Anatomia porównawcza z elementami fizjologii kręgowców

POKRYCIE CIAŁA
Powłokę ciała kręgowców stanowi skóra, zbudowana z łącznotkankowej skóry właściwej i wielo warstwowego nabłonka zwanego naskórkiem. Podczas rozwoju zarodkowego skóra właściwa powstaje z mezodermy, naskórek z ektodermy.
Skórę pokrywają różne struktury ochronne. U ryb i gadów są nimi łuski u ptaków- pióra, a u ssaków włosy.
Łuski ryby są wytworem skóry właściwej (mają pochodzenie mezodermalne), natomiast łuski gadów powstają z naskórka ( są pochodzenia ektodermalnego) Ze względu na pochodzenie, łuski ryby i łuski gadów nie są strukturami homologicznymi.
Pióra ptaków i włosy ssaków podobnie, jak łuski gadów, powstają z naskórka, przy czym jedynie pióra uznawane są za struktury homologiczne z łuskami gadów. Włosy powstają podczas filogenezy ssaków prawdopodobnie niezależnie od łusek gadów. Włosy wyrastają w specjalnych zagłębieniach skóry tzw. mieszkach włosowych, wyścielonych naskórkiem.
Prócz włosów w skórze ssaków znajdują się pęcherzykowate gruczoły łojowe, a u niektórych gatunków także cewkowate gruczoły potowe. Oba rodzaje gruczołów są wytworami naskórka. Gruczoły łojowe wydzielają do mieszków włosowatych łój chroniący skórę i natłuszczający włosy. Gruczoły potowe uchodzą na zewnątrz niezależnie od mieszków włosowatych. Wydzielają one pot, będący silnie rozcieńczony roztworem wodnym mocznika, chlorku sodowego i innych soli mineralnych. Gruczoły potowe uczestniczą w termoregulacji oraz w pewnym stopniu pełnią funkcję wydalnicze U samic ssaków występuję dodatkowo gruczoły mleczne, które są przekształconymi gruczołami potowymi. W skórze znajdują się receptory czucia.
SZKIELET
Szkielet osiowy wszystkich ssaków składa się z kręgosłupa i czaszki. U ryb, płazów, gadów, ptaków i ssaków występuje także szkielet kończyn wolnych, łączących się z kośćmi pasa barkowego( kończyna przednia) i pasa miednicowego( kończyna tylnia)
Na pas barkowy składają się para łopatek, para obojczyków i para kości krucznych, na pas miednicowy- para kości kulszowych, para kości biodrowych i para ości łonowych. Szkielet kończyn przedniej tworzą: kość ramieniowa , kość łokciowa, kość promieniowa, kość nadgarstka, śródręcza i palców. Szkielet kończyn przedniej tworzą: Kość udowa, kość piszczelowa, kość strzałkowa, kość stępu, śródstopia i palców.
Szkielet ryby składa się z czaszki, kręgosłupa, pasów(barkowego i miednicowego) oraz szkieletu płetw. Czaszka zrośnięta jest nieruchomo z kręgosłupem, kości pasa barkowego łączą się z czaszką, zaś kości pasa miednicowego zanurzone są luźno w mięśniach, szkielet płetw tworzą kostne promienie. Kręgosłup ryby składa się z dwóch odcinków: tułowiowego i ogonowego. W odcinku tułowiowym znajdują się wolne żebra, wzmacniające ciało.
Szkielet płaza składa się z ażurowej, grzbieto- brzusznie spłaszczonej czaszki, kręgosłupa, pasów barkowego i miednicowego oraz szkieletu kończyn wolnych. Czaszka połączona jest z kręgosłupem za pomocą dwóch kłykci potylicznych. Na kręgosłup składa się jeden krąg szyjny atlas czyli dźwigacz, kilka kręgów tułowiowych, jeden kręg krzyżowy oraz jeden lub wiele kręgów ogonowych. Płazy nie posiadają żeber, a co za tym idzie szkieletu klatki piersiowej. Pas barkowy zbudowany jest z pary łopatek, pary chrzęstnych nadłopatek, pary obojczyków i pary kości krucznych. Kości pasa barkowego połączone są po brzusznej stronie ciała mostkiem. Pas miednicowy zbudowany jest z pary kości biodrowych, połączonych zrostem chrzęstnym ze zrośniętymi kośćmi kulszowymi i łonowymi. Szkielet kończy wolnych nie odbiega znacznie od schematu wspólnego dla wszystkich kręgowców, przy czym w kończynie przedniej, występuje pojedyncza kość przedramienia, a w kończynie tylnej pojedyncza kość podudzia. Poza tym kończyna przednia posiada cztery palce.
Szkielet gada składa się z masowej i silnie skostniałej czaszki, kręgosłupa, pasów markowego i miednicowego oraz szkieletu kończyn wolnych. Czaszka połączona jest z kręgosłupem za pomocą jednego kłykcia potylicznego. Kręgosłup składa się z pięciu odcinków: szyjnego, piersiowego, lędźwiowego, krzyżowego i ogonowego. Pierwszym kręgiem odcinka szyjnego jest atlas, a drugim obrotnik. Atlas z jednej strony łączy się z kłykciem potylicznym z drugiej strony z obrotnikiem. Dzięki połączeniu dwóch pierwszych kręgów odcinka szyjnego gady wykazują dużą ruchomość głowy. Z kręgów odcinka piersiowego wyrastają żebra spięte po brzusznej stronie ciała mostkiem. Żebra wraz z mostkiem tworzą szkielet klatki piersiowej. Odcinek krzyżowy kręgosłupa gadów składa się z dwóch kręgów. Pas miednicowy występuje w postaci pierścienia, utworzonego ze zrośnięcia kości biodrowych, kulszowych i łonowych. Kość przedramienia i podudzia są wyraźnie oddzielone. Szkielet przedramienia tworzą kości: łokciowa i promieniowa, szkielet podudzia kości: piszczelowa i strzałkowa.
Szkielet ptaka składa się z lekkiej i silnie wyeksponowanej czaszki, kręgosłupa, pasów barkowego i miednicowego oraz szkieletu kończyn wolnych. Szkielet jest zbudowany w dużej mierze z kości pneumatycznych, które na wielu docinkach zrastają się tworząc silną i lekką konstrukcję. Czaszka łączy się z kręgosłupem za pomocą jednego kłykcia potylicznego. Kręgosłup (podobnie jak u gadów) składa się z pięciu odcinków, przy czym kręgi odcinka piersiowego, lędźwiowego i krzyżowego zrastają się w jedną całość, łącząc odcinek szyjny z silnie skróconym odcinkiem ogonowym. Odcinek szyjny kręgosłupa jest stosunkowo długi i składa się z ruchomo połączonych kręgów. Pierwszym z nich jest atlas, drugim obrotnik. Połączenie dwóch pierwszych kręgów odcinka szyjnego umożliwia boczne skręty głowy ptaka. Szkielet klatki piersiowej tworzą żebra spięte po brzusznej stronie ciała mostkiem. Żebra są dwuczęściowe, każde z nich składa się z odcinka kręgowego i odcinka mostkowego. Kąt pomiędzy tymi odcinkami wynosi ok. 90 stopni. N mostku znajduje się szeroki grzebień kostny, stanowiący dodatkową powierzchnię przyczepu dla mięśni obsługujących skrzydła. Pas barkowy składa się z pary silny kości krucznych, szablastych łopatek oraz obojczyków zrośniętych w charakterystyczne widełki. Kości pasa miednicowego łonowe, biodrowe i kulszowe zrośnięte są z odcinkiem lędźwiowo – krzyżowym kręgosłupa, tworząc szeroką miednicę. Miednica jest otwarta dzięki czemu ptaki mogą składać stosunkowo duże jaja. Szkielet kończyny przedniej (przekształconej w skrzydło) nie odbiega od schematu wspólnego dla wszystkich kręgowców, przy czym występują w nim tylko 3 palce. W szkielecie kończyn tylnych wyróżnić można jedną kość podudzia powstałą ze zrośnięcia kości strzałkowej i piszczelowej oraz pojedynczą kość skokową powstałą ze zrośnięcia kości stępu i śródstopia. U większości ptaków kończyna tylna posiada 4 palce.
Szkielet ssaka składa się z masywnej silnie wysklepionej czaszki, kręgosłupa, pasów barkowego i miednicowego oraz szkieletu kończyn wolnych. Czaszka łączy się z kręgosłupem a pomocą dwóch kłykci potylicznych. Kręgosłup (podobnie jak u gadów) składa się z 5 odcinków, przy czym kręki odcinka krzyżowego zrastają się w jedną kość krzyżową. Odcinek szyjny kręgosłupa składa się z 7 kręgów(dwa pierwsze to atlas i obrotnik, połączone podobnie jak u gadów i ptaków). Z kręgami odcinka piersiowego łączą się żebra, spięte po brzusznej stronie ciała mostkiem. Pas barkowy składa się z łopatek i obojczyków, a u niektórych gatunków tylko z łopatek. Cechą charakterystyczną ssaków jest ewolucyjny zanik kości kruczcnych. Ich pozostałością są kostne wyrostki na łopatkach. Kości pasa miednicowego łonowe, biodrowe, kulszowe zrastają się u ssaków w zamkniętą miednicę. szkielet kończyn wolnych zbudowany jest zgodnie z ogólnym schematem, wspólnym dla wszystkich kręgowców, przy czym w zależności od prowadzonego przez zwierzę trybu życia poszczególne kości mogą ulegać mniejszym lub większym przekształceniom. Na uwagę zasługuję sposób osadzenia ciała na kończynach u kręgowców czworonożnych. U płazów i gadów ciao jest zwieszone na kończynach, u ptaków i ssaków podparte kończynami.
KRĄŻENIE
Układ krwionośny kręgowców tworzą: układ krwionośny i układ limfatyczny. W układzie krwionośnym płynie krew, w układzie limfatycznym limfa czyli chłonka.
Układ krwionośny U wszystkich kręgowców występuję zamknięty układ krwionośny, a krew tłoczona jest do naczyń przez wielo jamiste serce. Naczynia krwionośne, którymi krew odprowadzana jest z serca do tkanek noszą nazwę tętnic. Naczynia którymi krew wraca z tkanek do serca noszą nazwę żył. Główna tętnica wychodząca z serca nosi nazwę aorty. Tętnice i żyły różnią się budową. Tętnice mają stosunkowo grube i silnie umięśnione ściany, dzięki czemu są elastyczne i wytrzymałe na zmiany ciśnienia. Żyły maja stosunkowo cienkie i słabo umięśnione ściany, dlatego są mniej elastyczne od tętnic i znacznie mniej wytrzymałe na zmiany ciśnienia. W żyłach znajdują się kieszonkowe zastawki, zapobiegające cofaniu się krwi. Główne naczynia krwionośne rozdzielają się na coraz mniejsze naczynia, aż wreszcie przechodzą w cienkościenne kapilary (naczynia włosowate), gęsto rozmieszane w tkankach ciał. Przez ściany naczyń włosowatych odbywa się wymiana substancji między krwią, a tkankami ciała. Naczynia włosowate tworzą gęste sieci, będące przeważnie połączeniami tętnic i żył. Struktury takie noszą nazwę zwykłych sieci tętniczo - żylnych. W niektórych silnie ukrwionych narządach, tętniczki rozdzielają się na sieci naczyń włosowatych jeszcze przed zwykłą sieci ą tętniczo żylną. Struktury takie noszę nazwę dziwnych lub cudownych. Sieci dziwne występuję m.in. w skrzelach ryb i nerkach ssaków. Niektóre żyły rozdzielają się na sieć naczyń włosowatych za zwykłą siecią tętniczo żylną tworząc w ten sposób tzw. układy wrotne. Układ wrotny występuje m.in. w wątrobie kręgowców.
Serce ryb zbudowane jest z zatoki żylne, przedsionka, komory stożka tętniczego. Krew zebrana z tkanek wpada głównymi żyłami do zatoki żylnej, z zatoki żylnej do cienkościennego przedsionka, a z przedsionka do grubościennej, silnie umięśnionej komory. Skurcze komory i stożka tętniczego wypychają krew do aorty brzusznej. Przez serce ryby przepływa tylko krew odtleniona.
Występuje jeden obieg krwi jeden napęd. Dwudziałowe serce tłoczy odtlenioną krew od aorty brzusznej, która rozgałęzia się na kilka par tętnic skrzelowych. W skrzelach tętnice rozdzielają się na sieć naczyń włosowatych, w których następuje wymiana gazowa. Natleniona krew z naczyń włosowatych skrzel trafia to małych tętniczek, następnie do większych tętnic, po czym wpada do aorty grzbietowej. Aorta grzbietowa rozgałęzia się na mniejsze tętnice, które docierają do różnych tkanek ciała. W tkankach ciała tętnice rozdzielają się na sieć naczyń włosowatych, w których następuje wymiana gazowa. Odtleniona krew z naczyń włosowatych tkanek ciała trafia do małych żyłek, następnie do większych żył, po czym żyłami głównymi wpada do serca. Jak widać, krew wyrzucana z serca ryb dwukrotnie przepływa przez sieci naczyń włosowatych: pierwszy raz w skrzelach, drugi raz w tkankach ciała. Ze względu na małą średnicę, naczynia włosowate stanowią duży opór przepływającej krwi, obniżając tym samym jaj prędkości i ciśnienie. Dlatego też w układzie krwionośnym ryby panuje stosunkowo niskie ciśnienie, a krew krąży z niewielką prędkością.
Serce płazów zbudowane jest z zatoki żylnej dwóch przedsionków prawego i lewego, jednej komory i stożka tętniczego. Pojawienie się dwóch przedsionków związane jest z przejściem przodków płazów na oddychanie płucne. Krew zebrana z tkanek (odtleniona) wpada głównymi żyłami do zatoki żylnej, z zatoki żylnej do prawego przedsionka, Krew z płuc (natleniona) wpada żyłami płucnymi od lewego przedsionka. Następnie krew z obu przedsionków wpada do grubościennej silnie umięśnionej komory, gdzie dochodzi do mieszania się odtlenionej krwi z prawego przedsionka i natlenionej krwi z lewego przedsionka. Skurcz komory wypycha krew do silnie wydłużonego stożka tętniczego, a stąd częściowo tętnicami płucnymi do płuc, częściowo aortą do tkanek ciała. Nie równoczesne kurczenie się przedsionków oraz podłużnie ustawiona zastawka w stożku tętniczym ogranicza mieszanie się krwi natlenionej i odtlenionej.
U płazów i gadów występują dwa obiegi i jeden napęd. Komora trójdzałowego serca tłoczy krew do tętnicy płucnej i do aorty. Dzięki mechanizmom ograniczającym mieszanie się krwi w komorze, do tętnicy płucnej tłoczona jest głównie krew odtleniona do aorty krew natleniona. Tętnica płucna rozgałęzia się w płucach na mniejsze tętnice, a następnie na sieci naczyń włosowatych, w których zachodzi wymian gazowa. Natleniona krew z naczyń włosowatych płuc trafia do małych żyłek, następnie do większych żył. Po czym wpada do żył płucnych. Żyły płucne prowadzą natlenioną krew do lewego przedsionka, a stąd do komory. Aorta rozgałęzia się na mniejsze tętnice, które docierają do różnych tkanek ciała. W tkankach ciała tętnice rozdzielają się na sieć naczyń włosowatych, w których następuje wymiana gazowa . odtleniona krew z naczyń włosowatych tkanek ciała trafia do małych żyłek, następnie do większych żył, po czym żyłami głównymi wpada do prawego przedsionka, a stąd do komory. Komora serca stanowi napęd tłoczący krew na dwa obiegi: mały zwany też płucnym( serce-płuca-serce) i duży (serce-tkanki ciała-serce). Ponieważ krew wyrzucana z serca przepływa tylko raz przez naczynia włosowate, w układzie krwionośnym płazów i gadów prędkość i ciśnienie krwi są większe niż u ryb. Kosztem tego osiągnięcia jest mniejsze lub większe mieszanie się krwi natlenionej z odtlenionej w komorze serca.
Serce gadów zbudowane jest z zatoki żylnej, dwóch przedsionków prawego i lewego oraz jednej komory przedzielonej niepełną przegrodą. Zanikowi ulega stożek tętniczy, którego miejsce znajduje aorta i tętnica płucna. Aorta jest u gadów naczyniem parzystym, tworzącym dwa oddzielne łuki. Krew zebrana z tkanek ciała (odtleniona) wpada głównymi żyłami do zatoki żylnej do prawego przedsionka. Krew z płuc (natleniona) wpada żyłami płucnymi do lewego przedsionka. Następnie krew z obu przedsionków wpada do grubościennej silnie umięśnionej komory. Skurcz komory wypycha krewi tętnicy płucnej. Dzięki częściowej przegrodzie wewnątrzkomorowej krew z prawego przedsionka kierowana jest głównie do tętnicy płucnej, zaś krew z lewego przedsionka głównie do parzystej aorty. Mechanizm znacznie ogranicza mieszanie się krwi natlenionej z krwią odtlenioną.
Serce ptaków i ssaków zbudowane jest z dwóch przedsionków i prawego i lewego i z dwóch komór prawej i lewej. Komory oddzielone są od siebie całkowitą przegrodą. Zanikowi ulega zatoka żylna, zaś aorta jest naczyniem pojedynczym. Krew zebrana z tkanek ciała(odtleniona) wpada głównymi żyłami do prawego przedsionka, a stąd do prawej komory. Skurcz prawej komory wypycha krew do tętnicy płucnej. Krew z płuc (natleniona) wpada żyłami płucnymi do lewego przedsionka, a stąd do lewej komory. Skurcz lewej komory wypycha krew od aorty. Dzięki całkowitej przegrodzie międzykomorowej w sercu ptaków i ssaków nie dochodzi do mieszania się krwi natlenionej z krwią odtlenioną. Między przedsionkami a komorami oraz między komorami a tętnicamiznajdują się zastawki zapobiegające cofaniu się krwi.
Pozornie występuje jeden napęd(czterodzialowe serce) i dwa obiegi krwi: mały (serce-płuca-serce) i duży(serce-tkanki ciała- serce). W rzeczywistości występują dwa napędy prawa i lewa komora serca oraz jeden obieg krwi prawa komora-płuca -lewy przedsionek- lewa komora- tkanki ciała- prawy przedsionek. Prawa komora tłoczy odtleniona krew do tętnicy płucnej, która rozgałęzia się w płucach n mniejsze tętnice, a następnie na sieć naczyń włosowate. W naczyniach włosowatych płuc odbywa się wymiana gazowa. Natleniona krew trafia do małych żył, a następnie do większych żył, po czym wpada do żył płucnych. Żyły płucne prowadzą natlenioną krew do lewego przedsionka, a stąd do lewej komory. Lewa komora tłoczy natlenioną krew do aorty, która rozgałęzia się na mniejsze tętnice, docierające do różnych tkanek ciała. W tkankach ciała tętnice rozdzielają się na siećnaczyn włosowatych, w których zachodzi wymiana gazowa. Odtleniona krew trafia do małych żyłek, następnie do większych żył, po czym żyłami głównymi wpada do przedsionka, a stąd do prawej komory. Jak widać krew wyrzucana przez każdą komorę, po pokonaniu naczyń włosowatych napędzana jest przez drugą komorę. Powyższe rozwiązanie pozwala ptakom i ssakom na utrzymanie wysokiego ciśnienia i dużej prędkości krwi w naczyniach, przy całkowitym rozdzieleniu krwi na natlenioną i odtlenioną. Dzięki wysokiemu ciśnieniu i szybkiemu przepływowi krwi ptaki i ssaki wykazują niezwykle wysokie tempo metabolizmu. Dlatego właśnie, jako jedyne zwierzęta współczesne żyjące osiągnęły one stałocieplnośc.