Μεταφορά και αποβολή ουσιών
Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ…
Οι μονοκύτταροι και οι απλοί πολυκύτταροι οργανισμοί δεν διαθέτουν κυκλοφορικά συστήματα: τα κύτταρά τους είναι σε στενή επαφή με το εξωτερικό περιβάλλον και έτσι οι διάφορες ουσίες διαχέονται προς τα μέσα και προς τα έξω διά μέσου των κυτταρικών μεμβρανών.Συστήματα κυκλοφορίαςγια τη μεταφορά θρεπτικών και άχρηστων ουσιών, νερού, οξυγόνου, διοξειδίου του άνθρακα ανάμεσα στα κύτταρα και στο εξωτερικό περιβάλλον αναπτύχθηκανεξελικτικά στους μεγαλύτερους πολυκύτταρους οργανισμούς, στους οποίους τα περισσότερα κύτταρα είναι απομονωμένα από το εξωτερικό περιβάλλον.
…ΚΑΙ Η ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ
▅ Τα απλά πολυκύτταρα ζώα δεν είχαν κυκλοφορικά συστήματα. Π.χ., στις ύδρες(ζώα που ανήκουν στα πρώτα πολυκύτταρα ζώα) το υγρό της πεπτικής κοιλότητας διακινείται καθώς κινείται το σώμα τους στο νερό μέσα στο οποίο ζουν.
Καθώς τα ζώα εξελίσσονταν προς μεγαλύτερες μορφές, αναπτύχθηκαν αντλίες που προωθούσαν (καρδιές) και σωλήνες που περιείχαν τα υγρά (αγγεία). Τα συστήματα κυκλοφορίας ήταν ανοιχτά ή κλειστά.
▅ Ανοιχτό κυκλοφορικό σύστημα έχουν ταέντομα:σε αυτό δεν υπάρχουν μικρά αγγεία ή τριχοειδή που να συνδέουν τις αρτηρίες με τις φλέβες. Μια «καρδιά» κινεί το «αίμα» μέσω ενός περιορισμένου αρτηριακού συστήματος, αυτό διανέμεται στα όργανα και στη συνέχεια χύνεται σε κοιλότητες. ▅ Πλήρες κυκλοφορικό σύστημα (κλειστό) έχουν οιδακτυλιοσκώληκες. Περιλαμβάνει όργανο προώθησης του αίματος (όχι όμως μια κεντρική αντλία), διανομή του αίματος (έχει αιμοσφαιρίνη και αμοιβαδοκύτταρα) με αρτηρίες, τριχοειδή και φλέβες που επαναφέρουν το αίμα.
▅ Κλειστά κυκλοφορικά συστήματα έχουν όλα τασπονδυλόζωα:μια αντλία πίεσης του αίματος- την καρδιά-, αρτηρίες, αρτηρίδια, δίκτυο τριχοειδών αγγείων, φλεβίδια, φλέβες. Η πίεση του αίματος είναι μεγαλύτερη στα κλειστά συστήματα (από ό,τι στα ανοιχτά) και οι χρήσιμες για τα κύτταρα ουσίες βγαίνουν από τα τριχοειδή προς τον χώρο που τα περιβάλλει, ενώ οι άχρηστες ουσίες από τα κύτταρα περνούν στο αίμα.
Οι κύριες διαφορές των κυκλοφορικών συστημάτων των σπονδυλοζώων έχουν να κάνουν με τον βαθμιαίο διαχωρισμό της καρδιάς σε δύο αντλίες, καθώς αυτά εξελίχθηκαν από υδρόβιες μορφές (αναπνέουν με βράγχια) σε χερσαίες (αναπνέουν με πνεύμονες).
▅ Η καρδιά αποτελείται από έναν κόλπο και μία κοιλία (δίχωρη) σταψάρια – το αίμα κάνει μια μονόδρομη κυκλοφορία: ωθείται από την καρδιά στα βράγχια (όπου οξυγονώνεται), από εκεί (χωρίς πρώτα να επιστρέψει στην καρδιά) με αρτηρίες σε όλους τους ιστούς του σώματος, και με φλέβες επιστρέφει στην καρδιά. Η καρδιά δηλαδή πρέπει να ωθήσει το αίμα με μεγάλη πίεση για να φτάσει και στα βράγχια και σε όλο το σώμα.
Στο παρελθόν (πριν από 400 εκατ.χρόνια) το περιβάλλον των γλυκών νερών ήταν ασταθές. Κατά τη διάρκεια της ξηρασίας τα νερά εξατμίζονταν και έλειπε το οξυγόνο. Τότε μπορούσαν να ζήσουν μόνο όσα ψάρια μπορούσαν να χρησιμοποιήσουν το ατμοσφαιρικό οξυγόνο. Δηλαδή όσα διέθεταν κάποιο είδος πνεύμονα,που μάλιστα είχε και ένα πλούσιο δίκτυο τριχοειδών και άλλων αγγείων τα οποία έφερναν προς αυτόν αλλά και επέστρεφαν το οξυγονωμένο αίμα στην καρδιά (πνευμονική κυκλοφορία).Με ένα χώρισμα στην καρδιά,αυτή έγινε διπλή αντλία,μία για κάθε κυκλοφορία:την πνευμονική και τη σωματική, που προμηθεύει οξυγονωμένο αίμα στα τριχοειδή όλων των οργάνων του σώματος.
▅ Η διαίρεση της καρδιάς είναι ατελής στα αμφίβια και στα περισσότερα ερπετά(τρίχωρη καρδιά).
Πλήρης διαχωρισμός της καρδιάς (τετράχωρη καρδιά) υπάρχει σταπουλιά και σταθηλαστικά.Σε αυτά τα ζώα που είναι ομοιόθερμα η κυκλοφορία του αίματος είναι απαραίτητη για τη διατήρηση σταθερής της θερμοκρασίας τους. Πρόσληψη ουσιών και πέψη
Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ…
Σε αντίθεση με τα φυτά που είναι αυτότροφοι οργανισμοί, τα ζώα πρέπει να προσλαμβάνουν την τροφή τους από το περιβάλλον (ετερότροφοι). Ετσι, τρέφονται με ιστούς άλλων οργανισμών που διασπώνται με την πέψη σε μικρά μόρια τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν από τα κύτταρα. Κατά τη διάρκεια της εξέλιξης με τη φυσική επιλογή τα ζώα απέκτησαν πολλές και ποικίλες προσαρμογές για τη σύλληψη και την πρόσληψη της τροφής. Αλλά αυτή καθαυτή η διαδικασία της πέψης παρουσιάζει λίγες διαφορές μεταξύ των ζώων. Ασπόνδυλα και σπονδυλόζωα χρησιμοποιούν παρόμοια ένζυμα για την πέψη των τροφών και το τελικό αποτέλεσμα της πέψης είναι το ίδιο: μικρά απαραίτητα χημικά μόρια που διατίθενται στα κύτταρα.
…ΚΑΙ Η ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ
▅ Η πέψη στους διάφορους οργανισμούς μπορεί να είναιενδοκυτταρική – π.χ., σταπρωτόζωα, στους σπόγγους, στιςύδρες. Πολύ μικρά σωματίδια προσλαμβάνονται με φαγοκυττάρωση και σχηματίζονται πεπτικά κενοτόπια (π.χ., στις αμοιβάδες). (Με αυτόν τον τρόπο αμύνονται ενάντια σε «εισβολείς» και κύτταρα των ζώων.) Στο Ρaramecium και σε άλλα, το σημείο από όπου γίνεται η φαγοκυττάρωση είναι συγκεκριμένο, έχει δομή «στόματος» και υπάρχουν δομές για την πέψη της τροφής: πεπτικά κενοτόπια.
▅ Στιςύδρεςκ.ά. γίνεται όμως και εξωκυτταρικήπέψη: ειδικά κύτταρα εκκρίνουν ένζυμα στην κεντρική κοιλότητα του σώματός τους, όπου γίνεται η πέψη της τροφής.
▅ Με την εξέλιξη πολυπλοκότερων πεπτικών συστημάτων (πεπτικός σωλήνας από το στόμα ως την έδρα) επικράτησε ηεξωκυτταρικήπέψη. Γίνεται και η εξειδίκευση του πεπτικού σωλήνα σε διάφορες περιοχές: στην αρχική περιοχή υπάρχουν σχηματισμοί για την πρόσληψη και την κατάποση της τροφής (στοματικά εξαρτήματα- ξύστρο, δόντια, γνάθοι, ράμφη κλπ.), στοματική κοιλότητα, φάρυγγας, σιελογόνοι αδένες, στη συνέχεια οισοφάγος, μερικά ζώα έχουν πρόλοβο (δακτυλιοσκώληκες, έντομα, πουλιά), στομάχι, έντερο (με μέγιστη ανάπτυξη στα θηλαστικά).
Αναπνοή
Η ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑ…
Με την αναπνοή το οξυγόνο οδηγείται από τον αέρα στα κύτταρα των οργανισμών και εκεί χρησιμοποιείται για την παραγωγή ενέργειας, ενώ αποβάλλεται το διοξείδιο του άνθρακα.
…ΚΑΙ Η ΕΞΕΛΙΞΗ ΤΗΣ
Με διάχυση μεταξύ του περιβάλλοντός τους και των κυττάρων τους ανταλλάσσουν τα αναπνευστικά αέρια τα πολύ μικρά ζώα.
▅ Οιύδρεςκαι πολλοίδακτυλιοσκώληκεςαναπνέουν με άμεση διάχυση αερίων μεταξύ του οργανισμού και του περιβάλλοντός τους.
▅ Διάφοροι τύποι αναπνευστικών οργάνων με τα οποία αυξήθηκε η επιφάνεια ανταλλαγής των αναπνευστικών αερίων εμφανίστηκαν με την εξέλιξη στα μεγαλύτερα ζώα που ζουν σε διαφορετικούς βιοτόπους. Οι επιφάνειες ανταλλαγής των αναπνευστικών αερίων είναι λεπτές και υγρές, έτσι που να επιτρέπεται η διάχυσή τους. Τα βράγχια (στην έξω επιφάνεια του σώματος) είναι κατάλληλα για την υδρόβια αναπνοή. Οι πνεύμονες και οι τραχείες (στο εσωτερικό του σώματος) είναι κατάλληλα για την αέρια αναπνοή.
▅ Ενα σύστημα αεραγωγών, το τραχειακό σύστημα- τραχείες (σωλήνες) και στίγματα (μικρές οπές)- ήταν πολύ σημαντικό για τη μετακίνηση τωνεντόμωνσε ξηρότερο περιβάλλον. Οι άκρες των διακλαδώσεων των τραχειών φτάνουν κοντά στα κύτταρα (μερικά ακουμπούν τις μεμβράνες τους κοντά στα μιτοχόνδρια) και τους παρέχουν οξυγόνο, ενώ απομακρύνουν το διοξείδιο του άνθρακα.
▅ Τα βράγχια τωνψαριώνείναι λεπτές (νηματοειδείς) κατασκευές με άφθονα αιμοφόρα αγγεία και με αυτά επιτυγχάνεται η αφαίρεση οξυγόνου από το νερό. Τα βράγχια είναι ατελέσφορα έξω από το νερό επειδή τα ελάσματά τους κολλούν μεταξύ τους, ξεραίνονται και παύουν να λειτουργούν.
▅ Η εξέλιξη οδήγησε από απλούς σάκους με περιορισμένη επιφάνεια ανταλλαγής των αερίων σε περίπλοκα όργανα με πολλές υποδιαιρέσεις και μεγάλες επιφάνειες για την ανταλλαγή των αερίων στασπονδυλόζωα.
▅ Οι πνεύμονες τωναμφιβίωνποικίλλουν. Η δερμική αναπνοή συχνά συμπληρώνει την αναπνοή με πνεύμονες.
για ανταλλαγή αερίων αυξάνεται πολύ στους πνεύμονες τωνερπετών. ▅ Η συνολική επιφάνεια που χρησιμοποιείται ▅ Οι πνεύμονες τωνθηλαστικώνείναι οι περιπλοκότεροι και αποτελούνται από εκατομμύρια μικρούς σάκους- τις κυψελίδες.
▅ Η αποτελεσματικότητα της λειτουργίας των πνευμόνων σταπουλιάείναι πολύ βελτιωμένη χάρη στους αεροφόρους σάκους που χρησιμοποιούνται σαν αποθήκες αέρα κατά την αναπνοή. Πρόκειται για αποτέλεσμα της πίεσης της φυσικής επιλογής κατά την εξέλιξη της πτήσης. Το πολύ καλά προσαρμοσμένο αναπνευστικό τους σύστημα ανταποκρίνεται στις υψηλές μεταβολικές ανάγκες της πτήσης και θεωρείται το αποτελεσματικότερο αναπνευστικό σύστημα των σπονδυλοζώων.
