Юный Натуралист 1978-05, страница 32

31

ИНДИВИДУАЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ

Все живое на Земле постоянно расходует энергию. Она тратится на работу отдельных органов и тканей, каждой клеточки тела. Все высшие организмы получают энергию, окисляя углеводы, жиры и белки, то есть, попросту говоря, сжигают эти вещества. Для биологического окисления, как и для сжигания дров, нужен кислород.

Кислородная проблема возникла на Земле значительно позже, чем сама жизнь. Первые одноклеточные и многоклеточные существа легко обходились без специальных приспособлений. Кислород проникал в каждую клеточку их тела самостоятельно, по законам диффузии. Каждая клетка добывала себе кислород самостоятельно, так как имела непосредственный контакт с окружающей средой. Так делают сейчас многие примитивные существа вроде плоских червей планарий, усоногих и веслоногих рачков.

Первыми органами для извлечения кислорода были жабры. Они у всех животных имеют сходное устройство. Жабры — это специальные выросты тела, независимо от того, торчат ли они наружу, как у всем известного аксолотля, или спрятаны в специальных полостях, как у большинства рыб. Жабры богато снабжены кровеносными сосудами. Здесь кислород легко проникает в кровь и ее токами разносится по всему организму.

В качестве жабр могут использоваться специальные выросты тела. У морских червей приапулид для этого служит гроздевидный хвост. У мшанок — щупальца, а кислород по телу разносит тканевая жидкость. У погонофор для извлечения кислорода тоже используются щупальца, а вот для его транспортировки у них уже есть кровеносная система. Животным, у которых транспортная система еще несовершенна, приходится иметь жабры в различных участках тела. У некоторых морских червей — поли-хет — на каждом сегменте тела свои жабры.

Живым существам для жизни на суше потребовалось принципиально новое приспособление для извлечения кислорода из воздуха. Образовались легкие.

Легкие — это жабры наоборот. Хотя высшие животные и сумели отлично приспособиться к жизни на суше, извлекать кислород непосредственно из воздуха они так и не научились. Чтобы кислород смог проникнуть в кровеносные сосуды, его сначала необходимо растворить в какой-нибудь жидкости. Стенки легких всегда влажны. В этой влаге и растворяется кислород. Вот почему легкие имеют форму мешка.

Легких, как и жабр, может быть много. Мокрицы, единственные раки, полностью переселившиеся на сушу, дышат брюшными ножками. В каждой из них есть легочный мешочек с отходящей от него замысловатой системой трубочек. Ближайшие родственники мокриц, живущие в воде, дышат такими же ножками, но снабженными жабрами.

У высших животных обычно бывает два легких. Чаще всего от этой моды отступают рептилии. Видимо, в длинном и тонком теле змей и ящериц неудобно размещать парные органы, и некоторые из них обходятся всего одним легким.

Постепенно в процессе эволюции устройство легких усложнялось, а их внутренняя поверхность увеличивалась. Легкие человека (и других млекопитающих) уже непохожи на мешки. Трахея, по которой подается воздух, делится на бронхи, а самые тоненькие веточки этого грандиозного бронхиального дерева покрыты, как листьями, плотным слоем крохотных пузырьков — альвеол. Вдыхаемый воздух попадает в альвеолы, и здесь кислород переходит в кровь.

Такие легкие способны полностью удовлетворить потребности организма в кислороде. Только птицам, поглощающим во время полета особенно много кислорода, потребовались дополнительные усовершенствования. Природа снабдила их замысловатой системой воздушных полостей. У всех животных во время выдоха из легких просто выбрасывается отработанный воздух. В этот момент кровь, проходящая по легким, кислородом не обогащается. У птиц иначе. Изучение уток и гусей показало, что во время вдоха одна порция воздуха из легких направляется в особые полости — задние воздушные мешки, а другая в легкие и оттуда в передние воздушные мешки. При выдохе воздух из мешков удаляется: отработанный воздух из передних мешков просто выбрасывается наружу, а чистый воздух из задних воздушных мешков проходит сначала через легкие и только потом выбрасывается. Таким образом, у птиц кровь, омывающая альвеолы, обогащается кислородом и при вдохе и при выдохе.

Существует еще один способ снабжения организма кислородом. Природа изобрела его специально для насекомых. У них кровеносная система недостаточно развита. Пришлось снабдить насекомых уникальной системой транспортировки воздуха непосредственно в каждый орган их тела. Называется это устройство трахеальной системой. Она состоит из сложноветвящихся трубочек, которые пронизывают все органы и ткани. Даже мозг насекомых изрешечен