в какой половине сердца находится венозная кровь у млекопитающих животных и человека
Понятие о сердечно-сосудистой системе и движении крови
Сердце человека, как впрочем, и других живых существ, населяющих нашу планету — это насос, созданный Природой для того, чтобы перекачивать в сосудах организма кровь.
Сердце состоит из полых камер, заключенных в стенки из плотной и мощной мускулатуры. В камерах содержится кровь. Стенки, постоянно сокращаясь, находясь в непрерывном движении, обеспечивают перемещение, продвижение крови по всей огромной сети сосудов тела, именуемой сосудистой системой. Без такого насоса, направляющего и придающего ускорение потоку крови, существование организма невозможно. Даже у мельчайших, прозрачных моллюсков, даже у рыб, живущих постоянно в водной среде, т.е. в невесомости, сердце выполняет свою постоянную рутинную работу. Без сердца — нет жизни, и недаром человечество тысячелетиями считало сердце центром и источником всех жизненных сил и эмоций. Испокон веков люди поклонялись сердцу, видя в нем Божественное начало.
При всем своем гениальном устройстве (абсолютного аналога ему создать пока не удалось), сердце — это всего лишь мышечный насос. Но прежде, чем перейти к его строению, без понимания которого будет неясно, что такое «врожденный порок», скажем вкратце о том, как устроена вся система, на вершине правления которой находится сердце.
Сердечно-сосудистая система
Анатомически сердечно-сосудистая система включает в себя сердце и все сосуды тела, от самых крупных (диаметром 4–6 сантиметров у взрослых), впадающих в него и отходящих от него, до самых мелких, диаметром всего несколько микрон. Это гигантская по площади сосудистая сеть, благодаря которой кровь доставляется ко всем органам и тканям тела и оттекает от них. Кровь несет с собой кислород и питательные вещества, а уносит — отработанные отходы и шлаки
Постоянная циркуляция крови в замкнутой системе и есть кровообращение. Очень просто представить его себе в виде цифры 8, не имеющей ни начала, ни конца, или в виде математического знака, обозначающего бесконечность. В центре этого знака, в месте пересечения линий — только в одном — находится сердце, работой своей обеспечивая постоянное движение крови по кругу. У всех млекопитающих и у человека кругов кровообращения два: большой и малый («легочный»), и, как в цифре 8, они соединяются и переходят друг в друга. Соответственно, и у сердца — основного и единственного насоса, который приводит в кровь движение, есть две половинки: левая («артериальная») и правая («венозная»). В нормальном сердце эти половины внутри сердца между собой не сообщаются, т.е. между ними нет никаких отверстий.
Каждая из половин, левая и правая, состоят из двух камер: предсердия и желудочка. Соответственно, сердце включает в себя четыре камеры: правое предсердие, правый желудочек, левое предсердие и левый желудочек. Внутри этих камер находятся клапаны, благодаря постоянному ритмичному движению которых поток крови может двигаться только в одном направлении.
Давайте теперь представим себе, что мы — маленькая частица этого потока, и пройдем, как в водном слаломе на байдарке, через все ущелья и пороги сердечно-сосудистой системы. Нам предстоит очень сложный путь, хотя он и совершается очень быстро.
Наш маршрут начнется в левом предсердии, откуда мы, окруженные частицами яркой, оксигенированной (т.е. насыщенной кислородом) крови, только что прошедшей легкие, рвемся вниз, через открывшиеся ворота первого на нашем пути — митрального клапана и попадем в левый желудочек сердца. Поток развернет нас почти на 180 градусов и направит вверх, а оттуда, через открывшийся шлюз аортального клапана мы вылетим в главную артерию тела — восходящую аорту. От аорты будут отходить много ветвей, и по ним мы можем уйти в сосуды шеи, головы, мозга и верхней половины тела. Но этот путь короче, а мы сейчас пройдем более длинным. Проскочив изгиб аорты, именуемый ее дугой, уйдем вниз, по аорте. Не будем сворачивать ни в многочисленные межреберные артерии, ни ниже — в артерии почек, желудка, кишечника и других внутренних органов. Устремимся вниз по аорте, пройдем ее деление на подвздошные артерии и попадем в артерии нижних конечностей. После бедренных артерий наш путь будет все уже и уже. И, наконец, достигнув сосудов стопы, мы обнаружим, что дальше сосуды становятся очень мелкими, микроскопическими, т.е. видимыми только в микроскоп. Это — капиллярная сеть. Ею заканчивается артериальная система в любом органе, в который бы мы свернули. Тут — конец. Дальше проходят только частицы крови — эритроциты, чтобы отдать тканям кислород и питательные вещества, необходимые для жизни клеток. А наше судно через мельчайшие сосуды капиллярной сети пройти уже не сможет.
Перетащим свою байдарку на другую сторону, куда собирается темная, уже отдавшая кислород, венозная кровь, или в венозную часть капиллярной сети. Здесь поток будет более спокойным и медленным. На пути будут встречаться шлюзы в виде клапанов вен, которые не дают крови вернуться назад. Из вен ног мы попадем в вены подвздошной зоны, в которые будут впадать многочисленные притоки венозной крови от тазовых органов, кишечника, печени, почек. Наконец, вены станут широкими и вольются в сердце, в ту часть его правой половины, которая называется правым предсердием. Отсюда мы вместе с темной венозной кровью через шлюз трехстворчатого клапана попадем в правый желудочек. Поменяв направление у его верхушки, поток выбросит нас в легочную артерию через ее клапан. Далее легочная артерия делится на две больших ветви (правую и левую) и по ним кровь попадает в оба легких. До сих пор мы путешествовали по большому кругу кровообращения, а теперь — по малому кругу.
По легочной артерии мы попадаем в легкие, в их сначала крупные, потом средние, потом — мельчайшие сосуды капиллярной сети легких. В них произойдет «газообмен» — накопленный венозной кровью углекислый газ выделится через мельчайшие легочные мешочки-альвеолы, а кислород будет захвачен красными кровяными тельцами — эритроцитами — из вдыхаемого нами воздуха, и кровь, оттекающая из легких, станет артериальной. Мысленно обойдя капиллярную сеть легких, мы попадем в поток артериальной крови, окажемся в легочных венах и — в левом желудочке, из которого мы начинали свой путь. Продолжительность нашего плавания была всего 3–4 секунды, а двигателем крови и нашей байдарки было сердце.
Говоря более прозаическим языком, правые отделы сердца «замкнуты» на малый круг кровообращения. Правое предсердие принимает кровь из двух больших вен — верхней и нижней полых вен, и еще из одной крупной вены — собственно самого сердца. Правый желудочек выталкивает венозную кровь в легкие.
Левые отделы сердца «замкнуты» на большой круг кровообращения. Левое предсердие принимает из легочных вен окисленную, богатую кислородом кровь. Левый желудочек выталкивает артериальную кровь в аорту и в венечные артерии (артерии самого сердца), а дальше она по большому кругу доставляется всему организму.
В самом кратком виде схема нашего путешествия выглядит так:
левое предсердие — левый желудочек — аорта и коронарные артерии сердца — артерии органов и тела — артериальная капиллярная сеть — венозная капиллярная сеть — венозная система органов и тела — правое предсердие — правый желудочек (все это — большой круг кровообращения) — легочные артерии — капиллярная сеть легких — альвеолы — венозная система легких — легочные вены — левое предсердие (это малый круг кровообращения).
Как устроена кровеносная система у разных животных?
В этой статье мы расскажем об основах строения кровеносной системы у разных организмов и подробно обсудим кровеносную систему и сердце млекопитающих, в частности человека. Статья будет полезна школьникам при подготовке к ЕГЭ, а также олимпиадникам.
Кровеносная система – это система органов многих животных и человека, обеспечивающая циркуляцию крови по организму (кровообращение). Её деятельность прежде всего направлена на доставку питательных веществ и кислорода к органам и тканям тела, а также на удаление продуктов метаболизма и отходов жизнедеятельности из них. Таким образом кровеносная система прежде всего обеспечивает функцию газообмена и питания, поэтому у многих организмов она тесно связана с дыхательной и выделительной системами.
Разнообразие кровеносных систем у беспозвоночных
Часть беспозвоночных животных, например кишечнополостные (стрекающие, Cnidaria), плоские черви (Plathelminthes) и круглые черви (Nemathelminthes), не имеет кровеносной системы, а газообмен у них осуществляется через поверхность тела. Но у большинства типов животных кровеносная система есть, и имеет свои особенности. Какие же? Давайте рассмотрим их по очереди.
Тип кольчатые черви (Annelida)
Среди известных со школы животных кровеносная система впервые появляется у кольчатых червей (Annelida). Их кровеносная система замкнутая, это означает, что кровь течёт исключительно по сосудам и никогда не выходит в полость тела. У кольчатых червей имеется два главных сосуда: спинной и брюшной, соединенные в каждом сегменте кольцевыми сосудами, способными к сокращению. Именно благодаря способности к сокращению подобные кольцевые сосуды называют «сердцами», хотя как такового сердца у кольчатых червей нет. В спинном сосуде кровь движется от заднего конца к голове, а с брюшном – в противоположном направлении, от головы назад. Ответвления главных сосудов образуют тончайшие капилляры, которые сначала несут кровь к органам, а затем возвращают обратно в главные сосуды.
Дополнительная информация. У малощетинковых червей (Oligochaeta) эта сеть капилляров особенно разветвлена под кожей, поскольку дыхание у них осуществляется через всю поверхность тела. У многих многощетинковых червей (Polychaeta) функцию дыхания принимают на себя участки параподий (примитивные «ножки», отходящие от каждого сегмента), поэтому их капиллярная сеть разветвлена не столько под кожей, сколько внутри жабр на параподиях.
Кровь кольчатых червей нередко окрашена в красный цвет, например у пескожила (Arenicola sp.), от присутствия в ней железосодержащего вещества, близкого к гемоглобину позвоночных. Однако это вещество находится не в особых кровяных клетках, а растворено в жидкости крови. У некоторых сидячих полихет кровь зеленой окраски из-за присутствия в ней хлорокруорина, по свойствам близкого к гемоглобину.
Тип моллюски (Mollusca)
Тип членистоногие (Arthropoda)
У членистоногих (Arthropoda) кровеносная система так же незамкнутая. По сосудам, а также в полости тела у них циркулирует гемолимфа. Дело в том, что у членистоногих целом (вторичная полость тела) частично редуцируется и на определенном этапе развития сливается с первичной полостью тела, которая обычно дает начало полости кровеносных сосудов. Жидкости, находящиеся в первичной и вторичной полости тела, также сливаются, так что в итоге пространство между органами и кровеносные сосуды заполняются одной и той же жидкостью — гемолимфой.
Подробнее о полостях тела читайте в следующих наших статьях.
Основная функция гемолимфы — снабжение тканей и органов питательными веществами. Кроме того, в неё поступают растворенные продукты обмена, которые переносятся к органам выделения. Гемолимфа содержит фагоциты, обеспечивающие иммунитет, а также специальные кровяные клетки, функции которых сильно варьируют. Функцию газообмена гемолимфа может выполнять только при наличии в ней особых дыхательных пигментов, которые отсутствуют у некоторых представителей этих двух типов.
Дополнительная информация. Для обеспечения функции газообмена в гемолимфе могут содержаться дыхательные пигменты. В редких случаях это может быть привычный нам гемоглобин, но более характерен для неё пигмент, который называется гемоцианин. В своём активном центре он содержит атомы меди, а не железа, как гемоглобин. Восстановленная форма гемоцианина бесцветна, окисленная окрашивается в голубой цвет. Гемоцианин, в отличие от гемоглобина, содержащегося в эритроцитах, растворен в гемолимфе.
У членистоногих строение кровеносной системы сильно зависит от степени развития органов дыхания. Развитая кровеносная система помогает транспортировать кислород от органов дыхания к клеткам тканей других органов. Если органы, осуществляющие газообмен, сосредоточены в одной части тела (например, жабры), то кислород от них распределяется при помощи кровеносных сосудов — кровеносная система хорошо развита. В ином случае, если дыхание совершается через всю поверхность тела или имеются развитые органы дыхания, распределяющие кислород по всему телу (например, трахеи), кровеносная система упрощается. Тогда от кровеносной системы на спинной стороне сохраняется только сердце или же кровеносная система исчезает совсем. Именно поэтому у паукообразных (Arachnida) и насекомых (Insecta) в связи с наличием развитой трахейной системы, кровеносная развита сравнительно слабо.
Дополнительная информация.У паукообразных с ясно выраженной метамерией (скорпионы) сердце представляет собой трубку, расположенную в брюшке над кишечником и снабженную по бокам семью парами щелевидных остий — снабженных клапанами отверстий, по которым гемолимфа поступает в сердце. У пауков остий остается 3-4 пары, а у клещей сердце представляет собой в лучшем случае в мешочек, имеющий одну пару остий, а у большинства сердце исчезает совсем.
У насекомых в брюшке над кишечником залегает длинное трубковидное сердце. Задний конец его слепо замкнут, а полость поделена перегородками, несущими отверстия с клапанами. Перегородки разделяют сердце на несколько камер, каждая из которых снабжена парой боковых остий. На переднем конце сердце продолжается в мускулистую головную аорту, которая, достигнув мозга, заканчивается отверстием, из которого гемолимфа поступает в полость тела.
Дополнительная информация. Гемолимфа насекомых обычно представляет собой бесцветную или желтоватую жидкость. Дыхательная функция гемолимфы, в связи с развитием трахейной системы, невелика. В редких случаях, как, например, у личинок комаров Tendipes, растворенный гемоглобин придает ей ярко-красный цвет.
Разнообразие кровеносных систем у позвоночных
Позвоночные животные (Vertebrata)— один из подтипов типа хордовых. Кровеносная система имеется у всех представителей типа, однако у каждого подтипа имеются свои особенности.
Дополнительная информация. Помимо позвоночных, к хордовым относятся подтипы бесчерепные (Acrania) и оболочники (Tunicata). Кровеносная система оболочников незамкнута. Отходящие от сердца кровеносные сосуды, у них переходят в расположенные неправильной сетью незамкнутые лакуны, по которым циркулирует кровь. Некоторые оболочники из класса асцидий обладают уникальной особенностью: в их крови содержится ванадий.
Кровеносная система бесчерепных (см. ниже схему строения ланцетника) частично замкнута и отграничена от окружающих органов стенками кровеносных сосудов. Мелкие сосуды лишены эндотелиальной выстилки, эндотелий крупных сосудов не сплошной.
Кровеносная система позвоночных (Vertebrata) всегда замкнутая и в ней имеется мышечный орган, качающий кровь, — сердце. Кровь имеет красный цвет за счёт содержания в ней красных кровяных телец — эритроцитов, в которых находится дыхательный пигмент гемоглобин.
Надкласс Рыбы (Pisces)
У всех первичноводных позвоночных животных, к которым относятся классы круглоротые (Cyclostomata), хрящевые рыбы (Chondrichthyes) и костные рыбы (Osteichthyes), сердце состоит из двух камер и в нём всегда находиться только венозная кровь. Такое сердце способно качать кровь по одному кругу кровообращения. Так, у рыб венозная кровь, придя через венозный синус в предсердие, попадает из него в желудочек, откуда, пройдя по артериальному конусу, попадает в брюшную аорту, от которой отходят жаберные артерии. Кровь направляется к жабрам, где наполняется кислородом и становится артериальной. А дальше артериальная кровь разносится различными артериями ко всем органам и тканям, отдавая им кислород и забирая углекислый газ, вновь становясь венозной. Венозная кровь собирается от органов в вены, а вены в свою очередь собираются в венозный синус, который снова направляет кровь к сердцу.
Дополнительная информация. Строение сердца хрящевых и костных рыб несколько отличается тем, что у последних редуцирован артериальный конус (см. ниже схему внутреннего строения сердца рыб). Внешне артериальный конус кажется расширенным началом брюшной аорты, но отличие состоит в типе мышечной ткани (сердечной вместо гладкой), находящейся внутри него, и наличии клапанов, препятствующих обратному току крови. У костных рыб сохраняется лишь один клапан артериального конуса, а у хрящевых рыб артериальный конус вытянут и имеет множество клапанов.
В кровеносных системах хордовых животных есть особые участки, называемые воротными системами. Воротные системы – это системы кровообращения, в которых, в отличие от обычных, кровь проходит по капиллярам не между артерией и веной, а между двумя венами. По приносящим, или воротным, венам кровь притекает к органу, в котором эти вены разветвляются на капилляры, собирающиеся в выносящие вены. В качестве органов, к которым отходят воротные вены, может выступать печень или почки. Воротная система печени известна для всех позвоночных и бесчерепных, а воротная система почек имеется у всех позвоночных, за исключением круглоротых и млекопитающих.
Класс земноводные (Amphibia)
С выходом на сушу кровеносная система усложняется тем, что в ней появляется дополнительной круг кровообращения, который идет к органам дыхания – легким. Для разделения двух кругов кровообращения у первых наземных позвоночных, земноводных (Amphibia), появляется трёхкамерное сердце. Сердце состоит из двух предсердий (в правом предсердии кровь смешанная, преимущественно венозная, а в левом — артериальная) и одного желудочка. Внутри стенки желудочка образуют складки, уменьшающие смешивание артериальной и венозной крови. Из желудочка выходит артериальный конус, снабжённый спиральным клапаном.
Дополнительная информация. Поскольку у земноводных есть как лёгочное, так и кожное дыхание, малый круг кровообращения начинается кожно-лёгочными артериями, несущими кровь к органам дыхания (лёгким и коже). От лёгких обогащённая кислородом кровь собирается в парные лёгочные вены, впадающие в левое предсердие. Из левого предсердия кровь попадает в желудочек, откуда через артериальный конус попадает в дуги аорты и разносится по всему организму. От них кровь собирается в вены, которые впадают в венозный синус. Кроме того, в передние полые вены попадает артериальная кровь от кожи, и поэтому кровь в правом предсердии смешанная.
Класс Пресмыкающиеся (Reptilia)
Как и амфибии, большинство пресмыкающихся (Reptilia) обладают трёхкамерным сердцем, состоящим двух предсердий и из желудочка, от которого отходят две дуги аорты и лёгочная артерия. Однако сердце трёхкамерного типа у рептилий развилось независимо от такового у современных земноводных, и различается по строению у разных групп. У большинства желудочек разделён неполной перегородкой на две половины: верхнюю и нижнюю, и может быть условно разделён на три отдела. Лишь крокодилы, относящиеся к группе архозавров (к которой относятся и птицы), обладают четырёхкамерным сердцем. Перегородка полностью разделяет желудочек на две половины: правую — венозную и левую — артериальную, таким образом обосабливая полноценное четырёхкамерное сердце.
Подробнее про кровеносную систему крокодила читайте в нашей статье.
Дополнительная информация. Трёхкамерное сердце большинства рептилий имеет неполную перегородку в желудочке сердца (см. ниже схему строения сердца рептилий). Наличие неполной перегородки желудочка позволяет создать градиент (разность) количества кислорода крови. После сокращения предсердий артериальная кровь из левого предсердия оказывается в верхней левой половине желудочка и вытесняет венозную кровь, излившуюся из правой части желудочка, в нижнюю половину. В правой части желудочка оказывается смешанная кровь. При сокращении желудочка каждая порция крови устремляется к ближайшему отверстию: артериальная кровь из верхней левой половины — в правую дугу аорты, венозная кровь из нижней части желудочка— в лёгочную артерию, а смешанная кровь из правой части желудочка — в левую дугу аорты. Поскольку именно правая дуга аорты несёт кровь к мозгу, мозг получает наиболее обогащённую кислородом кровь.
Класс птицы (Aves)
Полное разделение артериальной и венозной крови происходит в кровеносной системе птиц (Aves). У них четырёхкамерное сердце, состоящее из двух предсердий и двух желудочков, с полным разделением артериальной и венозной крови. Оно очень схоже со строением сердца млекопитающих, но в отличие от них, у птиц главной артерией является правая (а левая редуцируется) дуга аорты, с которой начинается большой круг кровообращения.
От дуги аорты отходят парные безымянные артерии, которые затем делятся на сонные артерии, мощные грудные и подключичные артерии, идущие к грудным мышцам и крыльям. Венозная система по строению очень близка к таковой у рептилий.
Класс млекопитающие (Mammalia)
У млекопитающих (Mammalia), как и у птиц, сердце четырёхкамерное (из правого (5) и левого (17) предсердий, правого (3) и левого (19) желудочков), а круги кровообращения разделены полной (межжелудочковой) перегородкой.
Дополнительная информация. Кровь млекопитающих отличается от таковой у остальных позвоночных тем, что в ней содержатся безъядерные эритроциты. Это позволяет использовать пространство, где должно было располагаться ядро, для образования формы двояковогнутого диска. Такая форма, вместе с мелкими размерами клеток, даёт более высокую суммарную площадь поверхности эритроцитов на единицу объёма крови, а значит и большую площадь газообмена, по сравнению с ядерными эритроцитами других классов.
Физиология кровообращения
Одна из самых основных функций крови у млекопитающих – обеспечение органов и тканей кислородом. Малый круг кровообращения (8, 12, 1, 2, 3) служит для насыщения крови кислородом, а большой круг (5, 4, 6, 9) – для распределения этого кислорода по организму. В лёгких кислород связывается с дыхательным пигментом гемоглобином, который превращается в форму оксигемоглобина, и по лёгочным венам (2) поступает в левое предсердие (3). Из левого предсердия через двустворчатый клапан кровь проходит в левый желудочек (5), который, сокращаясь, направляет кровь через полулунный (аортальный) клапан в аорту (4) и артерии, а затем – к капиллярам органов и тканей. Там гемоглобин отдает кислород и забирает углекислый газ, становясь карбоксигемоглобином, а кровь из артериальной превращается в венозную. Венозная кровь от органов собирается в вены, и затем поступает в правое предсердие. Теперь кровь должна снова насытиться кислородом и пройти по малому кругу кровообращения. Через трехстворчатый клапан она поступает в правый желудочек, а затем через полулунный клапан в лёгочную артерию. Легочная артерия направляет кровь в капиллярную сеть лёгких (1). Обратите внимание, что в малом (лёгочном) кругу кровообращения в лёгочной артерии течет венозная кровь, а по легочной вене – артериальная!
С кровеносной системой тесно связана лимфатическая. К тканям жидкость поступает только по артериям в составе крови, а оттекает от тканей по двум путям: по венам в составе крови и по лимфатическим сосудам (7, 10, 11) в виде лимфы. Недалеко от сердца потоки крови и лимфы вновь сливаются, что не только позволяет обеспечить ток крови, но является одним из механизмов, обеспечивающих циркуляцию лимфы.
Лимфатическая система играет очень важную роль в обмене веществ, транспорте липидов и связанных с ними соединений, а также она выполняет иммунные функции.
Литература
1) В. А. Догель, «Зоология беспозвоночных» / под ред. Ю. И. Полянского, 2013 г. – 614 с. ISBN 978-5-458-27946-8.
2) Дзержинский Ф.Я., Васильев Б.Д., Малахов В.В., «Зоология позвоночных», (Высшее профессиональное образование. Бакалавриат) М.: Академия, 2013. — 465 с. ISBN: 978-5-7695-7971-4.
4) Сапин М.Р., Билич Г.Л. «Нормальная анатомия человека: Учебник. В 2 кн. Кн. 1. — М.: ООО «Медицинское информационное агентство», 2010. — 480 с.: ил. ISBN: 978-5-8948-1814-6