Расскажу историю, которая произошла несколько лет назад. Сейчас я пишу школьный учебник зоологии по программе, в составлении которой участвовал сам. Когда эта версия программы только задумывалась, я убеждал министерского работника [Не российского министерства, не волнуйтесь!], что перед систематическим изучением отдельных групп нужно рассмотреть достаточно большую тему, где будет рассказано о животных вообще.
"Хорошо, а с чего ее начать?" - спросил меня чиновник. Я сказал, что образ жизни животных определяется в первую очередь тем, что они едят и как передвигаются. Значит, надо начинать с разнообразия способов питания. "Вы что! - воскликнул мой собеседник. - Как я понесу такую программу министру? Он сразу спросит, зачем мы внушаем детям, что самое главное - это жрачка!"
Я попытался спорить. Вообще, разделение живых организмов на царства (животные, растения, грибы и прочие) связано прежде всего со способом питания, который, в свою очередь, определяет особенности их строения. Особенности многоклеточных животных - следствие того, что они нуждаются во внешних источниках органических веществ и при этом не впитывают их через поверхность тела, а поедают кусками. Животные - это существа, поедающие другие организмы или их части! Увы, мой собеседник был непреклонен. Министра будет в первую очередь интересовать воспитательный аспект программы.
Размышляя о том, как иначе организовать вводную часть, я сделал тогда непростительную ошибку. Следующей моей идеей стало предложение начинать изучение курса зоологии с разнообразия жизненных циклов. Когда мой собеседник понял, что в качестве "главного в жизни" я собираюсь рассматривать не еду, а размножение, он, кажется, решил, что я над ним издеваюсь… В конце концов я написал что-то, что, как я надеялся, никого не будет шокировать. Потом над этой программой поколдовали методисты, которые исправили в ней все, чего не понимали, и заменили формулировки такими, которые были в ходу в исторические эпохи, когда эти самые методисты учились в пединститутах. Потом злосчастную программу подправили чиновники, потом ее переосмыслили в духе новых руководящих указаний, потом… - в общем, пишу учебник по "собственной" программе и не устаю чертыхаться.
А вспомнил я эту печальную историю потому, что еще раз убедился: для животных таки самое главное - пресловутая "жрачка". Сравнивая разные группы наших родственников друг с другом, мы часто не осознаем, какие особенности привели их к успеху или неудаче. Знаете, например, что стало одним из главных козырей млекопитающих? Успевающий школьник назовет выкармливание потомства молоком, теплокровность, высокое развитие нервной системы или какое-нибудь еще свойство, которое стало возможным благодаря достаточному количеству энергии, получаемой с пищей. А один из главных козырей млекопитающих - строение челюстей и зубов!
Попробуйте пошевелить своей нижней челюстью: вверх-вниз, вправо-влево, вперед-назад. Ее "подвеска" допускает движение во всех трех плоскостях! К тому же на челюстях млекопитающих сидят зубы, строение которых определяется той задачей, что им отведена, - пронзать, давить, перетирать, резать, дробить, откусывать, рвать, удерживать, грызть, мять, поддевать, размалывать, скоблить, etc. Наши челюсти - эволюционный биомеханический шедевр. Кроме млекопитающих, почти никакие наземные позвоночные не способны откусывать от пищи куски! К немногим исключениям принадлежит архаичная гаттерия, способная отпилить челюстями голову птенцу буревестника, и черепахи, отказавшиеся от зубов в пользу рогового ножницеобразного клюва. И хищные птицы, и крокодилы не откусывают куски пищи, а попросту отрывают - упираясь когтями (первые) или крутясь всем телом (вторые).
Кстати, о крокодилах - эта колонка посвящена прежде всего им. Благодаря изощренным экспериментам биологов из Университета Юты удалось узнать кое-что новое о функционировании сердца этих пресмыкающихся. Но прежде - еще несколько слов о школьной биологии.
Некоторые особенности подачи биологического материала сохранились с тех времен, когда школа должна была формировать материалистическое мировоззрение, пропагандируя эволюцию. Вообще говоря, факт эволюции не имеет особого отношения к дилемме "материализм-идеализм" (отказываясь на словах от замшелого диамата, мы почему-то до сих пор придаем чрезмерное значение этой сомнительной дихотомии). Увы, когда вместо современных представлений об эволюции преподаются какие-то лежалые догмы, это только наносит естественнонаучному мировоззрению ущерб. К числу таких догм относится линейное представление об эволюции. Подумайте, история позвоночных - это "куст" из многих ветвей, каждая из которых шла своим путем, приспосабливалась к своему образу жизни. А школьный учитель, перепрыгивая с ветки на ветку этого куста, строит прогрессивную последовательность из "типичных представителей": ланцетник-окунь-лягушка-ящерица-голубь-соба-ка. Но лягушка никогда не пыталась стать ящерицей, она живет своей жизнью, и без учета этой жизни (и предыстории лягушек) понять ее невозможно!
Что расскажет школьный учитель о крокодилах? Он использует их для иллюстрации утверждения, что наипрогрессивнейшими являются животные с четырехкамерным сердцем и "теплокровностью" (гомойотермные). И - смотрите, дети! - у крокодила четырехкамерное сердце, почти-почти как у млекопитающих и птиц, вот только осталось одно лишнее отверстие. Мы своими глазами видим, как крокодил хотел стать человеком, но не дошел, остановился на полпути.
Итак, крокодил имеет четырехкамерное сердце. Из правой его половины кровь идет к легким, из левой - к большому кругу кровообращения (к органам-потребителям полученного в легких кислорода). Но между основаниями отходящих от сердца сосудов находится брешь - паницциево отверстие. В нормальном режиме работы сердца часть артериальной крови переходит через это отверстие из левой половины сердца в правую половину и попадает в левую дугу аорты (посмотрите на рисунок, чтоб не запутаться в право-левых отношениях!). От левой дуги аорты отходят сосуды, идущие к желудку. От левого желудочка отходит правая дуга аорты, питающая голову и передние конечности. А затем дуги аорты сливаются в спинную аорту, которая и обеспечивает кровоснабжение всего остального тела. Почему так сложно?
Для начала разберемся, зачем вообще нужно два круга кровообращения. Рыбы обходятся и одним: сердце - жабры - органы-потребители - сердце. Тут ответ ясен. Легкие не выдержат того давления, которое нужно, чтобы прокачать кровь через все тело. Именно поэтому правая (легочная) половина сердца слабее левой; потому-то нам и кажется, что сердце расположено в левой части грудной полости. Но почему часть крови, текущей по большому кругу кровообращения (от левой половины сердца), проходит у крокодилов через правую, "легочную" часть сердца и левую дугу аорты? У человека неполное разделение потоков крови может вызываться пороком сердца. Зачем такой "порок" крокодилам? Дело в том, что сердце крокодила - не недоделанное сердце человека, оно "задумано" сложнее и может функционировать в двух разных режимах! Когда крокодил активен, обе дуги аорты несут артериальную кровь. Но если паницциево отверстие закрыть (а крокодилы "умеют" это делать), в левую дугу аорты пойдет венозная кровь.
Традиционно такое устройство объясняют тем, что оно якобы позволяет затаившемуся на дне крокодилу отключать легочное кровообращение. Венозная кровь при этом отправляется не в легкие (которые все равно невозможно вентилировать), а сразу в большой круг - по правой дуге аорты. В голову же и к передним ногам пойдет несколько "лучшая" кровь, чем к другим органам. Но если легкие отключены, много ли толку гонять кровь по кругу?
Американские биологи придумали, как проверить давнее предположение о том, что крокодилы перебрасывают кровь из одного круга кровообращения в другой не ради того, чтобы затаиться, а ради лучшего переваривания пищи (углекислый газ - субстрат для производства кислоты железами желудка). Исследователи убедились, что у здоровых молодых аллигаторов в процессе переваривания пищи по левой дуге аорты (той, которая снабжает кровью пищеварительную систему) течет венозная, обогащенная углекислотой кровь. Затем они начали вмешиваться в работу сердца подопытных крокодилов хирургическими методами. У некоторых из них принудительно блокировалась переброска венозной крови в левую дугу аорты; с другими проводилась операция, имитирующая такое вмешательство. Эффект оценивался путем измерения активности желудочной секреции и путем рентгеновского наблюдения за перевариванием проглоченных крокодилами бычьих позвонков. Кроме того, в несчастных аллигаторов помещали полупроводниковые сенсоры, позволявшие измерять их температуру тела. В результате этих манипуляций удалось убедительно подтвердить выдвинутую гипотезу - переброс венозной крови в большой круг кровообращения усиливает выработку кислоты в желудке и ускоряет переваривание пищи.
Крокодилы способны питаться достаточно крупными жертвами, заглатывая добычу целиком или большими кусками (помните, что мы говорили об устройстве челюстей?). Температура тела этих хищников непостоянна, и если они не успеют переварить добычу достаточно быстро, они попросту отравятся ею. Усложненное строение кровеносной системы и ее способность работать в двух разных режимах - способ активизировать переваривание. И свое предназначение пищеварительная система крокодилов оправдывает: на сериях рентгеновских снимков видно, как в желудках хищников "тают" в кислоте солидные бычьи позвонки!
Итак, теперь мы знаем, что главное в жизни крокодилов. Какие цельные все-таки существа!
| |
По реке плывет бревно -
Ох и злющее оно!
Тем, кто в речку угодил,
Нос откусит...
(Крокодил .)
Крокодилы
По общему складу тела крокодилы напоминают ящериц в увеличенном виде.
Виды крокодилов: 1 - гавиал; 2 - нильский крокодил; 3 - китайский аллигатор
Однако это чисто внешнее сходство. Крокодилы отличаются от ящериц не только величиной, но и существенными особенностями анатомического строения. Их выделяют в особый отряд.
Огромная пасть крокодилов вооружена острыми зубами, которые не прирастают к челюстным костям, как у всех низших позвоночных, а сидят в особых углублениях, ячейках, и в этом отношении напоминают зубы млекопитающих. Мозг крокодилов развит хорошо и по своему строению приближается к более высокоорганизованному мозгу птиц. Легкие у крокодилов имеют большой объем и сложное строение. Благодаря этому животные могут долго оставаться под водой. Кожа крокодилов, в отличие от кожи лягушек, одета роговым покровом, не пропускающим кислород.
Сердце у крокодила не трехкамерное, как у всех остальных пресмыкающихся, а четырехкамерное. Не только предсердие, но и желудочек разделены продольной перегородкой на правую и левую части. Чистая артериальная кровь, поступающая из легочных сосудов в левую часть сердца, не смешивается здесь с венозной кровью, проходящей через правое предсердие и правый желудочек. Следовательно, в этом отношении крокодилы отличаются и от земноводных, и от остальных пресмыкающихся и приближаются к высшим позвоночным - птицам и млекопитающим, у которых сердце также четырехкамерное.
Но все же кровеносная система крокодилов отличается от кровеносной системы высших - теплокровных - животных: у последних в артерии поступает только чистая артериальная кровь из левого желудочка сердца, а у крокодилов в главный артериальный ствол попадает и венозная кровь, и следовательно, артерии разносят по телу смешанную кровь. В этом отношении крокодилы, несмотря на свое четырехкамерное сердце, мало отличаются от других пресмыкающихся. И только голова (головной мозг!) через сонные артерии получает у крокодилов чистую артериальную кровь.
В результате крокодилы, подобно всем другим пресмыкающимся, в целом остаются животными холоднокровными, и их жизнедеятельность сильно зависит от окружающих температурных условий.
Итак, более высокая организация крокодилов по сравнению с другими рептилиями выражается в строении зубов, сердца, легких и головного мозга. Эти особенности приближают их к животным высших групп - млекопитающим и птицам.
Крокодилы - крупные и сильные животные, активные хищники. Длина некоторых видов может достигать 6 м. Обитают крокодилы в странах с теплым, тропическим климатом. Жизнь их тесно связана с водоемами - на суше они обычно только греются и откладывают яйца, а добычу ловят в основном в воде. Крокодилы превосходно плавают и ныряют. Их длинный мускулистый хвост сжат с боков и служит хорошим движителем, а пальцы на задних ногах частично связаны между собой плавательной перепонкой. Тело крокодилов одето в панцирь из роговых щитков и чешуй, которые расположены продольными и поперечными рядами. На спине эти щитки окостеневают, делая панцирь более прочным.
Погрузившись в воду, крокодил выставляет из нее только верхнюю часть головы, где у него помещаются несколько приподнятые ноздри и глаза. Вспомним, что таким же образом выставляет из воды приплюснутую голову и лягушка, это сходство объясняется приспособлением обоих животных к похожим условиям жизни. Главную добычу крокодилов составляют рыбы и лягушки. Но они могут нападать и на сухопутных животных, приходящих на водопой и переплывающих водоем. Крупные виды крокодилов опасны и для человека.
Кожу крокодилов издавна использовали для изготовления чемоданов, портфелей и других изделий. Съедобно и мясо крокодилов.
Крокодилы принадлежат к земноводным существам, и всегда очень пугали, интересовали человека. Самую кровожадную рептилию в разные времена обожествляли, но никогда не оставались равнодушными к ней. Один из актуальных вопросов, который волнует не только школьников, но и взрослых, — это, сколько камер имеет сердце крокодила. Интересен тот факт, что все земноводные существа имеют 3 камеры. Но относится ли к их числу крокодил? Вот о чем мы поговорим сегодня. Но начнем мы с небольшого описания этого кровожадного хищника.
Зеленый хищник
Крокодилы относятся к отряду водных позвоночных. Чаще всего ученые приписывают их к группе пресмыкающихся. В переводе с древнегреческого языка слово «крокодил» дословно означает «ящерица», правда куда более крупная, чем остальные особи.
Что интересно, из всех живущих на земле животных, самыми близкими к крокодилу являются именно птицы, которые являются прямыми потомками архозавров.
В настоящее время крокодилы представляют собой полуводных животных, ведь они много времени стали проводить на суше.
Кровеносная система
Сердце крокодила, о котором пойдет речь в данной статье, относится к кровеносной системе. Какое же строение имеет этот орган, сколько имеет камер, и как вообще происходит процесс кровоснабжения? Итак. Кровеносная система у кровожадных рептилий намного совершеннее, чем у большинства пресмыкающихся, будь то ящерицы, змеи и т.д. У большинства представителей вида сердце состоит из 3 камер. А вот у крокодила их 4! Это исключение из общих правил. Сердце имеет 2 предсердия и 2 желудочка, которые разделены перегородками. С правой половины главного органа кровеносной системы кровь поступает к легким, а вот с левой – к большому кровеносному кругу. Такая система поистине уникальна. В сердце крокодила существует специальное отверстие, в котором смешивается венозная и артериальная кровь.
Как вы видите, сердце крокодила остановилось на своем пути эволюционного развития, больше не приближаясь к человеческому. Однако оно имеет два круга кровообращения, в отличие от тех же рыб, которые довольствуются одним.
Новейшие данные ученых
Известные американские биологи долгое время не могли объяснить уникального строения крокодильих сердец. Они не понимали, зачем рептилии понадобилось не 3, а 4 камеры, однако позже пришли феноменальному открытию. А помогло им в этом обычное наблюдение за стилем жизни животного. Все дело в том, что жизнь крокодила несколько отличается от других пресмыкающихся. Он может по несколько суток лежать, притаившись в воде, в ожидании своей добычи. Когда же жертва поймана, животному приходится за один раз съедать до 25 кг сырого мяса. Этот ж какая должна быть пищеварительная система, чтобы такое количество еды переработать, усвоить и продолжать полноценно жить?
Ответ находится в уникальном строении сердца, которое имеет 4 камеры. Долгое время ученые считали, что славный орган кровеносной системы рептилии находится на эволюционном пути развития, и приближается к теплокровному человеческому. Другие же научные светила, наоборот, отвергали эту гипотезу и считали крокодила – настоящим потомком теплокровного существа, которому в силу различных причин было выгоднее существовать хладнокровным убийцей. Камеры сердца у крокодила полностью не заращены, для человека этот факт грозит врожденным пороком, а рептилия при таком порядке вещей чувствует себя превосходно.
Американские ученые под предводительством профессора Фармера опытным путем, после ряда проведенных испытаний доказали, что сердце крокодила имеет такую уникальную структуру только потому, чтобы как можно больше крови, богатой углекислым газом, доставлять к желудку. Который, в свою очередь, начинал активно выделять секреции для переваривании пищи. А ране считалось, что перебрасывание крови нужно животному для того, чтобы затаиться в поисках и ожидании жертвы на длительное время.
А оказалось иначе. Другими словами, такая сложная система кровообращения хищнику нужна, чтобы лучше переварить большое количество сырого мяса в самое короткое время.
Как вы видите, строение кровеносной системы у крокодила уникально и по-своему гениально. Это поистине совершенное создание, придуманное природой. Чем еще так интересен этот хищник?
- Животное появилось на свете около 250 млн лет назад и сначала жило на суше.
- Настоящим гигантом признан морской крокодил, которого можно встретить на берегах о.Фиджи, на индийском побережье. Его длина достигает семи метров, а вес может доходить до тонны. И что интересно, яйца самки не больше гусиных.
- Только что рожденный маленький крокодил в три раза длиннее размеров своего яйца.
- Плавает рептилия не хуже акулы: ее скорость достигает 40-50 км в час. А вот на суше – около 11 км в час. Что интересно, несмотря на огромные размеры, животное может выпрыгнуть на берег из воды на 2-3 метра, когда речь идет о нападении на жертву.
- Челюсть крокодила может иметь до 70 зубов. Но ими рептилия не пережевывает пищу, они нужны для захвата жертвы и терзаний. Что интересно, менять зубы могут до 100 раз за всю жизнь. А о силе захвата челюстью крокодила можно говорить очень долго.
- Хищники питаются камнями. Да, вы не ошиблись. Именно они помогают им переваривать сырую пищу. Ведь крокодил заглатывает еду. Не пережевывая.
- Самец имеет свой гарем, который может состоять из 10 самок. Во время поимки крупной жертвы, он может зазывать их для совместного поглощения.
- Кровь крокодилов содержит естественный антибиотик, который убивает все болезнетворные бактерии, которые попадают извне, и способствует скорейшему заживлению ран.
Существует еще много интересных фактов из жизни этих замечательных животных, которые олицетворяют жестокость, хитрость и кровожадность.
Расскажу историю, которая произошла несколько лет назад. Сейчас я пишу школьный учебник зоологии по программе, в составлении которой участвовал сам. Когда эта версия программы только задумывалась, я убеждал министерского работника , что перед систематическим изучением отдельных групп нужно рассмотреть достаточно большую тему, где будет рассказано о животных вообще.
"Хорошо, а с чего ее начать?" - спросил меня чиновник. Я сказал, что образ жизни животных определяется в первую очередь тем, что они едят и как передвигаются. Значит, надо начинать с разнообразия способов питания. "Вы что! - воскликнул мой собеседник. - Как я понесу такую программу министру? Он сразу спросит, зачем мы внушаем детям, что самое главное - это жрачка!"
Я попытался спорить. Вообще, разделение живых организмов на царства (животные, растения, грибы и прочие) связано прежде всего со способом питания, который, в свою очередь, определяет особенности их строения. Особенности многоклеточных животных - следствие того, что они нуждаются во внешних источниках органических веществ и при этом не впитывают их через поверхность тела, а поедают кусками. Животные - это существа, поедающие другие организмы или их части! Увы, мой собеседник был непреклонен. Министра будет в первую очередь интересовать воспитательный аспект программы.
Размышляя о том, как иначе организовать вводную часть, я сделал тогда непростительную ошибку. Следующей моей идеей стало предложение начинать изучение курса зоологии с разнообразия жизненных циклов. Когда мой собеседник понял, что в качестве "главного в жизни" я собираюсь рассматривать не еду, а размножение, он, кажется, решил, что я над ним издеваюсь… В конце концов я написал что-то, что, как я надеялся, никого не будет шокировать. Потом над этой программой поколдовали методисты, которые исправили в ней все, чего не понимали, и заменили формулировки такими, которые были в ходу в исторические эпохи, когда эти самые методисты учились в пединститутах. Потом злосчастную программу подправили чиновники, потом ее переосмыслили в духе новых руководящих указаний, потом… - в общем, пишу учебник по "собственной" программе и не устаю чертыхаться.
А вспомнил я эту печальную историю потому, что еще раз убедился: для животных таки самое главное - пресловутая "жрачка". Сравнивая разные группы наших родственников друг с другом, мы часто не осознаем, какие особенности привели их к успеху или неудаче. Знаете, например, что стало одним из главных козырей млекопитающих? Успевающий школьник назовет выкармливание потомства молоком, теплокровность, высокое развитие нервной системы или какое-нибудь еще свойство, которое стало возможным благодаря достаточному количеству энергии, получаемой с пищей. А один из главных козырей млекопитающих - строение челюстей и зубов!
Попробуйте пошевелить своей нижней челюстью: вверх-вниз, вправо-влево, вперед-назад. Ее "подвеска" допускает движение во всех трех плоскостях! К тому же на челюстях млекопитающих сидят зубы, строение которых определяется той задачей, что им отведена, - пронзать, давить, перетирать, резать, дробить, откусывать, рвать, удерживать, грызть, мять, поддевать, размалывать, скоблить, etc. Наши челюсти - эволюционный биомеханический шедевр. Кроме млекопитающих, почти никакие наземные позвоночные не способны откусывать от пищи куски! К немногим исключениям принадлежит архаичная гаттерия, способная отпилить челюстями голову птенцу буревестника, и черепахи, отказавшиеся от зубов в пользу рогового ножницеобразного клюва. И хищные птицы, и крокодилы не откусывают куски пищи, а попросту отрывают - упираясь когтями (первые) или крутясь всем телом (вторые).
Кстати, о крокодилах - эта колонка посвящена прежде всего им. Благодаря изощренным экспериментам биологов из Университета Юты удалось узнать кое-что новое о функционировании сердца этих пресмыкающихся . Но прежде - еще несколько слов о школьной биологии.
Некоторые особенности подачи биологического материала сохранились с тех времен, когда школа должна была формировать материалистическое мировоззрение, пропагандируя эволюцию. Вообще говоря, факт эволюции не имеет особого отношения к дилемме "материализм-идеализм" (отказываясь на словах от замшелого диамата, мы почему-то до сих пор придаем чрезмерное значение этой сомнительной дихотомии). Увы, когда вместо современных представлений об эволюции преподаются какие-то лежалые догмы, это только наносит естественнонаучному мировоззрению ущерб. К числу таких догм относится линейное представление об эволюции. Подумайте, история позвоночных - это "куст" из многих ветвей, каждая из которых шла своим путем, приспосабливалась к своему образу жизни. А школьный учитель, перепрыгивая с ветки на ветку этого куста, строит прогрессивную последовательность из "типичных представителей": ланцетник-окунь-лягушка-ящерица-голубь-собака. Но лягушка никогда не пыталась стать ящерицей, она живет своей жизнью, и без учета этой жизни (и предыстории лягушек) понять ее невозможно!
Что расскажет школьный учитель о крокодилах? Он использует их для иллюстрации утверждения, что наипрогрессивнейшими являются животные с четырехкамерным сердцем и "теплокровностью" (гомойотермные). И - смотрите, дети! - у крокодила четырехкамерное сердце, почти-почти как у млекопитающих и птиц, вот только осталось одно лишнее отверстие. Мы своими глазами видим, как крокодил хотел стать человеком, но не дошел, остановился на полпути.
Итак, крокодил имеет четырехкамерное сердце. Из правой его половины кровь идет к легким, из левой - к большому кругу кровообращения (к органам-потребителям полученного в легких кислорода). Но между основаниями отходящих от сердца сосудов находится брешь - паницциево отверстие. В нормальном режиме работы сердца часть артериальной крови переходит через это отверстие из левой половины сердца в правую половину и попадает в левую дугу аорты (посмотрите на рисунок, чтоб не запутаться в право-левых отношениях!). От левой дуги аорты отходят сосуды, идущие к желудку. От левого желудочка отходит правая дуга аорты, питающая голову и передние конечности. А затем дуги аорты сливаются в спинную аорту, которая и обеспечивает кровоснабжение всего остального тела. Почему так сложно?
Для начала разберемся, зачем вообще нужно два круга кровообращения. Рыбы обходятся и одним: сердце - жабры - органы-потребители - сердце. Тут ответ ясен. Легкие не выдержат того давления, которое нужно, чтобы прокачать кровь через все тело. Именно поэтому правая (легочная) половина сердца слабее левой; потому-то нам и кажется, что сердце расположено в левой части грудной полости. Но почему часть крови, текущей по большому кругу кровообращения (от левой половины сердца), проходит у крокодилов через правую, "легочную" часть сердца и левую дугу аорты? У человека неполное разделение потоков крови может вызываться пороком сердца. Зачем такой "порок" крокодилам? Дело в том, что сердце крокодила - не недоделанное сердце человека, оно "задумано" сложнее и может функционировать в двух разных режимах! Когда крокодил активен, обе дуги аорты несут артериальную кровь. Но если паницциево отверстие закрыть (а крокодилы "умеют" это делать), в левую дугу аорты пойдет венозная кровь.
Традиционно такое устройство объясняют тем, что оно якобы позволяет затаившемуся на дне крокодилу отключать легочное кровообращение. Венозная кровь при этом отправляется не в легкие (которые все равно невозможно вентилировать), а сразу в большой круг - по правой дуге аорты. В голову же и к передним ногам пойдет несколько "лучшая" кровь, чем к другим органам. Но если легкие отключены, много ли толку гонять кровь по кругу?
Американские биологи придумали, как проверить давнее предположение о том, что крокодилы перебрасывают кровь из одного круга кровообращения в другой не ради того, чтобы затаиться, а ради лучшего переваривания пищи (углекислый газ - субстрат для производства кислоты железами желудка). Исследователи убедились, что у здоровых молодых аллигаторов в процессе переваривания пищи по левой дуге аорты (той, которая снабжает кровью пищеварительную систему) течет венозная, обогащенная углекислотой кровь. Затем они начали вмешиваться в работу сердца подопытных крокодилов хирургическими методами. У некоторых из них принудительно блокировалась переброска венозной крови в левую дугу аорты; с другими проводилась операция, имитирующая такое вмешательство. Эффект оценивался путем измерения активности желудочной секреции и путем рентгеновского наблюдения за перевариванием проглоченных крокодилами бычьих позвонков. Кроме того, в несчастных аллигаторов помещали полупроводниковые сенсоры, позволявшие измерять их температуру тела. В результате этих манипуляций удалось убедительно подтвердить выдвинутую гипотезу - переброс венозной крови в большой круг кровообращения усиливает выработку кислоты в желудке и ускоряет переваривание пищи.
Крокодилы способны питаться достаточно крупными жертвами, заглатывая добычу целиком или большими кусками (помните, что мы говорили об устройстве челюстей?). Температура тела этих хищников непостоянна, и если они не успеют переварить добычу достаточно быстро, они попросту отравятся ею. Усложненное строение кровеносной системы и ее способность работать в двух разных режимах - способ активизировать переваривание. И свое предназначение пищеварительная система крокодилов оправдывает: на сериях рентгеновских снимков видно, как в желудках хищников "тают" в кислоте солидные бычьи позвонки!
Итак, теперь мы знаем, что главное в жизни крокодилов. Какие цельные все-таки существа!
Д. Шабанов. Сердце крокодила // Компьютерра, М., 2008. – № 10 (726). - С. 36–37
По их мнению, направляя венозную кровь вместо лёгких к желудку, рептилия помогает себе переваривать пищу. И облегчает страдания от ломоты в мышцах после тяжёлой охоты.
Жизнь крокодила вряд ли можно назвать размеренной. В засушливые периоды эти зубастые рептилии подолгу отлёживаться в последних оставшихся лужицах, медленно расходуя разумно заготовленные запасы жира. Зрелище жалкое. Но когда праздник приходит на их улицу, крокодилам мало найдётся равных в способности мгновенно схватить, утопить или просто сломать жертве шею. Не имея возможности пережёвывать добычу своими мощными, но достаточно примитивными челюстями, крокодил заранее рвёт её на части и отправляет в желудок огромными кусками.
Общая масса добычи может составлять до пятой части собственной массы животного.
Конечно, до родственных им питонов этим рептилиям далеко, но и представить себе человека, способного за один присест слупить 15–20 килограммов сырого мяса, да ещё и с костями, довольно сложно.
По мнению американских биологов, за такие удивительные пищеварительные способности крокодил может благодарить свою уникальную систему кровообращения. Работа учёных из Университета штата Юта и Института искусственного сердца в Солт-Лейк-Сити принята к публикации в мартовском выпуске журнала Physiological and Biochemical Zoology.
В организме большинства позвоночных – и крокодила в том числе – кровь движется по так называемым двум кругам кровообращения. В малом, или лёгочном, она, проходя сквозь лёгкие, обогащается кислородом и избавляется от углекислого газа, в большом, или системном, питает кислородом все органы тела. Собственно, ни тот, ни другой полноценными кругами не являются, так как замыкаются друг на друга: из лёгких кровь возвращается в начало большого круга, а от органов – малого.
В организме млекопитающих и птиц эти круги, тем не менее, чётко разделены. По малому кругу насыщенную углекислым газом кровь, прибывающую в правое предсердие, гонит в лёгкие правый желудочек. Левый желудочек же отправляет поступающую из левого предсердия обогащённую кислородом кровь дальше по всему организму. По сути, четырёхкамерное сердце – это два насоса в одном, и такое разделение даже позволяет поддерживать в малом круге существенно меньшее давление, чем в большом.
У амфибий и рептилий сердце трёхкамерное – его предсердие разделено надвое, а вот желудочек всего один, он отправляет кровь дальше – как в лёгкие, так и к органам. Понятно, что в этом случае возможно частичное смешивание крови, что делает систему не очень эффективной. Однако хладнокровные ящеры и земноводные, по большей части ведущие не слишком активный образ жизни, могут себе это позволить.
Сердце крокодила – особый случай.
Оно четырёхкамерное, но круги обращения разделены не полностью. Кроме того, от правого желудочка отходит не только лёгочная артерия, но и дополнительная, так называемая левая артерия, большая часть крови по которой направляется к пищеварительной системе, в первую очередь к желудку. Между левой и правой артериями (правая идёт от левого желудочка) имеется отверстие Паниццы, позволяющее венозной крови попадать в начало большого круга кровообращения – и наоборот.
У человека подобное является аномалией и носит название врождённого порока сердца. Крокодил же не только не чувствует здесь порока, но и обладает дополнительным механизмом, позволяющим искусственно нагнетать бедную кислородом кровь в правую артерию. Или вовсе закрыть левую артерию, при этом его кровеносная система будет работать почти так же, как и у млекопитающих. Этим так называемым зубцовым клапаном крокодил может управлять по своей воле.
Причины, побудившие природу создать столь примечательный механизм, давно занимали учёных. Долгое время считалось, что сердце крокодила – переходный этап на пути к полноценному четырёхкамерному сердцу теплокровных млекопитающих.
Однако была и противоположная точка зрения, согласно которой крокодил – потомок теплокровного животного, которому по эволюционным причинам стало выгодней жить жизнью хладнокровного убийцы. В этом случае отверстие Паниццы и зубцовый клапан оказываются адаптационным механизмом, позволившим перейти к хладнокровному существованию. Например, в 2004 году Роджер Сеймур из австралийского Университета Аделаиды показал вместе с коллегами, что такое строение сердца может быть очень полезно для полуподводного образа жизни: снижение содержания кислорода в крови может замедлить обмен веществ, что помогает в долгих погружениях, когда хищник неподвижно ждёт свою жертву.
Профессор Университета штата Юта Коллин Фармер и её коллеги считают, что благодаря такой сложной системе крокодил может быстро разлагать проглоченные им куски добычи.
А медлить крокодилу нельзя: если рыба, обезьяна, а то и человеческая нога, не будут переварены слишком быстро, рептилия погибнет. Либо в пасти другого хищника в виду своей неповоротливости, либо от голода и кишечного расстройства: в жарком климате бактерии очень быстро размножатся на проглоченном куске мяса в чреве животного.
Фармер полагает, что дело не в том, что не прошедшая лёгких кровь бедна кислородом – для достижения подобного эффекта не нужно сложное устройство сердца, а достаточно замедлить дыхание. По её мнению, дело в том, что эта кровь богата углекислым газом. Когда крокодил направляет богатую CO2 кровь к желудку и другим органам пищеварения, специальные железы используют его при выработке желудочного сока, и чем больше к ним поступает углекислого газа, тем активнее секреция. Известно, что в интенсивности выделения желудочного сока своими железами крокодилы в десяток раз превосходят чемпионов по этому показателю среди млекопитающих. Это позволяет не только переваривать пищу, но и подавлять рост вредных бактерий в желудке.
Чтобы доказать свою гипотезу, учёные сначала изучили состояние кровеносной системы в периоды вынужденного поста и во время переваривания крокодилом пищи. Оказалось, что у только что откушавшего крокодила в течение многих часов клапан действительно заставляет кровь течь преимущественно в обход лёгких.
Далее учёные хирургическим путём дезактивировали клапан, закрыв вход в левую аорту, у группы молодых крокодилов. Контрольную группу для чистоты эксперимента также прооперировали, однако им аорту не закрывали. Как оказалось, после кормления у крокодилов, левая аорта которых была заблокирована, выработка желудочного сока значительно снижалась – несмотря на то, что кровь продолжала поступать к пищеварительным органам в достаточном количестве через правую аорту. При этом также резко снижалась способность крокодилов разлагать кости, составляющие немалую часть их рациона.
Помимо функции переноса CO2 к желудку, замечает Фармер, пуск крови в обход лёгких мог играть и другую важную функцию, наличию которой позавидуют многие посетители тренажёрных залов.
У крокодила богатая трапеза почти всегда следует за рывком к добыче, во время которого неповоротливое обычно животное мгновенно выпрыгивает из воды, хватает зазевавшуюся у водопоя жертву и затаскивает её под воду. В это время в мускулах генерируется такое количество ядовитой молочной кислоты (именно из-за них после физических нагрузок мышцы ломит), которое способно стать причиной гибели животного. По предположению учёных из Юты, с кровью эта кислота также переносится к желудку, где и утилизируется.
А что касается отверстия Паниццы, то его роль не только в том, чтобы направлять бедную кислородом кровь к другим органам, притормаживая метаболизм крокодила, но и в том, чтобы наоборот, снабжать пищеварительную систему дополнительным кислородом из правой аорты, когда это нужно. Зубцовый клапан же помогает время от времени отправлять богатую углекислым газом кровь не только к желудку, но и к другим внутренним органам, которым она может понадобиться.
[]Постоянный адрес материала[]
[[b]]Крокодилы (Crocodylia, или Loricata)[]
отряд водных пресмыкающихся. Длина большинства крокодилов 2-5 м, некоторых — до 6 м (гребнистый крокодил, старые самцы). Голова плоская, с длинным рылом и характерно изогнутым разрезом рта, туловище приплюснутое, хвост мощный, веслообразно сжатый с боков, ноги массивные, сравнительно короткие. Глаза с вертикально-щелевидным зрачком, расположены очень высоко. Ноздри и ушные отверстия замыкаются клапанами.
Кожа толстая, на верхней и нижней стороне туловища и хвоста покрыта крупными прямоугольными роговыми щитками. Под спинными щитками, а у некоторых видов и под брюшными щитками лежат толстые костные пластинки, образующие панцирь. Череп крокодила характеризуется наличием двух височных дуг и неподвижным соединением квадратной кости с черепной коробкой. Носоглоточный проход отделен от ротовой полости вторичным костным нёбом. Однотипные конические зубы сидят в отдельных ячейках и сменяются по мере снашивания. Позвонки передневогнутые. Ребра сочленяются с позвонками двойной головкой и имеют по крючковидному отростку. Имеются «брюшные ребра». Плечевой пояс состоит только из лопатки и коракоида.
По развитию головного мозга крокодилы стоят выше других пресмыкающихся. Из органов чувств особенно хорошо развиты органы зрения и слуха. Сердце имеет 2 желудочка, полностью разделённых перегородкой (как у птиц и млекопитающих). В месте перекреста двух дуг аорты между ними существует отверстие, через которое кровь может поступать из одной дуги в другую. Лёгкие большие, сложного строения. Мясистый язык по всей длине приращен ко дну ротовой полости. Желудок имеет толстые мускульные стенки. Мочевого пузыря нет. Клоака в виде продольной щели, в задней части которой у самцов расположен непарный половой орган, по бокам от него лежат мускусные железы. Такие же железы имеются на нижней стороне челюсти.
Крокоиды распространены во всех тропических странах; обитают в реках, озёрах и многоводных болотах; некоторые живут в прибрежной части морей. Активны преимущественно ночью. Питаются главным образом рыбами, кроме того, птицами и млекопитающими, живущими у воды, а также водными моллюсками и ракообразными; на бродах и водопоях нападают на крупных млекопитающих (даже на рогатый скот). Крупную добычу расчленяют на берегу при помощи мощных челюстей и передних конечностей и проглатывают по частям. Голос крокодила — что-то среднее между лаем и рёвом, особенно часто слышен в период размножения.
Самка откладывает яйца в песок на отмелях или зарывает в куче гниющей листвы болотных растений. Число яиц колеблется от 20 до 100. Яйца имеют плотную белую известковую скорлупу. Самки ряда видов длительное время остаются близ кладки, охраняя яйца, а затем и молодняк от врагов. В некоторых странах в периоды засух К. зарываются в ил пересыхающих водоёмов и впадают в спячку до наступления дождей. К. наносят некоторый ущерб животноводству. Крупные К. нередко нападают на человека. Мясо крокодилов съедобно и употребляется в пищу населением многих тропических стран. Кожа, особенно аллигаторов, используется для различных изделий (портфелей, чемоданов, сёдел и тому подобных).
Отряд крокодилов включает 3 семейства: гавиалов, настоящих крокодилов и аллигаторов. Современные крокодилы являются остатками большой группы крокодилов (произошедших в позднем триасе от текодонтов), включавшей до 15 семейств, объединявших около 100 родов; большинство их вымерло к началу кайнозоя. Ископаемые остатки крокодилов найдены в Европе, Азии, Северной и Южной Америке.
