Všichni zástupci ichtyofauny jsou studenokrevní živočichové, takže jejich tělesná teplota je vždy rovna teplotě okolí. Mají však také uzavřený oběhový systém, tvořený cévami a svalovým orgánem – srdcem. Jaké je tajemství vnitřní stavby ryb?
Anatomie oběhového systému
Přes podobný životní styl a stavbu ryb není jejich oběhový systém vždy stejný. Takže u kostnatých a chrupavčitých zvířat srdce funguje trochu jinak a u plucňáků existuje další kruh krevního oběhu. Ve většině rysů jsou si však tato zvířata podobná.
Rod Daphnia zahrnuje více než 100 známých druhů sladkovodního planktonu
Mají ryby srdce?
Každé z těchto chladnokrevných zvířat má srdce. Je samozřejmě strukturován jinak než u lidí a jiných savců, ale obecně plní stejné funkce. Především je to krevní oběh a nasycení těla kyslíkem. Tento orgán chybí pouze u primitivních tvorů, například améb, koelenterátů, plochých červů, škrkavek a kroužkovců.
Evoluční vývoj
Podle výzkumu biologů se právě u ryb poprvé ze všech živých organismů objevilo srdce jako plnohodnotně fungující orgán. Bezlebečtí měli pouze pulzující cévu, lanceletům také chybělo srdce, ale samotný oběhový systém se uzavřel.
Dnes je takový vývoj vidět ve fázi ontogeneze, protože rybí embrya mají pouze cévu, která se na konci inkubační doby přemění na srdeční sval.
Oběhový systém ryb se uzavřel, to znamená, že od té doby se krev pohybovala výhradně cévami a srdce bylo rozděleno na dvě komory, vybavené chlopňovým aparátem a srdečním vakem. Tento okamžik se stal nejdůležitějším mezistupněm v dalším vývoji evolučního řetězce.
Po chvíli zvířata začala vycházet na pevninu a pak potřebovala složitější orgán spojený s plicním dýcháním.
Již v dávných dobách získávaly laločnaté ryby další dýchací orgán, v němž hlavní roli hrají plavecké měchýře, neúplná srdeční přepážka a druhý kruh krevního oběhu. Vědci v jejich struktuře identifikovali základy třetí srdeční komory. Někteří zástupci této jedinečné skupiny dnes žijí na Zemi.
Sousedé ryb v jejich přirozeném prostředí – hlavonožci – vyvinuli žaberní srdce před miliony let. Jedná se o speciální nástavce, které vytvářejí pulsaci podél dráhy žaberních žil, kterými proudí žilní krev. Počet takových srdcí vždy odpovídá počtu žáber. Chobotnice, sépie a chobotnice mají dvě, zatímco nautilusy mají čtyři.
Kolik komor mají ryby ve svém srdci?
Struktura srdce u ryb zahrnuje dvě komory. První je tenkostěnná síň. Právě v tomto úseku krev vstupuje jako první. Poté je zatlačen do druhé komory, která funguje jako tlustostěnná komora. Je poháněn venózním sinem (vak s tenkými svalovými stěnami) a aortálním kuželem (pulzující svalová část s chlopněmi na vnitřním povrchu). Někdy se jim konvenčně říká třetí a čtvrtá komora, což ovšem neznamená, že srdce ryb není podobné savcům a ptákům.
Čtyři uvedené prvky jsou v těle podvodních živočichů umístěny nelineárně: tvoří útvar ve tvaru S, kde aorta a komora jsou umístěny níže a žíla a síň jsou umístěny nahoře.
To je zajímavé: Ryby mají velmi malé srdce: v průměru zabírá pouze 1%, zatímco u savců dosahuje objem 4,7% au ptáků až 16%.
Umístění srdce
Vzhledem k tomu, že průtok krve je úzce spojen s dýchacím systémem, je srdce u ryb umístěno v přední části těla – v perikardiálním vaku (u mihulí – v chrupavčitém pouzdru). Tato vnější skořápka jej odděluje od ostatních orgánů a zabraňuje pohybu svalu za podmínek neustálého stahování. Samotný váček je připevněn za posledním párem žaberních oblouků ryb, které slouží jako opora pro dýchací aparát.
Oběh
Hlavním rozdílem mezi rybami a vyššími živými bytostmi je přítomnost pouze jednoho krevního oběhu. V rámci této skupiny však existuje výjimka v podobě plicník, který v procesu evoluce získal další kruh, protože měl schopnost přijímat kyslík ze vzduchu.
Jaký druh krve je v srdci ryby?
V těle zástupců ichtyofauny proudí venózní a arteriální krev. Po dodání kyslíku orgánům proudí žilní krev přes játra do srdce a odtud do žaberních vláken, aby byla znovu nasycena životně důležitým plynem. Krev obohacená kyslíkem se nazývá arteriální – je to krev, která jde do dorzální aorty a odtud se šíří malými cévami do dalších orgánů.
To je zajímavé: v tuto chvíli bylo u ryb identifikováno čtrnáct krevních skupin.
Barva arteriální krve u ryb je jasně červená, žilní krev je tmavě třešňová. Odstín je dán červenými krvinkami, které mají oválný tvar (na rozdíl od lidského disku ve tvaru disku) a jádro. Kromě nich krev obsahuje:
- Plazma je bezbarvá kapalina, která nese krevní buňky;
- Hemoglobin je protein, který přenáší kyslík v červených krvinkách;
- Leukocyty jsou bílé krvinky, které chrání tělo před patogeny a pomáhají v trávicím systému ryb;
- Krevní destičky jsou buňky, které zajišťují integritu krevních cév koagulací tekutiny;
Chemické složení krve ryb se obecně příliš neliší od krve obratlovců: zahrnuje organické a anorganické prvky a metabolické produkty. Ale procento poměru tekuté tkáně k hmotnosti ryb mezi živými bytostmi je nejmenší – od 2 do 7%.
Krev může vytvářet celá řada orgánů: žábry, střevní sliznice, ledviny, slezina, lymfoidní orgán umístěný v lebce a srdce ryby. Roli prostředníka mezi krví a tkáněmi v těle ryb hraje lymfatický systém – soubor cév s čirou tekutinou (lymfa).
Mechanismus krevního oběhu
Ve srovnání s lidmi mají ryby velmi jednoduchý oběhový systém, který se skládá z pěti hlavních prvků:
- Srdce se dvěma komorami;
- břišní aorta;
- dorzální aorta;
- Tepny a kapiláry;
- Ven;
To je zajímavé: kostnaté ryby nemají v komůrkách žádné chlopně, zatímco srdce chrupavčitých ryb (žraloci a rejnoci) jich má poměrně hodně. Díky nim zvířata nepociťují silný pulzní tlak, který může poškodit tenkostěnné žábry. Je žralok skutečně ryba nebo zvíře?
Srdeční funkce
Dvoukomorové srdce není schopno oddělit venózní krev od arteriální, takže jím prochází pouze neokysličená tekutá tkáň. U ryb plní orgán především funkci „pumpy“, která napomáhá krevnímu oběhu a obohacování o kyslík v žábrách. K distribuci užitečných látek a plynu dochází kapilární sítí – také pomocí srdečních kontrakcí.
Směr krevního oběhu
Tekutá tkáň je transportována oběhovým systémem pouze jedním směrem – počínaje od sinus venosus a konče conus arteriosus. Jednosměrný průtok zajišťují ventily, které oddělují komory rybího srdce.
U kostnatých ryb, které zahrnují většinu druhů, žilní krev, která není obohacena, ale očištěna od toxinů, proudí aortálním bulbem do břišní aorty. Poté prochází čtyřmi speciálními kanály – aferentními tepnami – do žáber, kde dochází k výměně plynů: kyslík proniká do krve a oxid uhličitý vstupuje do prostředí.
Z eferentních žaberních tepen vstupuje tekutá tkáň do epibranchiálních cév: tvoří hlavový kruh podél dna lebky a zásobují mozek ryb a další důležité orgány hlavy látkami. Dále cévy tvoří dorzální aortu, která se nachází pod páteří: z ní odcházejí menší tepny a kapiláry, které přenášejí kyslík do vnitřních orgánů, svalů a kůže. Odtud se krev vrací kapilárami do žil.
Hlavní žíly vedou do srdce, kde se jejich konce spojují a vytvářejí Cuvierovy kanály, které vstupují do sinus venosus, části srdečního svalu. Přední žíla vede proud z hlavových orgánů nervového systému ryb. Ocasní žíla vychází ze zadní části těla: probíhá v hemálním kanálu přímo pod tepnou.
Mořští ježci jsou exotická ostnatá stvoření stejného věku jako dinosauři
V oblasti ledvin se tato žíla dělí na pár portálních žil. Po filtraci krev putuje zadními hlavními žilami do srdce a cestou zachycuje červené krvinky z reprodukčního systému. Všechny proudy proudí do žilního sinu, takže odtud mohou znovu začít pumpovat do žáber. Toxiny se z ledvin odstraňují vylučovacím systémem ryb.
Kromě ledvin filtrují krev v těle ryb i játra. Portální žíly jater odebírají tekutou tkáň z gastrointestinálního traktu, sleziny a trávicích žláz, stejně jako speciální orgán – plavecký měchýř. Již vyčištěná krev vystupuje přes kapiláry do spárovaných jaterních žil a pohybuje se směrem k srdci.
To je zajímavé: u některých ryb (například okouna, kapra a štiky) je pravá ledvinová portální žíla nedostatečně vyvinutá, takže orgán nemůže plně plnit čisticí funkci.
Existují druhy, které mají výrazné odchylky ve struktuře systému. V cyklostomech tedy místo páru čtyř, sedmi aferentních a eferentních arterií zcela chybí nepárová epibranchiální céva, renální portálový systém a Cuvierovy vývody. V játrech je pouze jedna žíla.
Chrupavčitá zvířata mají pět aferentních tepen v žábrách a eferentních tepen – dvakrát tolik. Kromě uvedených mají podklíčkové cévy zásobující prsní ploutve a pažní svaly a laterální cévy v dutině břišní.
Zvláštní stavbu mají již zmíněné plicníky. Okysličená krev se koncentruje v levé části srdce a odtud se přes pár žaberních tepen dostává do rybího mozku, hlavových orgánů a dorzální aorty. Žilní, soustředěná v pravé polovině, odchází párem zadních tepen a protéká žábrami do „plíce“ – plaveckých měchýřů.
Když tito živočichové dýchají na hladině vody, krev se nasytí vzduchovými vaky a prochází plicními žilami do levých komor. Kromě toho se v těle plicníka vytvořily břišní a kožní žíly.
Důležité: kapiláry jsou mikroskopické cévky, které díky svým tenkým stěnám co nejrychleji předávají živiny a kyslík buňkám orgánů. Mezilehlá část mezi kapilárami a žílami se nazývá venuly.
Srdeční rytmus
Kontrakce srdečního svalu nastává při určité frekvenci, jejíž rychlost závisí na mnoha faktorech:
- Biologické charakteristiky druhu;
- stáří;
- Zdravotní stav;
- Okolní teploty;
- Dýchací pohyby;
U dospělých kaprů je tedy tep v průměru 20-35 tepů za minutu, což je na ryby dost pomalé. Zejména ve srovnání s nedospělým jeseterem, jehož tepová frekvence dosahuje 150 tepů.
Nejvýznamnějším faktorem je teplota. Jakmile se voda ochladí, srdce ryby začne bít stále pomaleji. Během hibernace bije srdce cejna rychlostí jednoho úderu za minutu.
Hlavním úkolem srdeční frekvence je udržovat určitý objem průtoku krve odpovídající vnitřním a vnějším okolnostem.
Elektrické vlastnosti srdce
Impulzy v srdečním svalu nevznikají jen tak. Je poháněn kardiomyocyty – speciálními orgánovými buňkami, které vysílají elektrické impulsy. Strukturou a funkčností jsou blízké savčím myocytům.
V klidu jsou kardiomyocyty teleostů a elasmobranchů -70 mV, u hagfishes – asi -50 mV. Při maximální úrovni potenciálu se hodnota mění z -50 mV na +15 mV. V okamžiku depolarizace membrány v těle jsou excitovány kanály, kterými do buněk pronikají ionty sodíku a vápníku. V tuto chvíli srdce přechází do refrakterního stádia – excitabilita klesá, stav buněk se dostává na neutrální úroveň. V průměru tato fáze u ryb trvá asi 0,15 sekundy.
K následné repolarizaci membrány dochází v důsledku uvolnění draselných iontů z buňky. Poté se draslíkové kanály uzavřou a sodíkové kanály udělají opak. Takže potenciál kardiomyocytů se vrátí na -50 mV.
Šnek Achatina je větší než dlaň – ideální mazlíček a domácí masážní terapeut
U ryb se myocyty koncentrují ve specifických částech srdečního svalu a společně tvoří převodní systém. Stejně jako u lidí a jiných savců dochází u ryb k zahájení systoly v synatriálním uzlu. Ale funkci kardiostimulátoru (sinoatriálního uzlu) u ryb plní všechny prvky převodního systému: střed zvukovodu a uzel v atrioventrikulární přepážce.
Důležité: rychlost dosažení excitace v buňce u ryb je nižší než u vyšších živočichů a liší se i v rámci orgánu jednoho jedince.
