Чем дышат морские млекопитающие

Как дышат животные, живущие под водой?

между животные, которым удается дышать под водой Есть млекопитающие, амфибии, насекомые и рыбы, которые живут в определенных условиях, которые позволяют им соответствовать процессу дыхания.

Эти виды разработали механизмы адаптации к окружающей среде на протяжении всего своего существования. Поэтому важно объяснить, как эти живые существа работают в среде, в которой они живут..

В зависимости от типа животного, мы проанализируем дыхание многих из этих видов, которым удается выжить в особых условиях..

Дыхание рыб и амфибий

Для Управления по делам детей и семей Министерства здравоохранения и социальных служб Соединенных Штатов Америки процесс дыхания рыб и земноводных определяется следующим образом:

«Рыба может жить в особой форме воды. Например, рыба, которая живет в соленой воде в океане, не сможет жить в пресной воде озера. Как и другие живые существа, рыбы дышат кислородом. Вместо того чтобы получать кислород из окружающего их воздуха, они поглощают кислород из воды вокруг них через жабры.

Они позволяют брать кислород из воды, которая поступает через рот, а кровеносные сосуды в жабрах переносят кислород в кровь. Амфибии выполняют процесс метаморфозы, от которой они также дышат через легкие.

Теперь есть различия между формами дыхания с помощью легких и жабр. Например, у китов и дельфинов легкие, как у людей, но они поднимаются на поверхность, чтобы дышать, потому что они дышат через ноздри, расположенные в верхней части головы..

В случае рыбы у них есть жабры, и дыхание происходит, когда рыба открывает и закрывает рот; Когда вы открываете рот, вода входит, а когда вы ее закрываете, она толкает воду к жабрам..

Что касается функции внутренних жабр рыбы, процесс происходит следующим образом: когда рыба дышит, регулярно откусывайте кусочек воды. Это перемещается к сторонам горла, проталкивая воду через отверстия жабры, таким образом, это проходит по внешним жабрам.

Таким образом, рыба может непрерывно дышать, периодически используя внешние и внутренние жабры..

Дыхание водных насекомых

Некоторые насекомые проходят первые стадии своего развития в воде. Есть виды, которые живут в воздухе.

Некоторыми примерами этого типа животных являются стрекозы, нимфы и другие виды, которые рождаются как водные личинки.

Как и всем животным, эти насекомые также должны преобразовывать кислород в углекислый газ, чтобы выжить. Процесс дыхания в этом случае происходит через отверстия, которые находятся по бокам их тел, называемые дыхальцами.

Дыхательные пузырьки представляют собой отверстия ряда трубок тела насекомого, которое транспортирует кислород к наиболее важным органам. У водных насекомых в этой системе произошла адаптация, позволяющая проводить часть их жизни под водой.

О погружении водных млекопитающих

Интересным моментом в отношении дыхания водных млекопитающих является то, как морские позвоночные приспосабливаются к существующему давлению на их тела, когда они погружены в воду, что очень сильно отличается от давления беспозвоночных в воде..

Хотя эти животные не дышат под водой, они способны задерживать дыхание в течение длительных периодов, что является предметом изучения для ученых и исследователей..

Очевидно, что легкие и другие органы, участвующие в дыхании, а также другие восприимчивые органы, подвергаются воздействию погружения на большие глубины, будучи «раздавленными» под таким давлением.

Однако способность адаптироваться к этим условиям предотвращает коллапс легкого и повреждение других органов, благодаря, в частности, грудной полости и, в частности. Среднее ухо этих морских видов обладает особой физиологией, которая защищает их и дает им возможность долго оставаться под водой..

Грудные стенки морских млекопитающих способны противостоять полному коллапсу легкого.

С другой стороны, специализированные структуры их легких позволяют альвеолам (маленьким мешочкам, которые являются частью дыхательной системы и где происходит газообмен между вдыхаемым воздухом и кровью) сначала разрушаться, а затем заканчиваются конечными дыхательными путями..

Эти структуры могут также помочь в реинфляции легких после погружения с помощью химических веществ, называемых поверхностно-активные вещества.

Что касается среднего уха, у этих млекопитающих есть специальные кавернозные пазухи в этом органе, которые, как предполагается, остаются погруженными в кровь во время погружения, таким образом заполняя воздушное пространство

Источник

Строение дыхательной системы млекопитающих

Млекопитающие — это отдельный класс животных типа хордовые, характе́рной особенностью которых является живорождение и вскармливание детей грудным молоком. Их дыхательный аппарат включает в себя лёгкие с альвеолярным строением и воздухоносные пути. Последние делятся на верхние и нижние. В верхние входят носовая полость и гортань, а нижний состоит из таких органов, как гортань, трахея, бронхи и лёгкие (схема представлена ниже).

Функция воздухоносных путей заключается в переносе воздуха к лёгким. Начиная с ноздрей, где кислород согревается и увлажняется, далее оксиген движется к гортани. Этот хрящевой орган служит хранилищем для голосовых связок, с помощью которых человек разговаривает, а животные получают возможность издавать различные звуки и общаться друг с другом.

После гортани воздух движется по трахее (вытянутой трубке) и разделяется. Одна часть попадает в левое лёгкое, а вторая в правое. Путь к лёгким обеспечивают 2 бронха. Каждый из них разветвляется до системы бронхиол. Тонкие трубочки заканчиваются воздушными пузырьками — альвеолами. Они объединяются в альвеолярные мешочки, которые сверху покрыты сетью маленьких сосудов — капилляров. На рисунке изображено строение бронхиолы с альвеолярными мешочками.

Количество альвеол у каждого животного различается. Это зависит от развития дыхательной системы и активности, так как именно за счёт воздушных пузырьков увеличивается площадь газообмена. Например, у человека их насчитывается 600—700 миллионов, а у ленивца 3 миллиона. При движении диафрагмы и межрёберных мышц в организме происходит вдох и выдох. Диафрагма — мышечная стенка, разделяющая брюшную и грудную полость.

В заднем отделе головного мозга расположен дыхательный центр. Как только поступает импульс в продолговатый мозг, то запускается процесс газообмена. Кратко описанные этапы дыхания:

У млекопитающих слабо развито кожное дыхание из-за плотного слоя шерсти. В организм животного поступает 1% всего кислорода через кожные кровеносные сосуды, а в человеческий организм 7%.

Морские обитатели

Дыхательная система у морских млекопитающих состоит из тех же органов, что и у наземных, но имеет свои особенности. Киты способны заполнять кислородом объём лёгких, который намного превышает 3 тысячи литров, на 90%. Природа наделила морских млекопитающих дыхательными мускулами огромной мощности и эластичной грудной клеткой. Это даёт им возможность находиться под водой около 40 минут, а кашалотам до 2 часов.

С каждым вдохом в организм кита поступает большое количество кислорода, превышающее дыхательный объём человека в 4 раза. Объёмы лёгких у всех животных различны, так как это зависит от их жизнедеятельности, среды обитания и роли в природной экосистеме. У какого животного самые большие лёгкие? Этот рекорд поставило огромнейшее млекопитающее на Земле — голубой или синий кит. В таблице представлены распространённые виды живых организмов и соответственный им объём лёгочных мешков.

Морские млекопитающие дышат, как и другие животные, но при каждом вдохе и выдохе им нужно всплывать. Кашалоты поднимаются на поверхность после несколько часового погружения, чтобы набрать кислород. Они совершают 60—70 вдохов и обогащают организм большим количеством воздуха. Кроме того, в головном отделе кашалота содержатся не только жир, спермацет и мозги, но и пространство, предназначенное для хранения дополнительного объёма кислорода.

А также все водные млекопитающие наделены повышенной кислородной ёмкостью крови. Пигмент, имеющийся в эритроцитах, красных кровяных тельцах, разносит оксиген по всему организму. Гемоглобин проходит через лёгкие, присасывается к кислороду и распространяется по всем кровяным сосудам.

У морских животных процесс связывания двух элементов (гемоглобина и кислорода) проходит быстрее, чем у человека, поэтому скорость распространения оксигена по организму крайне велика.

Значение аппарата дыхания

Органы дыхательного аппарата влияют на нервную и гуморальную регуляцию. Альвеолы лёгких животных растягиваются в процессе дыхательных движений, образуются нервные импульсы, которые направляются в продолговатый мозг. Это помогает повысить выносливость скелетных мышц и активность дыхательного центра. Результатом является повышение вентиляции лёгких и стойкость организма к физическим нагрузкам. К функциям дыхательной системы животных можно отнести:

Безусловно, дыхательная система играет очень важную роль в жизни всех организмов.

Поглощая кислород, люди и животные получают энергию для обеспечения процессов жизнедеятельности.

Источник

Дыхательная система млекопитающих — строение и функции органов дыхания

Органы дыхания играют важную роль в процессах жизнедеятельности. Они созданы для снабжения организма кислородом (обеспечивает газообмен). Дыхательная система млекопитающих участвует в жизненно важных процессах: водно-солевой обмен, терморегуляция, увлажнение воздуха и другие. На эту тему многие учёные провели множество исследований, проектов, презентаций и докладов, ведь именно аппарат дыхания позволяет живым организмам существовать на Земле.

Строение дыхательной системы млекопитающих

Млекопитающие — это отдельный класс животных типа хордовые, характе́рной особенностью которых является живорождение и вскармливание детей грудным молоком. Их дыхательный аппарат включает в себя лёгкие с альвеолярным строением и воздухоносные пути. Последние делятся на верхние и нижние. В верхние входят носовая полость и гортань, а нижний состоит из таких органов, как гортань, трахея, бронхи и лёгкие (схема представлена ниже).

Функция воздухоносных путей заключается в переносе воздуха к лёгким. Начиная с ноздрей, где кислород согревается и увлажняется, далее оксиген движется к гортани. Этот хрящевой орган служит хранилищем для голосовых связок, с помощью которых человек разговаривает, а животные получают возможность издавать различные звуки и общаться друг с другом.

После гортани воздух движется по трахее (вытянутой трубке) и разделяется. Одна часть попадает в левое лёгкое, а вторая в правое. Путь к лёгким обеспечивают 2 бронха. Каждый из них разветвляется до системы бронхиол. Тонкие трубочки заканчиваются воздушными пузырьками — альвеолами. Они объединяются в альвеолярные мешочки, которые сверху покрыты сетью маленьких сосудов — капилляров. На рисунке изображено строение бронхиолы с альвеолярными мешочками.

Количество альвеол у каждого животного различается. Это зависит от развития дыхательной системы и активности, так как именно за счёт воздушных пузырьков увеличивается площадь газообмена. Например, у человека их насчитывается 600—700 миллионов, а у ленивца 3 миллиона. При движении диафрагмы и межрёберных мышц в организме происходит вдох и выдох. Диафрагма — мышечная стенка, разделяющая брюшную и грудную полость.

В заднем отделе головного мозга расположен дыхательный центр. Как только поступает импульс в продолговатый мозг, то запускается процесс газообмена. Кратко описанные этапы дыхания:

У млекопитающих слабо развито кожное дыхание из-за плотного слоя шерсти. В организм животного поступает 1% всего кислорода через кожные кровеносные сосуды, а в человеческий организм 7%.

Морские обитатели

Дыхательная система у морских млекопитающих состоит из тех же органов, что и у наземных, но имеет свои особенности. Киты способны заполнять кислородом объём лёгких, который намного превышает 3 тысячи литров, на 90%. Природа наделила морских млекопитающих дыхательными мускулами огромной мощности и эластичной грудной клеткой. Это даёт им возможность находиться под водой около 40 минут, а кашалотам до 2 часов.

С каждым вдохом в организм кита поступает большое количество кислорода, превышающее дыхательный объём человека в 4 раза. Объёмы лёгких у всех животных различны, так как это зависит от их жизнедеятельности, среды обитания и роли в природной экосистеме. У какого животного самые большие лёгкие? Этот рекорд поставило огромнейшее млекопитающее на Земле — голубой или синий кит. В таблице представлены распространённые виды живых организмов и соответственный им объём лёгочных мешков.

Морские млекопитающие дышат, как и другие животные, но при каждом вдохе и выдохе им нужно всплывать. Кашалоты поднимаются на поверхность после несколько часового погружения, чтобы набрать кислород. Они совершают 60—70 вдохов и обогащают организм большим количеством воздуха. Кроме того, в головном отделе кашалота содержатся не только жир, спермацет и мозги, но и пространство, предназначенное для хранения дополнительного объёма кислорода.

А также все водные млекопитающие наделены повышенной кислородной ёмкостью крови. Пигмент, имеющийся в эритроцитах, красных кровяных тельцах, разносит оксиген по всему организму. Гемоглобин проходит через лёгкие, присасывается к кислороду и распространяется по всем кровяным сосудам.

У морских животных процесс связывания двух элементов (гемоглобина и кислорода) проходит быстрее, чем у человека, поэтому скорость распространения оксигена по организму крайне велика.

Значение аппарата дыхания

Органы дыхательного аппарата влияют на нервную и гуморальную регуляцию. Альвеолы лёгких животных растягиваются в процессе дыхательных движений, образуются нервные импульсы, которые направляются в продолговатый мозг. Это помогает повысить выносливость скелетных мышц и активность дыхательного центра. Результатом является повышение вентиляции лёгких и стойкость организма к физическим нагрузкам. К функциям дыхательной системы животных можно отнести:

Безусловно, дыхательная система играет очень важную роль в жизни всех организмов.

Поглощая кислород, люди и животные получают энергию для обеспечения процессов жизнедеятельности.

Источник

Морские львы

Морские львы относятся к ластоногим семейства ушастых тюленей. Различаются пять видов морских львов, относящихся к разным родам. Сивуч и калифорнийский морской лев — жители северного полушария, обитают в прибрежных областях Тихого океана от Калифорнии до Мексики, в районе Галапагосских островов, а также в Японском море. Три вида морских львов живут в антарктических областях.

Наиболее изучен вид калифорнийского морского льва, Zalophus californianus. Взрослые самцы достигают веса одной тонны и более при длине тела от 2 до 3 метров. Самки редко превышают в длину 1,5 метра. Окраска меха морских львов обычно темно-коричневая, после выхода из воды кажется почти черной. От морских котиков львы отличаются составом меха: густой мягкий подшерсток у них отсутствует — шерсть морского льва состоит только из жесткой ости.

Как и котики, морские львы проводят брачный сезон на суше, предпочитая выращивать потомство на скалистых берегах островов. На лежбищах этих животных, как и у остальных ушастых тюленей, образуются гаремы. Состоят они из одного самца и нескольких самок, число которых чаще всего составляет 15 — 20 особей. Животные, которые в этом году не участвуют в размножении, выбирают отдельное место на лежбище. Период выведения потомства длится около 3 — 4 месяцев и приходится, в зависимости от места обитания, на конец весны — начало осени. Беременность самки длится около года, поэтому после произведения на свет детеныша в течение этого же брачного периода она оплодотворяется снова. У самки рождается только один детеныш, который в первые месяцы жизни имеет золотистую окраску.

После того, как детеныши подрастают, у морских львов происходит сезонная линька. Дождавшись ее окончания, животные покидают берег и отправляются в море, где живут до следующего брачного периода.

Нет сведений о том, чтобы морские львы совершали длительные миграции. Основное время они держатся в пределах 10 — 15 км от берегов недалеко от мест лежбищ.

Рацион питания морских львов состоит из рыбы и головоногих моллюсков.

В настоящее время морские львы находятся под охраной, так как численность их популяций сокращается.

Как морские львы дышат под водой?

Морские львы, подобно китам, дельфинам и многим другим морским млекопитающим, умеют дышать в воде, однако используют для дыхания не жабры, как рыбы, а легкие. Сделав вдох на суше или на поверхности моря с помощью небольших отверстий, похожих на ноздри, морские львы ныряют в глубину и остаются там до тех пор, пока в легких не кончается воздух — приблизительно полчаса. Кстати, не только легкие участвуют в дыхании морских млекопитающих: кислород запасается в крови и мышцах. В ноздри вода не попадает, т.к. они при погружении в воду закрываются специальными «заслонками». Когда воздух в организме морских львов заканчивается, они всплывают, вдыхают новую его порцию и снова погружается в пучину.

Источник

Почему тюлени могут долго находиться под водой?

Подводная среда враждебна к млекопитающим. Без акваланга человек может продержаться под водой не более шести минут, тогда как некоторые тюлени могут погружаться на период до получаса.

Кессонная (декомпрессионная) болезнь (известная как болезнь водолазов), вызывающая потерю сознания на глубине 100 м, отравление кислородом, вызывающее конвульсии, сильная гипоксия, из-за которой темнеет в глазах — все это проблемы, связанные с погружением на большую глубину. Чтобы избежать этих опасностей, тюлени прошли долгое эволюционное развитие и выработали целый ряд совершенных приспособлений.

Многие млекопитающие кормятся в воде или около нее, но только два отряда — китообразные и сирены — приспособлены полностью к водному образу жизни. Тюлени, морские котики и морские львы, принадлежащие к отряду ластоногих, большую часть своей жизни проводит в воде, лишь на короткий срок покидая ее.

Итак, все эти животные хорошо приспособлены к подводной жизни, но, оставаясь воздуходышащими, они вынуждены возвращаться к поверхности воды, чтобы пополнить запас кислорода.

Первым шагом для ныряющих тюленей стало выдыхание большей части воздуха из легких. После погружения под давлением воды легкие сжимаются, и воздух выталкивается в бронхи, а затем выходит через рот и нос. Этот механизм сжатия легких приводит к тому, что на глубине около 60 м в теле животного не остается свободного газа, что помогает избежать воздушной эмболии — явления, когда пузырьки свободного газа под давлением на большой глубине растворяются в крови, а при поднятии на поверхность вскипают в сосудах ныряльщика.

На первый взгляд, идея сжатия легких — не самая удачная. Но эта способность стала необходимой для тюленей, ныряющих на значительную глубину. Когда легкие сжимаются, длительность погружения зависит от количества кислорода, запасенного в теле.

Ныряя, все млекопитающие нуждается в запасе кислорода, поскольку обмен веществ не прекращается во время погружения. Их кровеносная система хорошо приспособлена к тому, чтобы снабжение мозга кислородом не прекращалось. Кровь тюленей содержит большое количество красных кровяных телец и много гемоглобина, который связывает кислород и разносит его по всему телу. Значительную часть кислорода тюлени запасают в мышцах, используя миоглобин (кислородосвязывающий белок).

Другая ключевая адаптация — это ограничение потребляющих кислород тканей путем уменьшения или остановки циркуляции крови в конечностях и органах, не имеющих жизненно важных функций. Этот эффект достигается путем сжатия кровеносных сосудов и снижения частоты сердечных сокращений. В некоторых случаях сердце во время погружения совершает до 4 ударов в минуту вместо обычных 60-80. У беременных самок даже сердечный ритм эмбрионов замедляется одновременно с материнским.

Все эти физиологические изменения позволяют млекопитающим совершать экстраординарные погружения. Чемпионами считаются морские слоны, хотя их достижения меркнут перед способностями клюворылов и кашалотов. Самцы морских слонов ныряют в среднем на 30-40 минут, восстанавливая кислородный дефицит за пару минут на поверхности воды. В море, где они проводят 10 месяцев в году, 90% времени морской слон находится под водой. При необходимости он увеличивает длительность погружения до часа, что позволяет ему ловить рыбу на значительной глубине. Обычно морские слоны кормятся в 300-600 метрах от поверхности воды, но в случае необходимости они опускаются на глубину около 900 метров.

Ныряя на длительное время, тюлени нуждается в продолжительном отдыхе: 45 минут, проведенные под водой, требуют отдыха в течение часа на поверхности. Однако морские слоны способны совершать несколько погружений подряд, отдыхая на воздухе всего пару минут.

Морским слоном помогает значительная масса, позволяющая снизить метаболические затраты при нырянии в расчете на единицу массы. Поскольку количество запасаемого кислорода напрямую зависит от массы, у крупных млекопитающих запас больше как в абсолютных величинах, так и относительно к их потребностям. Но даже самцы морских котиков, чья масса тела сравнима с массой собаки, способны погружаться на глубину свыше 200 метров более чем на 5 минут.

Ученые долго спорили о том, каким образом животные, чья анатомия и физиология столь схожи с таковой у большинства наземных млекопитающих, могут совершать такие длительные погружения. Ныряющие млекопитающие использовали всю пластичность своего строения, позволившую им получить доступ к богатым кормовым ресурсам океана. Предел их возможностей определяется в основном количеством кислорода, которое можно запасти в теле. Кроме того, мы знаем, что некоторые животные обладают режимом анаэробного метаболизма, который зависит от окислительно-восстановительных буферных свойств крови и мышц в условиях быстрого накопления молочной кислоты как продукта такого метаболизма.

Морские млекопитающие более устойчивы к высоким концентрациям молочной кислоты, чем люди. Анаэробный метаболизм в 18 раз мене эффективен, чем аэробный, и обычно требует длительного восстановительного периода, так что может быть использован только в крайнем случае. С другой стороны, он необходим, чтобы обеспечить ныряльщику доступ к богатым пищевым ресурсом, что уравновешивает относительно высокую энергетическую ценность процесса погружения в толщу воды.

Источник