Благодаря высокому постоянству газового состава атмосферного воздуха обитатели наземной среды не лимитированы по количеству кислорода. Лишь в некоторых специфических условиях газообмен может быть ограничен некоторым недостатком кислорода и сниженным парциальным давлением этого газа. Накопление значительного количества СО2 ведет к снижению парциального давления кислорода:
1) в норах
2) в дуплах деревьев
3) под толщей снега
Кроме того, газообмен может быть ограничен недостатком кислорода в условиях высокогорья, где в связи со снижением общего атмосферного давления понижено и парциальное давление кислорода.
Адаптации к гипоксии – это реакции, протекающие на тканевом уровне и обеспечивающие устойчивость к недостаточному снабжению тканей кислородом. Сюда относятся:
1) неспецифическая реакция повышения тканевой устойчивости к гипоксии;
2) усиление анаэробного гликолиза, позволяющего осуществлять энергетические процессы при недостаточном поступлении кислорода к тканям.
«Борьба за кислород» содержит ряд компенсаторных реакций, направленных на поддержание нормального снабжения тканей кислородом в условиях его затрудненного поступления в кровь. Эти реакции осуществляются на разных уровнях и с разной скоростью.
«Срочные» реакции. Наиболее быстро в ответ на первые признаки гипоксии включается механизм учащения дыхания и сердцебиения. Эти реакции компенсируют недостаточное поступление кислорода в кровь усилением легочной вентиляции и циркуляции крови в организме. Такие реакции возникают в условиях быстрого уменьшения парциального давления кислорода при подъеме в горы. Параллельно этим реакциям часто наблюдается повышение общей кислородной емкости крови путем увеличения числа эритроцитов, а, соответственно, и количества гемоглобина. При «экстренной» адаптации увеличение числа эритроцитов идет путем мобилизации их из кровяных депо.
Устойчивые реакции, обеспечивающие стабильные приспособления к гипоксии:
1) Повышение содержания эритроцитов и гемоглобина в крови. В этом случае увеличение числа эритроцитов определяется уже не использованием депонированных и незрелых клеток, а общей перестройкой системы кроветворения. Однако в случаях более стабильного приспособления к гипоксии может и не сопровождаться увеличением числа эритроцитов. В таком случае у некоторых видов животных больше объем крови на единицу массы, более мощное развитие миокарда, что связано с усилением нагрузки на сердце.
2) Структурные изменения гемоглобина, приводящие к увеличению его сродства к кислороду. У некоторых видов животных обитающих в горах, имеется способность гемоглобина насыщаться кислородом при меньшем парциальном давлении.
3) Приспособления на тканевом уровне, направленные на использование кислорода при его пониженном напряжении в крови. Эти адаптации связаны с изменением активности ферментных систем, а также с увеличением количества тканевого дыхательного пигмента миоглобина, что характерно для многих горных животных. Миоглобин обладает значительно большим, чем гемоглобин, сродством к кислороду и служит для запасания его в мышцах, где он легко отбирает кислород из крови и передает системе окислительных ферментов ткани.
Контрольные вопросы к главе III:
1.У высших животныхверхний температурный порог жизниопределяется:
А) температурой свертывания белков
Б) рассогласованием обменных процессов
2.Способствует ли обезвоживание тканей адаптации к высоким температурам у пойкилотермных:
А) да
Б) нет
3. Накопление в жидкостях тела биологических антифризов характерно для организмов:
А) гомойотермных
Б) пойкилотермных
4. Окисление бурого жира как механизм терморегуляции характерен для:
А) земноводных
Б) пресмыкающихся
В) птиц
Г) млекопитающих
5. Физиологические приспособления к обитанию в пресной воде у пресноводных организмов включают в себя:
А) активное выведение избытка воды с мочой
Б) активное восстановление теряемых с мочой и экскрементами солей
В) активное выведение избытка воды с мочой и восстановление теряемых с мочой и экскрементами солей
6. Усиленное выведение солей у костистых рыб как приспособление к гипертоничности внешней среды происходит через:
А) почки
Б) кишечник
В) жаберный эпителий
Г) почки, кишечник и жаберный эпителий
Д) почки и жаберный эпителий
7. Повышение осмотического давления жидкостей тела у хрящевых рыб достигается путем:
А) накоплением солей в результате непроницаемости кожных покровов
Б) активной реабсорбцией мочевины
8. Какие морские рыбы регулярно пьют воду, компенсируя ее потери через кожные покровы:
А) хрящевые
Б) костистые
9. Наземные растения, обитающие в условиях высокой влажности воздуха и хорошим почвенным водоснабжением, называются:
А) гидрофиты
Б) гидафиты
В) гигрофиты
10. Приспособлением к ограниченному водоснабжению у мезофитов является:
А) наличие водяных устьиц
Б) высокое осмотическое давление клеточного сока
В) редукция листьев
11. Приспособлением к дефициту влаги у амфибий является:
А) запасание воды в мочевом пузыре
Б) слизь, покрывающая кожу
В) участки кожи с более тонким однослойным эпителием
Г) все перечисленное
12. Высокое содержание сахаров в клеточном соке, повышающих его водоудерживающую силу, характерно для:
А) склерофитов
Б) суккулентов
13. Высокая тканевая устойчивость к дегидратации характерна для:
А) суккулентов
Б) склерофитов
13. Является ли высокое осмотическое давление клеточного сока приспособлением растений к засолению почвы:
А) да
Б) нет
14. Слабая проницаемость покровов для воды и повышенная способность к образованию метаболической воды характерна для:
А) наземных беспозвоночных
Б) наземных позвоночных
В) всех наземных животных, обитающих в аридном климате
15. Существует ли у животных адаптивное поведение, направленное на восполнение недостатка солей:
А) да
Б) нет
16. В качестве дыхательного пигмента у рыб выступает:
А) гемоцианин
Б) гемоэритрин
В) хлоркруорин
Г) гемоглобин
17. Приспособлением к гипоксии у наземных животных является:
А) повышение содержания эритроцитов и гемоглобина в крови
Б) структурные изменения гемоглобина, приводящие к увеличению его сродства к кислороду