Ознакомительная версия. Доступно 13 страниц из 65
В каждом случае отправной точкой становится насос, будь то сократительный спинной сосуд, сердце или электродвигатель в гидронасосе. Как и в биологической системе, гидронасос преобразует энергию (в данном случае электрическую от розетки или батареи) в механическую (в данном случае движения мотора). Эту механическую энергию можно направить на выполнение работы, например преодоления силы тяжести, удерживающей воду в отстойнике, яме, вырытой в полу, где по разным причинам скапливается вода, – и ни одна из этих причин не попадает под категорию «забавы ради». Если насос достаточно мощный, вода поднимается по шлангу и уходит во двор к вашему соседу. Когда электрическая энергия отключается или когда вода оказывается слишком далеко от насоса, сила тяжести пытается вернуть ее назад в яму. Однако, если это приличный насос, вода не потечет обратно к вам в подвал. Это происходит потому, что у насоса есть клапаны, которые позволяют жидкости двигаться только в одном направлении – наружу.
Работают ли кровеносные сосуды так же?
По сути, ответ – «да», хотя вам лучше забыть детали, касающиеся ямы в подвале и соседского двора.
Как упоминалось ранее, когда мы сравнивали сердца позвоночных, циркуляционные насосы, обнаруженные у беспозвоночных, очень изменчивы по виду и функциям. Подталкивать кровь в тело могут перистальтические (пульсирующие) кровеносные сосуды (дождевые черви), трубчатые сердца (мечехвосты), мешковидные сердца (кишечнодышащие черви) и даже многокамерные сердца (улитки). У некоторых беспозвоночных, например кальмаров и их головоногих приятелей, даже есть замкнутые системы кровообращения и несколько сердец, различных по строению и функциям. Хотя рассказать обо всем многообразии этих систем практически невозможно, некоторые из них можно выделить как интересные примеры.
Технически у дождевых червей и их родственников (они же аннелиды, они же кольчатые черви) нет сердец: вместо этого у них имеется ряд из пяти парных сократительных сосудов, называемых дугами аорты, псевдосердцами или околопищеводными сосудами (поскольку они обвивают пищевод). Как и у насекомых, системы кровообращения и дыхательные системы дождевых червей не пересекаются – то есть их гемолимфа не переносит кислород или углекислый газ. Но у них нет трахеальной системы для прохождения воздуха – кольчатые черви производят газообмен непосредственно через тонкую влажную кожу, этот процесс известен как кожное дыхание. Примечание: поскольку дождевые черви дышат кожей, они могут утонуть в почве после дождя. Это объясняет, почему они рискуют выходить на люди дождливыми ночами – к великой радости ранних пташек и рыбаков.
У большинства животных с покрытой слизью кожей, практикующих кожное дыхание, кислород из воздуха диффундирует через самый верхний слой кожи, эпидермис, в обширную сеть капилляров, расположенных слоем ниже, в дерме[47]. Оттуда насыщенная кислородом кровь перемещается в более крупный спинной сосуд, который тянется по всей длине червя. Ритмичные сокращения дорсального сосуда продвигают кровь вперед, в парные дуги аорты. Расположенные параллельно, эти дуги охватывают переднюю секцию тела; они сокращаются в синхронной волнообразной манере, которая называется «перистальтика». Это то же самое движение пульсирующей трубки, что проталкивает еду в пищевод, расплескивает ее по стенкам желудка и протискивает сквозь тонкий кишечник.
У дождевого червя перистальтические сокращения направляют насыщенную кислородом кровь вниз и в вентральный кровеносный сосуд. Оттуда она попадает в капилляры и распределяется по телу и органам. Лишенная кислорода кровь в конечном итоге возвращается в спинной сосуд через капилляры, которые позволяют ей циркулировать по телу червя в непрерывной петле, превращая это в классический пример замкнутой системы кровообращения у беспозвоночных29.
В настоящее время активно поддерживается гипотеза, что сердца позвоночных эволюционировали из сократительных кровеносных сосудов, сходных с дугами аорты, хотя никто не верит, что они развились из той системы, что сейчас присуща дождевым червям[48].
Головоногие вроде кальмаров и осьминогов могут не иметь пяти пар дуг аорты, но они переносят кровь сходным образом, обладая тремя сердцами. Первые два – пара ветвистых сердец – принимают лишенную кислорода кровь, возвращающуюся от тела. Сокращаясь, они толкают эту кровь к жабрам, где она подбирает кислород из окружающей воды. Покидая жабры, богатая кислородом кровь направляется к третьему, единственному системному сердцу, которое прокачивает ее по всему телу. Такая высокоэффективная замкнутая кровеносная система, вероятно, возникла как эволюционный ответ на сформировавшийся у головоногих характерный активный образ жизни. Снабженные интеллектом, реактивным двигателем и превосходными способностями хищника, эти существа требуют относительно бо́льшего количества кислорода, чем организмы-лежебоки аналогичного размера.
На этом этапе я должен предостеречь вас от общей ошибки, которую допускают многие не-ученые, разглядывающие разнообразие животного мира. Наблюдая серьезные различия в системах кровообращения насекомых, кольчатых червей и головоногих, легко впасть в искушение счесть некоторые из них «лучшими», чем другие, – и все как «низшие» в сравнении с кровеносной системой человека. Подобным образом думали и многие ученые примерно до середины XX века, и потому в старой научной литературе хватало вычурных словес – как человек «превзошел» или люди «достигли вершины» в любой обсуждаемой теме. Но вместо того, чтобы рассматривать нечеловеческие системы кровообращения как второсортные или в чем-то дефективные, нам следует думать о них как о функционально равноценных системах, каждая из которых эволюционировала на протяжении сотен миллионов лет, чтобы удовлетворить потребности своих владельцев в питательных веществах, газообмене и выделении отходов, учитывая условия окружающей среды, в которой эти организмы жили или живут поныне.
Более того, ни одна из этих систем органов не совершенна. В основном они представляют собой лишь модифицированные версии существовавших ранее структур, в которые иногда добавлены новые части для новых ролей. Чаще всего эволюция не изобретает, она наводит глянец на то, что уже есть, доводя до ума одни структуры и придумывая новые цели для других. Если мы будем держать это в уме, у нас не останется права хвастаться тем, что некоторые системы кровообращения довольно сложны, тогда как другие относительно просты. Главное здесь то, что все они работают.
Ознакомительная версия. Доступно 13 страниц из 65
