Anatomia porównawcza i fizjologia kręgowców

Powłoka ciała.

Ciało kręgowców pokryte jest skórą, która zbudowana jest ze skóry właściwej oraz z kilku warstw nabłonka, określanego jako naskórek.

W czasie rozwoju zarodkowego powłoka ciała tworzy się z mezodermy oraz z ektodermy. Na skórze spotykamy liczne struktury ochronne, których morfologia zezy od typu kręgowców. Ryby i gady posiadają łuski, natomiast ptaki pokrywają pióra. U ssaków na skórze występują włosy.

Rybie łuski powstają ze skóry właściwej, czyli są pochodzenia mezodermalnego, a łuski gadzie wytwarzają się z naskórka, czyli maja odmienne pochodzenie, ektodermalne. Pod względem pochodzenia obie te struktury nie są homologiczne. Włosy saków oraz pióra ptaków, identycznie jak gadzie łuski, tworzą się z naskórka. Jednak tylko pióra są uznawane za utwory homologiczne z gadzimi łuskami.

Sądzi się , że w czasie filogenezy ssaków, włosy powstały w sposób niezależny od łusek. Włos wyrasta ze specjalnego zagłębienia w skórze, nazywanego mieszkiem włosowym. Struktura ta wyścielona jest naskórkiem.

Oprócz włosków skóra ssaków posiada wiele innych, dodatkowych struktur. Znajdują się tu gruczoły łojowe, mające postać pofałdowanych pęcherzyków oraz gruczoły potowe, występujące w postaci cewek. Gruczoły potowe i łojowe są tworami naskórka. Rolą gruczołów łojowych jest wydzielanie do mieszka włosowego łoju, który spełnia funkcję ochronną i natłuszczającą dla włosa. Rolą gruczołów potowych jest wydzielanie potu, który jest silnie rozcieńczonym roztworem mocznika, w skład którego wchodzą także chlorek sodowy oraz sole mineralne. Dzięki gruczołom potowym następuje termoregulacja oraz częściowe wydalanie szkodliwych produktów przemiany materii. U samic ssaków występuje jeszcze jeden rodzaj gruczołów, tzw. gruczoły mlekowe. Są to przekształcone gruczoły potowe. W skórze ssaków znajduje się bardzo dużo różnych ciałek czuciowych oraz zakończenia nerwowe, wśród nich m. in. ciałka dotyku, nacisku, bólu, zimna i in.

Budowa szkieletu.

W budowie szkieletu wszystkich kręgowców występuje czaszka oraz kręgosłup. Ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki posiadają dodatkowo szkielet wolnych kończyn, które łączą się z pasem barkowym oraz miednicowym.

W pasie barkowym występują dwie łopatki, dwa obojczyki oraz dwie kości krucze. W pasie miednicowym wyróżniamy natomiast parę kości kulszowych, dwie kości biodrowe oraz dwie kości łonowe.

W obrębie kończyny przedniej występują kości: ramieniowa, łokciowa, nadgarstka, śródręcza oraz kości palców. W kończynie tylnej mamy następujące kości: udową, piszczelową, strzałkową, kości stepu, śródstopia oraz kości palców.

W szkielecie ryby mamy czaszkę, kręgosłup oraz pasy barkowy i miednicowy i szkielet płetw. Pomiędzy czaszką a kręgosłupem występuje nieruchome połączenie. Elementy wchodzące w skład pasa barkowego wykazują natomiast połączenie z czaszką, podczas gdy kości pasa miednicowego znajdują się w mięśniach. W szkielecie płetw występują promienie kostne. W kręgosłupie ryb wyróżniamy dwa odcinki tułowiowy oraz ogonowy. Tułów zaopatrzony jest w wolne żebra, które spełniają role podporową.

Szkielet płaza natomiast budują ażurowa, spłaszczona grzbietobrzusznie czaszka oraz kręgosłup i pasy barkowy oraz miednicowy. Podobnie jak u ryb występuje tu szkielet kończyn. Połączenie czaszki z kręgosłupem jest ruchome, umożliwiają je dwa kłykcie potyliczne. W kręgosłupie płazów wyróżniamy następujące odcinki: szyjny( jeden krąg), tułowiowy, krzyżowy ( jeden krąg), ogonowy ( od jednego do kilkunastu kręgów u płazów ogoniastych).

U płazów nie występuje klatka piersiowa. W pasie barkowym występują dwie łopatki, dwie nadłopatki, zbudowane z tkanki chrzęstnej, para obojczyków oraz dwie kości krucze. W brzusznej części ciała elementy pasa barkowego łączą się mostkiem. W pasie miednicowym wyróżniamy dwie kości biodrowe, które łączą się ze sobą poprzez kości kulszowe oraz łonowe.

W szkielecie kończyn występują te same elementy, które wchodzą w skład kończyn innych grup kręgowców. Dodatkowo u płazów mamy tylko jedna kość przedramienia oraz pojedynczą kość podudzia. W kończynie płazów mamy tylko cztery palce.

U gadów szkielet składa się z masywnej i silnej czaszki, z kręgosłupa, z pasów barkowego oraz miednicowego i oczywiście ze szkieletu kończyn wolnych. Połączenie czaszki z kręgosłupem jest ruchome, gdyż składa się tylko z pojedynczego kłykcia.

W kręgosłupie mamy pięć odcinków:

- szyjny,

- piersiowy,

- lędźwiowy,

- krzyżowy,

- ogonowy.

Pierwszy krąg to atlas a drugi obrotnik. Dźwigacz łączy się z obrotnikiem oraz z kłykciem. Takie połączenie kręgów sprawia, że gady posiadają znaczną ruchomość głowy. Od kręgów piersiowych odchodzą żebra, które łączą się po stronie brzusznej mostkiem. Kolejny odcinek krzyżowy budują tylko dwa kręgi. W pasie miednicowym, który przyjmuje układ pierścienia, znajdują się zrośnięte ze sobą kości biodrowe, kulszowe oraz łonowe.

W kości przedramienia oraz podudzia występują parzyste elementy: kość łokciowa z promieniową oraz piszczelowa ze strzałkową.

Lekka oraz silnie wyeksponowana czaszka cechuje szkielet ptaka. Poza czaszką występuje oczywiście kręgosłup, pasy miednicowy i barkowy i szkielet wolnych kończyn.

Kości budujące ptasi szkielet są w przeważającej części pneumatyczne, co w rzeczywistości oznacza tyle, ze wypełnia je powietrze. Niektóre elementy poszczególnych kości zrastają się i tworzą bardzo stabilną oraz lekką konstrukcję.

Ruchomość czaszki jest u ptaków bardzo duża, gdyż połączeniem obu elementów, tzn. czaszki i kręgosłupa jest jeden krąg potyliczny. Budowa kręgosłupa jest podobna do gadziej. Odcinkami występującymi w kręgosłupie są:

- odcinek szyjny,

- odcinek piersiowy,

- odcinek lędźwiowy, - odcinki te zrastają się ze sobą i tworzą jedna całość.

- odcinek krzyżowy, /

- odcinek ogonowy.

W odcinku szyjnym, czasami bardzo długim, kręgi połączone są ruchomo. Pierwszy krąg to atlas a drugi obrotnik.

Ponieważ dwa pierwsze kręgi łączą się ze sobą, ptak może wykonywać boczne skręty głową. Żebra składają się z dwóch części, mostkowej i kręgowej. Pomiędzy oboma odcinkami występuje kąt prosty ( 90˚). Ptaki na mostku posiadają bardzo szeroki kostny grzebień. Struktura ta stanowi dodatkowy element na którym zaczepiają się mięśnie skrzydeł. W pasie barkowym możemy wyróżnić dwie kości krucze, łopatki w kształcie szabel oraz dwa obojczyki, które zrastają się w strukturę przypominającą widełki.

U ptaków kości pasa miednicowego zrastają się ze sobą oraz z odcinkiem krzyżowo-lędźwiowym i tworzą bardzo szeroka miednice przystosowana do składania jaj. Miednica ta dodatkowo jest otwarta.

W szkielecie kończyny przedniej, która przekształciła się w skrzydła występują te same elementy co u pozostałych kręgowców, jedyna różnica jest posiadanie przez ptaki tylko trzech palców.

W kończynie tylnej dochodzi tu do zrośnięcia się piszczeli z kością strzałkową, które tworzą kość podudzia. Skok powstaje natomiast przez zrośnięcie się śródstopia i kości stępu. W tylnej kończynie ptaka występują tylko cztery palce.

W szkielecie ssaków można wyróżnić masywna i dobrze wysklepioną czaszkę oraz kręgosłup, pas miednicowy i barkowy oraz szkielet wolnych kończyn. Połączenie czaszki z kręgosłupem umożliwiają dwa kłykcie potyliczne.

W kręgosłupie występuje podział na odcinki:

- szyjny,

- piersiowy,

- lędźwiowy,

- krzyżowy.

W odcinku szyjnym posiadamy siedem kręgów. Dwa z nich to obrotnik i atlas, które wykazują takie same połączenia jak u ptaków czy gadów. Od kręgów piersiowych odchodzą żebra, które łącza się w odcinku brzusznym i tworzą klatkę piersiową. Kręgi krzyżowe u ssaków zrastają się ze sobą i tworzą jedna kość krzyżową. W pasie barkowym wyróżniamy łopatki i obojczyki, u niektórych ssaków występuje tylko łopatka. U ssaków nie ma kości kruczych. Pozostałością kości kruczych jest wyrostek, znajdujący się na łopatce.

Miednica ssaka utworzona jest przez zrośnięte kości łonowe, kulszowe i biodrowe. Kończyny przednie i tylne zbudowane są według tego samego schematu jak u wszystkich kręgowców. W zależności jednak od trybu życia kończyny ulegają licznym przekształceniom.

Układ krążenia.

Na układ krążenia kręgowców składają się dwa układy: krwionośny oraz limfatyczny. W pierwszym wymienionym układzie krąży krew, natomiast w układzie chłonnym znajduje się limfa, nazywana inaczej chłonką.

U kręgowców układ krwionośny jest zamknięty. Oznacza to, ze krew nie wylewa się do jam ciała. Krążenie krwi w naczyniach możliwe jest dzięki napędowi jaki powstaje w wyniku pracy serca. Jest to zazwyczaj kilkukomorowe ciało jamiste.

Te naczynia, którymi płynie natleniona krew na obwód ciała nazywamy tętnicami. Krew powraca z tkanek dzięki żyłom. Główne naczynie tętnicze wychodzące z serca nazywane jest aortą. Oba rodzaje naczyń krwionośnych znacznie się od siebie różnią. W tętnicach ściany są grubsze, elastyczne a przez to bardziej wytrzymałe na wszelkie zmiany ciśnień. Ściany żył są cieńsze oraz znacznie mniej elastyczne. W obrębie żył znajdują się dodatkowo liczne zastawki, które uniemożliwiają cofniecie się krwi z powrotem.

Naczynia tętnicze rozdzielają się i tworzą coraz mniejsze tętniczki, a te rozgałęziają się na naczynia włosowate. Jeśli tkanka jest dobrze ukrwiona to liczba kapilarek może być bardzo duża. Naczynia włosowate cechują się bardzo cienką ściana przez którą mogą przechodzić różnego rodzaju związki oraz gazy. Drobne kapilary zbierają się następnie w drobne żyłki a te w znacznie większe naczynia żylne. Jeśli tętniczki zbierają się w kolejne tętniczki to wówczas powstaje sieć naczyń zwana " dziwną" lub cudowną. Takie układy naczyniowe występują w nerkach oraz w mózgu oraz w skrzelach ryb.

Serce u ryb tworzy zatoka żylna, przedsionek oraz stożek tętniczy. Krew z tkanek zbierana jest przez żyły główne i wpada do zatoki żylnej, stąd dostaje się do przedsionka, który prowadzi do grubościennej oraz dobrze umięśnionej komory. W wyniku skurczy serca dochodzi do wypchania krwi poprzez aortę do naczyń rozprowadzających ją po skrzelach. Przez rybie serce przepływa tylko odtleniona krew.

U ryb występuje tylko jeden obieg krwi. Serce napędza krew poprzez aortę do tętnic występujących w skrzelach. Tętnice skrzelowe rozgałęziają się na mniejsze naczynia włosowate, w których dochodzi do wymiany gazowej. Poprzez drobne tętniczki natleniona krew ze skrzeli, wpływa do większych naczyń tętniczych a następnie dostaje się do aorty zwanej od lokalizacji, grzbietową. Naczynie to rozgałęzia się na mniejsze naczynia, które rozprowadzają krew zawierającą tlen po wszystkich tkankach ciała.

W sercu płazów występuje zatoka żylna a także dwa przedsionki, lewy i prawy oraz jedna komora i stożek tętniczy. Drugi przedsionek pojawił się w wyniku wykształcenia się oddychania płucnego. Krew z tkanek, w wiec pozbawiona tlenu poprzez żyły dostaje się do żylnej zatoki a stąd do przedsionka prawego.

Krew ze znaczną zawartością tlenu, pochodząca z płuc dostaje się żyłami płucnymi głównymi do przedsionka lewego.

Kolejny etap polega na przepływie krwi z obu przedsionków do komory. Ponieważ krew pochodząca z różnych przedsionków różni się od siebie pod względem zawartości tlenu, to w komorze następuje jej wymieszania się.

Z komory pod wpływem skurczu krew dostaje się do stożka tętniczego a stad przepływa poprzez tętnice płucne do płuc. Częściowo mieszaniu się krwi zapobiega niejednoczesne kurczenie się przedsionków a także podłużna zastawka umiejscowiona w stożku tętniczym.

U gadów serce utworzone jest przez zatokę żylną, dwa przedsionki oraz komorę posiadającą niepełną przegrodę.

W miejscu stożka tętniczego znajduje się tętnica płucna oraz aorta.

U gadów aorta dzieli się na dwa łuki. Krew odtleniona dostaje się poprzez żyły główne poprzez zatokę żylną dostają się do przedsionka prawego.

Z płuc krew dostaje się przez żyły płucne do przedsionka lewego. Z przedsionków krew przepływa do komory. W wyniku skurczu komory dochodzi do wyrzucenia krwi do naczyń, rozprowadzających krew po całym ciele.

Częściowa przegroda pomiędzy komorami powoduje, że krew wpływająca z przedsionka prawego wpływa przede wszystkim do tętnicy, płynącej do płuc a krew z przedsionka lewego wpływa główne do aorty.

Mieszanie się krwi jest częściowo ograniczone.

U ptaków i ssaków serce jest już czterodziałowe. Składa się z dwóch przedsionków i z dwóch komór, pomiędzy którymi znajduje się całkowita przegroda. Nie ma tu zatoki żylnej a aorta stanowi pojedyncze naczynie.

Krew krąży w dwóch obiegach podobnie jak u gadów, ale nie dochodzi tu do mieszania się krwi, gdyż skutecznie zapobiega temu przegroda całkowita. Dodatkowo miedzy komorami a przedsionkami występują zastawki, które uniemożliwiają powrót krwi. Podział serca na cztery elementy sprawia, iż oprócz dwóch układów mamy tutaj także dwa "napędy".

Poprzez prawa komorę odtleniona krew dostaje się do tętnicy, rozgałęziającej się na mniejsze tętnice znajdujące się w płucach. Te z kolei rozchodzą się w naczynia włosowate. Tutaj odbywa się natlenianie krwi. Krew z nowym ładunkiem tlenu , poprzez drobne żyły zbierana jest następnie do żył zwanych płucnymi, które prowadzą ją do przedsionka lewego i stąd dostaje się ona do komory po lewej stronie serca. Komora ta wypompowuje krew do tętnicy głównej czyli do aorty. Ta rozgałęzia się na tętnice, rozprowadzające krew po całym ciele. Wymiana gazów w tkankach możliwa jest poprzez cienkie ściany naczyń włosowatych. Krew odtleniona dostaje się do żyłek, potem do większych żył a w rezultacie dostaje się do przedsionka i ostatecznie trafia do komory, która ponownie tłoczy ją do płuc, aby uległa ona natlenieniu.

Krew z komór zawsze przepływa przez naczynia włosowate a potem ponownie trafia do drugiej komory.

Dzięki takiemu rozwiązaniu ptaki i ssaki mogą utrzymywać wysokie ciśnienie krwi. Pozwala to na posiadanie bardzo wysokiego tempa przemiany materii a tym samym możliwość utrzymywania stałej temperatury ciała.