Сердце рыб: строение и работа¶
Сердце рыб — это однокамерный орган кровообращения, расположенный под жаберными дугами впереди от жабер, который перекачивает венозную кровь к жабрам для насыщения кислородом. У большинства видов рыб сердце состоит из двух камер — предсердия и желудочка, что отличает его от четырёхкамерного сердца млекопитающих и птиц.
¶Общие сведения
Рыбы относятся к позвоночным животным, и, как и у всех позвоночных, у них имеется замкнутая система кровообращения с сердцем в качестве насоса. Однако строение и схема кровотока у рыб принципиально отличаются от таковых у наземных позвоночных. Кровеносная система рыб — двухконтурная: малый (жаберный) контур прогоняет кровь через жабры, где происходит газообмен, а большой (системный) контур разносит насыщенную кислородом кровь по органам и тканям.
¶Строение сердца
Сердце большинства костных рыб (Teleostei) состоит из трёх последовательно соединённых отделов:
- Венозная пазуха (sinus venosus) — тонкостенная камера, принимающая венозную кровь из вен тела.
- Предсердие (atrium) — более объёмная камера с тонкими стенками, сокращается синхронно с желудочком.
- Желудочек (ventriculus) — самая мощная камера с толстыми мышечными стенками, обеспечивающая основное нагнетательное усилие.
У хрящевых рыб (акулы, скаты) в схему добавляется ещё один отдел — преджелудочек (bulbus arteriosus или conus arteriosus), что делает их сердце четырёхкамерным по счёту камер, однако функционально это не аналог четырёхкамерного сердца теплокровных: все камеры перекачивают венозную кровь.
Сердце рыб окружено околосердечной сумкой (перикардом) и удерживается на месте связками. Мышца сердца — кардиомиоциты — сокращается ритмично под действием собственного водителя ритма (кардиостимулятора), как и у других позвоночных.
¶Круг кровообращения
Кровь по венам поступает в венозную пазуху, затем в предсердие, оттуда в желудочек. Из желудочка кровь выталкивается в брюшную аорту, которая проходит под позвоночником и ветвится к жаберным дугам. Пройдя через жаберные капилляры и насытившись кислородом, кровь собирается в спинную аорту и расходится по телу, отдавая кислород тканям и забирая углекислый газ. Обогащённая углекислым газом венозная кровь возвращается к сердцу через переднюю и заднюю полые вены.
Таким образом, через сердце рыб проходит только венозная кровь — это ключевое отличие от системы с двумя насосами (предсердиями) у амфибий, рептилий и млекопитающих.
¶Особенности работы
Сердце рыб работает медленнее, чем у теплокровных животных: частота сердечных сокращений у большинства видов составляет 20–60 ударов в минуту и зависит от температуры воды, насыщения кислородом и физической активности. Артериальное давление у рыб относительно невелико — порядка 20–40 мм рт. ст. в аорте, что связано с низким сопротивлением жаберного русла.
Рыбы способны регулировать интенсивность кровотока, изменяя частоту и силу сердечных сокращений, а также перераспределяя кровь между мышцами, кожей и внутренними органами. При длительной гипоксии (нехватке кислорода в воде) сердце рыб продолжает работать, но замедляется.
¶Кровь рыб
Кровь рыб, как и у других позвоночных, жидкая ткань, состоящая из плазмы и форменных элементов: эритроцитов, лейкоцитов и тромбоцитов. Эритроциты рыб содержат гемоглобин и имеют ядро (в отличие от безъядерных эритроцитов млекопитающих). Цвет крови — красный, однако у некоторых видов (например, у сипункулид и морских червей-погонофор) вместо гемоглобина используется гемоцианин, придающий крови голубой оттенок, но это уже не рыбы.
¶Эволюционное значение
Сердце рыб считается эволюционным предшественником более сложных сердец наземных позвоночных. У ранних позвоночных сердце представляло собой простую пульсирующую трубку; по мере эволюции в нём выделились предсердие и желудочек, что повысило эффективность кровообращения. Переход к наземной жизни потребовал разделения кровотока на малый (лёгочный) и большой контуры, что привело к появлению трёх- и четырёхкамерных сердец у амфибий, рептилий и млекопитающих.
¶Исследования
Изучение сердца рыб имеет значение для сравнительной физиологии и медицины. Например, личинки и молодь некоторых рыб прозрачны, что позволяет наблюдать работу сердца в реальном времени. Зебрафиш (Danio rerio) стал одной из ключевых модельных систем в кардиологии: на нём изучают генетические основы пороков сердца, действие лекарств и механизмы регенерации тканей.
¶Интересные факты
- У некоторых глубоководных рыб сердце работает при очень низких температурах и давлениях.
- У лососёвых в период нереста сердце увеличивается в размерах для обеспечения интенсивного плавания против течения.
- У скатов и акул сердце может останавливаться, если рыба лежит неподвижно на спине — из-за особенностей кровотока им необходимо движение для нормальной работы сердца.
¶Источники
- Бекетов Н. А. «Курс сравнительной анатомии позвоночных животных»
- Профессор В. А. Догель «Зоология беспозвоночных» (сравнительная физиология)
- «Физиология рыб» под редакцией С. В. Смирнова
- Encyclopedia Britannica: Fish Circulatory System
- Биологическая энциклопедия: Сердце позвоночных