему кровообігу, яка складається з п'яти основних елементів:

• Серця із двома камерами;
• Черевної аорти;
• Спинної аорти;
• Артерій та капілярів;
• Вен;

Це цікаво: кісткові риби в камерах не мають клапанів, тоді як серце хрящових риб (акул і скатів) їх досить багато. Завдяки їм тварини не відчувають сильного пульсового тиску, який здатний пошкодити тонкостінні зябра. Насправді акула це риба чи тварина?

Функції серця

Двокамерне серце нездатне відокремлювати венозну кров від артеріальної, тому через нього проходить лише неоксигенована рідка тканина. У риб орган виконує насамперед функцію «насоса», який допомагає крові циркулювати, і вже в зябрах збагачуватися киснем.Розподіл корисних речовин та газу відбувається по капілярній мережі – також за допомогою серцевих скорочень.

Напрямок кровообігу

Рідка тканина транспортується по кровоносній системі лише в одному напрямку – починаючи з венозного синуса та закінчуючи артеріальним конусом. Односторонній струм забезпечується клапанами, якими розділено камери серця риб.

У костистих риб, до яких належать більшість видів, не збагачена, але очищена від токсинів венозна кров через цибулину аорти перетікає в черевну аорту. Потім вона по чотирьох спеціальних каналах - артеріям, що приносять, - переходить в зябра, де відбувається газообмін: в кров проникає кисень, а в навколишнє середовище - діоксид вуглецю.

З жаберних артерій, що виносять, рідка тканина надходить у надджаберні судини: вони утворюють головне коло по дну черепа і забезпечують речовинами мозок у риб та інші важливі органи голови. Далі судини формують спинну аорту, розташовану під хребтом: від неї відходять дрібніші артерії та капіляри, які несуть кисень до внутрішніх органів, м'язів, шкіри. Звідти кров по капілярах повертається до вен.

Кардинальні вени ведуть до серця, де їх кінці з'єднуються і формують кюв'єрові протоки, що входять до венозного синусу – частина серцевого м'яза. Передня вена веде струм із головних органів нервової системи риб. Із задньої частини тулуба виходить хвостова вена: вона пролягає в гемальному каналі під артерією.

У районі нирок вона вена поділяється на кілька ворітних вен. Після фільтрації кров по задніх кардинальних венах йде до серця, захоплюючи по дорозі еритроцити зі статевої системи. Всі струми вливаються у венозний синус, щоб звідти знову почати перекачування до зябер.Токсини з нирок виводяться за системою виділення риб.

Фільтрацією крові в організмі риби, крім нирок, займається печінка. Воротні вени печінки забирають рідку тканину із шлунково-кишкового тракту, селезінки та травних залоз, а також особливого органу – плавального міхура. Вже очищена кров виходить по капілярах у парні печінкові вени і рухається у бік серця.

Це цікаво: у деяких риб (наприклад, окуня, коропа та щуки) права ниркова ворітна вена недорозвинена, тому орган не може виконувати повною мірою функцію очищення.

Існують види, які в будові системи мають значні відхилення. Так, у круглоротих замість пари чотирьох по сім артерій, що приносять і виносять, непарний наджаберний посуд, а комірна система нирок і кюв'єрові протоки зовсім відсутні. У печінці пролягає лише одна вена.

У хрящових - п'ять артерій, що приносять в зябрах, а виносять - в два рази більше. Крім перерахованих у них є подключичні судини, що забезпечують грудні плавці та плечові м'язи, і бічні – в черевній порожнині.

Особливою будовою відрізняються вже згадані дводихання. Оксигенована кров концентрується в лівій частині серця, і вже звідти по парі зябрових артерій надходить у мозок риби, органи голови та спинну аорту. Венозна, зосереджена у правій половині, йде через кілька задніх артерій і через зябра перетікає в «легкі» - плавальні бульбашки.

Коли ці тварини дихають на поверхні води, кров насичується в повітряних мішечках і йде легеневими венами в ліві камери. Додатково в організмі подвійних сформувалися черевна і шкірна вени.

Важливо: капіляри – мікроскопічні судини, які завдяки тонким стінкам максимально швидко переносять поживні речовини та кисень у клітини органів. Проміжна частина між капілярами та венами називається венулами.

Ритм серця

Скорочення серцевого м'яза відбувається з певною частотою, швидкість якої залежить від багатьох факторів:

• Біологічні особливості виду;
• віку;
• стан здоров'я;
• Температури довкілля;
• Дихальних рухів;

Так, у дорослих коропів частота серцевих скорочень дорівнює в середньому 20-35 ударів за хвилину, що досить повільно для риб. Особливо в порівнянні з молоддю осетра, ЧСС яких сягає 150 ударів.

Найбільш значущим фактором є температура. Як тільки вода стає холоднішою – серце риб починає стукати все повільніше. У зимовій сплячці біля ляща серце скорочується до одного удару за хвилину.

Основне завдання ЧСС – підтримання певного обсягу кровотоку, що відповідає внутрішнім та зовнішнім обставинам.

Електричні властивості серця

Імпульси в серцевому м'язі виникають не так. У рух її наводять кардіоміоцити - спеціальні клітини органу, що випускають електричні імпульси. За будовою та функціоналом вони близькі до міоцитів ссавців.

У спокої кардіоміоцити костистих і пластинчасто-жаберних дорівнює -70 мВ, у міксин - близько -50 мВ. На максимальному рівні потенціалу величина змінюється від -50 мВ до +15 мВ. У момент деполяризації мембрани в організмі збуджуються канали, якими іони натрію і кальцію проникають всередину моіцитів. У цей момент серце переходить у стадію рефрактерності – збудливість падає, стан клітин приходить до нейтрального рівня.У середньому ця фаза у риб продовжується близько 0,15 секунд.

Подальша реполяризація мембран відбувається завдяки викиду іонів калію із клітини. Після чого калієві канали закриваються, натрієві – навпаки. Так потенціал кардіоміоцитів повертається до –50 мВ.

У риб міоцити зосереджені в конкретних частинах серцевого м'яза і разом вони утворюють провідну систему. Як у людини та інших ссавців, ініціювання систоли у риб відбувається у синатріальному вузлі. А ось функцію пейсмейкера (синусно-передсердного вузла) у риб виконують усі елементи провідної системи: центр вушкового каналу та вузол в атріовентрикулярній перегородці.

Важливо: швидкість досягнення збудження в клітині у риб нижче, ніж у вищих тварин, причому вона відрізняється і в рамках органу однієї особини.