Птицы – уникальная группа гомойотерных организмов, чей образ жизни связан с такой способностью, как полет. Он возможен при условии напряженной работы мышц грудины и передних конечностей – крыльев. Этот процесс, в свою очередь, обеспечивается непрерывным снабжением миоцитов кислородом и питательными веществами, особенно глюкозой.
Кровь – это субстанция, переносящая их по всему организму, а её движение зависит от интенсивной деятельности сердца – насоса, неутомимо прокачивающего жидкую соединительную ткань. Перенос оксигемоглобина и органических веществ осуществляет кровеносная система птиц. Сердце – главный орган, обеспечивающий кровообращение. Особенности его строения и функции будут рассмотрены в этой статье.
Особенности кровеносной системы
Интенсивный обмен веществ у птиц возможен по двум причинам. Первая — высокое кровяное давление, обуславливающее большую скорость кровотока в артериях и даже венах. Вторая — специфика кровоснабжения лёгких. Сердце у пернатых четырехкамерное, левая и правая его части не сообщаются (имеется полная перегородка), поэтому кровь не смешивается: в левой части движется артериальная, а в правой – венозная. На обмен веществ птиц влияет такой фактор, как прохождение через почки не только артериальной (как у млекопитающих), но и венозной крови по воротной системе сосудов, поэтому в жидких метаболитах у них вместо мочевины образуется мочевая кислота. Далее: форменные элементы крови – эритроциты — у представителей класса Aves имеют ядра, что увеличивает продолжительность жизни этих клеток. Из левого желудочка сердца выходит самый крупный артериальный сосуд – аорта. Она имеет правую дугу, бифуркация которой приводит к формированию левой и правой безымянных артерий, которые обеспечивают голову и крылья птиц питательными веществами и кислородом.
Обоняние птиц
Органы чувств развиты у птиц весьма неравномерно. Обонятельные органы представлены парой носовых отверстий, ведущих в носовую полость. В носовых ходах отмечаем наличие трех носовых раковин. Задняя и средняя полости этих раковин выстланы однослойным эпителием с подходящими к нему волокнами обонятельных нервов. Форма и расположение ноздрей сильно варьируются у различных птиц. Иногда округлые или щелевидные ноздри могут быть прикрыты клапанами или лишены их. Если имеется восковица (в основной части клюва), пазухи ноздрей помещаются в ее веществе. У киви, или бескрыла, ноздри находятся на конце клюва, у трубконосых—на терминальных частях особых трубочек. Несмотря на описанное довольно сложное строение рассматриваемых органов, обоняние у большинства птиц развито Крайне слабо. Относительно хорошо развито обоняние у киви и у трубконосых.
Анатомия сердца
Являясь полым мышечным органом, оно расположено в правой части грудной клетки и покрыто перикардом – околосердечной сумкой. Спереди грудины сердце у птиц частично прикрыто дополнительными дыхательными органами – воздухоносными мешками. Оно имеет вид конуса, верхушка которого занимает промежуточное положение между желудком и печенью.
В зависимости от биологического вида птицы, форма сердца может быть различной: от круглоконической до эллипсоидно-вытянутой. Этот орган кровообращения состоит из трех оболочек: внешней – серозной (эпикарда), средней (миокарда) и внутренней (эндокарда). Наиболее важная из них – средняя оболочка, от строения которой зависит высокая активность и работоспособность сердца.
Преимущества четырехкамерного сердца
Рыбы имеют двухкамерное сердце, рептилии – трехкамерное. Только млекопитающие животные и птицы обладают сердцем с четырьмя камерами. Единственное исключение в среде пресмыкающихся представляет крокодил. Его сердце называют условно четырехкамерным, так как его предсердия сообщаются между собой, а венозная и артериальная кровь иногда смешивается. Это необходимо рептилии для активной выработки желудочного сока и переваривания крупной добычи.
Ученые полагают, что первый четырехкамерный орган появился у динозавров и в ходе эволюции сохранился у их потомков.
- Такое строение сердца позволяет организму не зависеть от температуры окружающей среды. Теплокровные существа могут быть активными даже в холодное время года, не впадая в анабиоз, как пресмыкающиеся.
- Эволюционировавшее сердце позволяет эволюционировать и другим органам, создавая для этого благоприятные условия.
Сокращаться мышечная ткань этого органа начинает еще на ранней стадии эмбрионального развития, и происходит это независимо от внешних раздражителей. Такая особенность получила название автоматизма сердца, а обеспечивает ее особая нервно-мышечная структура, создающая электрические импульсы.
Сердечный цикл состоит из трех фаз, характеризующихся попеременным сокращением и расслаблением разных отделов сердца. Общая продолжительность отдыха сердечной мышцы превышает период ее работы, именно поэтому сердце работает бесперебойно и никогда не устает.
Миокард
Он образован поперечнополосатой мышечной тканью особого строения, что отличает сердце у птиц от всех других внутренних органов, содержащих только гладкие мышцы. Внутреннее расположение кардиомиоцитов обеспечивает прочность и равномерно распределяет нагрузку во время их сокращения. Ещё одна важнейшая особенность сердечной мышцы – независимость систол и диастол камер: предсердий и желудочков. Клетки миокарда переплетены между собой, поэтому нервные импульсы молниеносно иррадиируют по кардиомиоцитам, и вся оболочка мгновенно сокращается.
Как работает сердце?
Наличие клапанов в сердце уподобляет его насосу, обеспечивающему разность давления крови между артериями и венами и ее течение в одном направлении. При остановке сердца давление в артериях и венах быстро выравнивается, и кровообращение прекращается.
Сокращается сердце под влиянием импульсов, возникающих в нем самом, а именно, в узлах проводящей системы. Эта способность сердца ритмически сокращаться получила название автоматизма. Нервы, иннервирующие сердце, не вызывают его сокращений, а только регулируют их силу и частоту, приспосабливая интенсивность кровообращения к потребностям организма. Например, при физической работе сердце сокращается сильнее и чаще, чем в условиях покоя. Такое же действие на сердце оказывает и адреналин, поступающий в кровь во время эмоционального напряжения (гнев, страх, боль, радость).
Как уже говорилось, сокращение мышц сердца называют систолой, а расслабление – диастолой. Предсердия и желудочки сокращаются не одновременно, а последовательно. При нормальной частоте сокращений сердца – в среднем 70 ударов в минуту – полный цикл сердечной деятельности продолжается 0,8 секунды. В свое время известный физиолог И.М. Сеченов рассчитал, что желудочки работают 8 часов в сутки, и это явилось обоснованием восьмичасового рабочего дня. Во время мышечной работы, а также при повышении температуры тела или окружающей среды частота сокращений сердца может резко увеличиться, достигая 200 ударов в 1 минуту – это тахикардия. Уменьшение числа сердечных сокращений называется брадикардией. О частоте сердечных сокращений можно судить по пульсу.
Камеры сердца
Два предсердия – левое и правое, а также два желудочка имеют несколько особенностей, связанных с анатомией миокарда. Его стенка значительно прочнее и толще в левой половине сердца, так как из её желудочка артериальная кровь под большим давлением выбрасывается в аорту и далее поступает в большой круг кровообращения. В сердце кровь всегда движется в одном направлении: из предсердий в желудочки и далее из правого в легочные артерии, а из левого в правую дугу аорты. На границе между камерами расположены атриовентральные клапаны, состоящие из соединительной ткани: мускульный и перепончатый. Они не позволяют порции крови возвратится из желудочка в предсердие. Сердце птицы, строение его камер и клапанов зависит от того, к какой систематической группе она относится.
У новонебных (настоящих птиц) передние левая и правая, а также задняя вены впадают в правое предсердие самостоятельно, а у древненебных полые вены сливаются, образуя синус. Между ним и правым предсердием сформированы два мускульных клапана. К первой группе относятся птицы семейства голубеобразных, гусеобразных, воробьиных, дятлообразных и др. Вторую группу образуют казуарообразные, кивиобразные, нандуобразные, еще называемые безкилевыми птицами (нелетающими).
СЕ́РДЦЕ
СЕ́РДЦЕ, центральный орган кровеносной системы животных и человека, обеспечивающий движение крови или гемолимфы по сосудам. В процессе эволюции С. дифференцируется из пульсирующего участка кровеносного сосуда, подобного спинному продольному сосуду кольчатых червей или брюшной аорте ланцетника. У большинства животных С. обеспечивает односторонность тока крови благодаря последовательным сокращениям его отделов и строению клапанов, образованных складками его внутр. оболочки.
Обособленное С. имеется у плеченогих и полухордовых. У членистоногих С. располагается над кишечником: у примитивных групп оно удлинённое, состоит из продольного ряда сердечных камер, у высших – компактное однокамерное. Его боковые стенки пронизаны отверстиями (остиями), через них в С. из системы полостей (лакун) между разл. органами поступает гемолимфа. С. большинства моллюсков включает желудочек и 1–4 (обычно 2) предсердия, в которые по венам поступает гемолимфа.
Сердце позвоночных (схема): а – рыбы; б – двоякодышащие рыбы; в – хвостатые земноводные; г – бесхвостые земноводные; д – пресмыкающиеся; е – птицы и млекопитающие. …
Среди хордовых у оболочников есть трубчатое обособленное С., способное периодически изменять направление тока крови. С. позвоночных (в т. ч. у человека) располагается под передней частью пищевода в обособленном переднем участке полости тела – околосердечной сумке, или перикарде. Покрывающий С. внутренний (висцеральный) листок перикарда называется эпикардом. Под ним располагается осн. мышечный слой стенки С. – миокард. Поверхность внутр. полостей С. выстлана эндокардом. У круглоротых оно состоит из трёх отделов (камер): тонкостенной венозной пазухи (или венозного синуса), предсердия и желудочка; у челюстноротых рыб кпереди от желудочка появляется артериальный конус (вторично утрачивается у костистых рыб). У круглоротых и большинства рыб, использующих для дыхания жабры, С. получает только венозную кровь, поступающую в венозный синус по нескольким магистральным венам, и направляет её к жабрам через брюшную аорту. Между отделами С. имеются клапаны, препятствующие обратному току крови. У двоякодышащих рыб развиваются дополнит. органы воздушного дыхания – лёгкие, от которых обогащённая кислородом (артериальная) кровь возвращается в С. через лёгочные вены, впадающие в левую часть предсердия (тогда как его правая часть получает, как и у др. рыб, венозную кровь из венозной пазухи). В предсердии и желудочке имеются неполные внутр. перегородки (трабекулы), позволяющие разделять разные потоки крови. В артериальном конусе трабекулы образуют спиральную перегородку, направляющую артериальную кровь из левой половины сердца в нижнюю часть укороченной брюшной аорты к 2 передним парам жаберных артерий и голове. Из правой половины сердца венозная кровь направляется в верхнюю часть брюшной аорты к 2 задним парам жаберных артерий и лёгким. У земноводных С. включает 5 камер: венозный синус, правое и левое предсердия, желудочек и артериальный конус. В венозный синус впадают полые вены, венозная кровь из синуса направляется в правое предсердие. В левое предсердие впадают лёгочные вены, приносящие туда артериальную кровь. В желудочке кровь из двух предсердий смешивается.
У большинства пресмыкающихся трёхкамерное С. состоит из двух предсердий и желудочка. В левое предсердие впадают лёгочные вены, в правое – полые вены. В желудочке имеется неполная перегородка, расположенная в горизонтальной плоскости и разделяющая его полость на спинной и брюшной отделы, которые при сокращении предсердий получают соответственно артериальную и венозную кровь. От брюшного отдела начинается общий ствол лёгочных артерий, от спинного – левая и правая дуги аорты. При сокращении желудочка перегородка полностью отделяет друг от друга его спинной и брюшной отделы, разделяя артериальную и венозную кровь. При этом у пресмыкающихся имеется возможность шунтировать кровь в желудочке С.: при изменении просвета общего ствола лёгочных артерий (сокращением гладких мышечных волокон в его стенках) может направляться больше или меньше крови в малый или большой круг кровообращения, что важно для терморегуляции, при нырянии и др. процессах. У крокодилов в желудочке С. сформировалась вертикальная перегородка, разделившая его полностью на левый и правый желудочки. С. стало четырёхкамерным; вся его левая половина наполняется артериальной, а правая – венозной кровью. Левая дуга аорты и ствол лёгочных артерий начинаются от правого желудочка, а правая дуга аорты – от левого. При этом спинную аорту образует только правая дуга, а левая (получает также некоторое количество артериальной крови из правой через особое отверстие между ними и несёт в итоге смешанную кровь) переходит в чревную артерию, идущую к кишечнику. У птиц левая дуга аорты утрачена, в результате чего полностью разделились большой и малый (лёгочный) круги кровообращения. У млекопитающих С. также четырёхкамерное, имеются левые и правые предсердия и желудочки, в левой половине сердца проходит артериальная кровь, в правой – венозная. От левого желудочка начинается общий ствол дуг аорты (левая дуга образует спинную аорту, правая – правую подключичную артерию), от правого желудочка – ствол лёгочных артерий.
Cердце человека: 1 – левое предсердие; 2 – лёгочные вены (показаны только две); 3 – двустворчатый клапан; 4 – левый желудочек; 5 – межжелудочковая перегородка; 6 – …
С. человека расположено в грудной полости асимметрично: обычно 1/3 его лежит справа от срединной плоскости тела, 2/3 – слева. Оно окружено лёгкими, за исключением задней нижней поверхности, прилежащей к диафрагме, и части передней поверхности, прилегающей к грудной стенке. Масса С. в среднем ок. 250 г у женщин и ок. 330 г у мужчин; длина 10–15 см, в поперечнике 8–11 см. Предсердия соединены с желудочками предсердно-желудочковыми (атриовентрикулярными) отверстиями, которые при сокращении желудочков закрываются створчатыми клапанами: справа трёхстворчатым, или трикуспидальным, слева двустворчатым, или митральным. На внутр. поверхности желудочков находятся т. н. сосочковые мышцы, препятствующие выворачиванию клапанов в сторону предсердий. Венозная кровь из большого круга кровообращения по нижней и верхней полым венам поступает в правое предсердие, артериальная – из лёгких в левое предсердие по 4 лёгочным венам. На выходе из желудочков расположены выходные трёхстворчатые клапаны (пульмональный справа и аортальный слева). Из левого желудочка кровь нагнетается через аорту в большой круг кровообращения, а из правого желудочка – через лёгочный ствол и лёгочные артерии в малый (лёгочный) круг кровообращения. Сокращения сердечной мышцы вызываются периодически возникающими электрич. импульсами возбуждений в т. н. проводящей системе С. Она образована особыми мышечными волокнами, расположенными гл. обр. в устьях полых вен и в синусно-предсердном узле. Оттуда возбуждение распространяется по предсердиям и желудочкам, вызывает их сокращение. Способность автоматически, т. е. без участия ЦНС, генерировать распространяющиеся импульсы присуща не только синусно-предсердному узлу, но и др. элементам проводящей системы С. Энергия сокращения зависит от степени растяжения мышечных волокон. Период сокращения и расслабления С. составляет сердечный цикл, состоящий из систолы (последоват. сокращение предсердий и желудочков), диастолы (последоват. их расслабление) и паузы (период одновременного расслабления желудочков и предсердий). Во время паузы кровь из полых вен поступает в правое предсердие, а из лёгочных вен – в левое; часть её попадает и в желудочки через открытые створчатые клапаны. Продолжительность сердечного цикла ок. 0,8 с. Количество крови, выталкиваемое С. за 1 мин, называется минутным объёмом сердца. Кровоснабжение самого С. осуществляется парой венечных (коронарных) артерий, отходящих от общего ствола аорты.
Различные по своей природе поражения С. приводят к расстройству его функции: ослаблению сократительной способности миокарда или нарушению сердечного ритма. О болезнях С. см. в ст. Сердечно-сосудистые заболевания и в статьях об отд. заболеваниях. См. также Кровеносная система, Кровообращение.
Круги кровообращения
Как мы уже упоминали, сердце у птиц четырехкамерное. Его строение обуславливает два круга кровообращения. Малый круг (легочный) начинается в правом желудочке, а заканчивается в левом предсердии. Большой круг берет начало в левом желудочке. От правой дуги аорты артерии разветвляются и приносят кислород и питательные вещества в клетки всех органов и тканей птицы. Венозная кровь собирается в полые вены, которые входят в правое предсердие, на этом заканчивается большой круг кровообращения.
Исследование сердца
Информацию об изменении ритма сердца и наличии патологии можно получить методом электрокардиографии – регистрации электрической активности сердца. На электрокардиограмме (ЭКГ) фиксируются колебания – зубцы, соответствующие циклу сердечной деятельности. Увеличение или уменьшение интервалов между отдельными зубцами ЭКГ свидетельствует об изменениях в работе сердца. Электрокардиография играет ведущую роль в диагностике инфаркта миокарда, особенно в определении локализации, обширности и глубины поражения.
Физическая тренировка приводит к совершенствованию тела, в том числе и сердечной мышцы. Толщина миокарда увеличивается. Сердце спортсменов поэтому имеет относительно бόльшие размеры и работает экономичнее. У тренированных людей при физической нагрузке частота сердечных сокращений возрастает в меньшей степени, чем у нетренированных. Здоровое сердце – залог успешной и активной жизни до глубокой старости.
Автор: Ольга Гурова, кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, доцент кафедры анатомии человека РУДН
Специфика сердечной деятельности
Изучая главную часть кровеносной системы – сердце птицы, строение и функции его камер, — отметим, что этот орган имеет достаточно большую величину и массу относительно веса самого организма. Например, у таких птиц, как снегири, вороны, утки около 1 – 1,3 % от массы тела, а у видов с высокой скоростью и маневренностью полета – до 2 %.
Например, у хищных птиц – орлана-белохвоста, сокола — сердечный индекс составляет около 1,8 %. Кроме этого, птицы имеют высокое кровяное давление, а частота пульса колеблется от 200 до 600 ударов в минуту, а во время полета достигает 1200 сердечных сокращений.
В данной работе мы ответили на вопрос, какое сердце у птиц, изучив особенности миокарда и охарактеризовав специфику их сердечно-сосудистой деятельности.
Расположение сердца
Расположено сердце в грудной полости, позади грудины. В левой половине грудной полости находится 2/3 сердца, и только 1/3 лежит справа. Такая асимметрия свойственна лишь человеку и возникла в связи с вертикальным положением его тела. Верхняя граница сердца (основание) проецируется на грудину на уровне третьих ребер, верхушка сердца определяется слева между пятым и шестым ребром почти на одной линии с соском. Границы сердца меняются с возрастом и зависят от пола и телосложения. Так, у новорожденных сердце почти целиком расположено в левой половине грудной полости и лежит горизонтально. При заболеваниях сердца, например при его пороках, полости сердца увеличиваются и соответственно смещаются его границы.
Нервная система, зрение, слух и половая система пернатых
За быструю реакцию и приобретение условных рефлексов у птиц отвечают лобовое полушарие головного мозга и увеличенный мозжечок. Органы чувств у пернатых – это глаза и уши. Они прекрасно видят вдалеке и отличают цвета.
Птичий слух настолько чуткий (например, у сов), что способен улавливать малейшие звуки, издаваемые другими животными.
У самцов имеется пара семенников. Тела самок имеют одну яйцеклетку при зачатии таз не смог бы пропустить два яйца одновременно. Сперма созревает и по семяпроводам переходит в клоаку, после чего впрыскивается в самку. Вначале яйцевода происходит оплодотворение. Пока яйцо движется по клоаке, оно обрастает желтком, белком и скорлупой. Обычно этот процесс не превышает суток.
Если вам понравилась статья, делитесь ею с друзьями и ставьте лайк. В комментариях вы можете обсудить возникшие во время прочтения вопросы.
Читайте также:
Особенности сердца птиц
- Главное, чем отличается сердце птиц – его довольно крупные размеры относительно массы тела самих пернатых. В среднем его величина достигает 1% от общего веса птицы. У многих видов этот показатель еще больше, особенно у тех, кому свойственна быстрота полета и умение совершать виражи.
- Частота пульса у крылатых намного выше человеческой, что говорит об интенсивной работе сердца. В покое эта цифра составляет 200–300 ударов в минуту (у птиц среднего размера), во время полета частота сердечных сокращений увеличивается до 400–500.
- Чем мельче птичка, тем чаще бьется ее сердце. На отдыхе пульс у мелких птиц равен 400–600 ударам в минуту, а при нагрузке может доходить до 1000 и больше.
- Давление крови в сосудах сопоставимо со значениями человека с гипертонией. Его максимальные цифры доходят до 200 мм ртутного столба. Если сравнивать общее количество крови у птиц, оно выше, чем у пресмыкающихся и сопоставимо с млекопитающими.
- Содержание красных кровяных телец также довольно высоко. Кровь интенсивно обогащается кислородом, у пресмыкающихся кислородная емкость ниже в 2–4 раза.
Зачем же птицам такая мощная кровеносная система? У них высокий метаболизм, и кровь должна своевременно снабжать все органы питанием, которое поступает в клетки и уносить своевременно продукты распада, образуемые в ходе обмена веществ.
