ВСПОМНИТЕ

Вопрос 1. Каковы особенности наземно-воздушной среды обитания? Сравните её с водной средой.

Жизнь в каждой среде имеет свои особенности. В наземно-воздушной среде достаточно кислорода, зато часто не хватает влаги. Особенно мало ее в степях и пустынях. Поэтому растения и животные засушливых мест имеют специальные приспособления для добывания, запасания и экономного расходования воды. Вспомните хотя бы кактус, запасающий влагу в своем теле. В наземно-воздушной среде бывают значительные изменения температуры, особенно в районах с холодной зимой. В этих районах в течение года заметно меняется вся жизнь организмов. Осенний листопад, отлет перелетных птиц в теплые края, смена шерсти у зверей на более густую и теплую - все это приспособления живых существ к сезонным изменениям в природе.

Для животных, обитающих в любой среде, важная проблема - передвижение. В наземно-воздушной среде можно передвигаться по земле и по воздуху. И животные этим пользуются. Ноги одних приспособлены к бегу (страус, гепард, зебра), других - к прыжкам (кенгуру, тушканчик). Из каждых ста обитающих в этой среде видов животных 75 умеют летать. Это большинство насекомых, птиц и некоторые звери (летучие мыши).

В водной среде чего-чего, а уж воды всегда достаточно. Температура здесь меняется меньше, чем температура воздуха. А вот кислорода зачастую не хватает. Одни организмы, например рыба форель, могут жить только в богатой кислородом воде. Другие (сазан, карась, линь) выдерживают недостаток кислорода. Зимой, когда многие водоемы скованы льдом, может наступить замор рыб - массовая гибель их от удушья. Чтобы кислород проникал в воду, во льду прорубают лунки.

В водной среде меньше света, чем в наземно-воздушной. В океанах и морях на глубине ниже 200 м - царство сумерек, а еще ниже - вечная тьма. Ясно, что водные растения встречаются лишь там, где достаточно света. Глубже могут жить только животные. Они питаются «падающими» из верхних слоев мертвыми остатками разных морских обитателей.

Вопрос 2. Какое строение имеет опорно-двигательная система у млекопитающих?

Опорно-двигательная система млекопитающих, как и у всех позвоночных, образована скелетом и мышцами, прикрепленными к нему.

ВОПРОСЫ К ПАРАГРАФУ

Вопрос 1. Какое значение опорно-двигательная система?

Она выполняет следующие основные функции: 1) опорная - поддержание всех других систем и органов, сохранение формы тела; 2) двигательная - передвижение в пространстве тела и его частей; 3) защитная - ограничивая внутренние полости, предохраняет от внешних воздействий расположенные в них внутренние органы. Основными структурными единицами опорно-двигательной системы являются кости и мышцы.

Вопрос 2. Какое строение имеет костная ткань?

Структурной основой кости является костная ткань. В её состав входят органические вещества, придающие костям упругость, и неорганические вещества, главным образом минеральные соли фосфора, кальция, магния. Минеральные соли придают костям твёрдость.

Кость состоит из огромного числа трубочек, называемых остеонами. Остеон представляет собой несколько слоёв тончайших костных пластинок, расположенных концентрически вокруг канала, по которому проходят кровеносные сосуды, питающие остеон, и нервные волокна. Между костными пластинками расположены костные клетки - остеоциты - с многочисленными отростками. Если костные трубочки уложены в кости плотно, то образуется так называемое компактное вещество кости, а если рыхло, то губчатое вещество кости.

Вопрос 3. Какое строение имеет трубчатая кость?

Во внешнем строении трубчатой кости выделяют удлиненную среднюю часть - тело, или диафиз, имеющий цилиндрическую или близкую к трехгранной форму. Расширенные концевые участки называются эпифизами. Между эпифизом и диафизом располагается участок, называемый метафизом. Эпифизарный участок кости участвует в образовании сустава, его поверхность покрыта гиалиновым хрящом. Вся остальная поверхность кости покрыта надкостницей. Надкостница образована двумя тканевыми слоями: наружный - плотная соединительная ткань, внутренний - эпителиальная ткань. Надкостница имеет розоватый цвет, в ней расположено много мелких кровеносных сосудов и болевых рецепторов.

Вопрос 4. Какие виды костей вам известны и каково значение такого многообразия?

В основу классификации костей положены следующие принципы: форма (строение) и функции. Различают трубчатые (длинные и короткие), губчатые (длинные и короткие), плоские и смешанные кости.

Вопрос 5. Благодаря каким структурам происходит рост кости в длину и толщину?

Рост кости в толщину происходит за счёт деления клеток надкостницы. Кроме того, надкостница обеспечивает срастание переломов кости.

ПОДУМАЙТЕ!

Какие именно особенности состава и строения костей обеспечивают их гибкость, прочность и относительную лёгкость?

Кость - основной элемент скелета позвоночных животных и человека. Кость вместе с суставами, связками и мышцами, прикрепленными к кости сухожилиями, образует опорно-двигательный аппарат. В течение жизни кость перестраивается: разрушаются старые клетки, развиваются новые.

Кости - полые. Такое строение длинных костей обеспечивает одновременно их прочность и легкость. Известно, что металлическая или пластмассовая трубка почти так же прочна, как равный ей по длине и диаметру сплошной стержень из того же материала.

Кроме того, там, где при большом объеме кости требуется сохранить её легкость и прочность, находится губчатое вещество, которое еще прочнее трубки, но легкое из-за пористости.

Благодаря тому, что каждое существо наделено все мы получаем то, без чего не можем жить - кислород. У всех наземных животных и людей эти органы называются легкими, которые поглощают максимальное количество кислорода из воздуха. рыб же состоит из жабр, которые втягивают в организм кислород из воды, где его куда меньше, чем в воздухе. Именно из-за этого строение тела данного биологического вида так отличается от всех хребетных наземных существ. Что же, рассмотрим все особенности строения рыб, их дыхательной системы и прочих жизненно важных органов.

Кратко о рыбах

Для начала попробуем разобраться в том, что же это за существа, как и чем они живут, какую имеют взаимосвязь с человеком. Потому сейчас мы начинаем наш урок биологии, тема "Морские рыбы". Это надкласс позвоночных животных, которые обитают исключительно в водной среде. Характерной чертой является то, что все рыбы челюсторотные, а также обладают жабрами. Отметить стоит, что данные показатели характерны для каждого вне зависимости от размера и массы. В жизни человека данный подкласс играет экономически важную роль, так как большинство его представителей употребляются в пищу.

Считается также, что рыбы были на заре эволюции. Именно такие существа, которые могли обитать под водой, но еще не имели челюстей, когда-то были единственными жителями Земли. С тех пор вид эволюционировал, некоторые из них превратились в животных, некоторые остались под водой. Вот и весь урок биологии. Тема "Морские рыбы. Краткий экскурс в историю" рассмотрена. Наука, изучающая морские рыбы, носит название "ихтиология". Давайте теперь перейдем к изучению этих существ с более профессиональной точки зрения.

Общая схема строения рыб

Обобщенно можно сказать, что тело каждой рыбы делится на три части - голова, туловище и хвост. Голова заканчивается в районе жабр (в их начале или конце - зависит от надкласса). Туловище оканчивается на линии анального отверстия у всех представителей данного класса морских обитателей. Хвост же - простейшая часть организма, которая состоит из стержня и плавника.

Форма тела строго зависит от условий обитания. Рыба, которая живет в средней толще воды (лосось, акула), имеет торпедовидную фигуру, реже - стреловидную. Те же которые плавают над самым дном, имеют сплющенную форму. К ним можно отнести лисиц и других рыбок, которые вынуждены плавать среди растений или камней. Они приобретают более маневренные очертания, которые имеют много общего со змеями. К примеру, угорь является обладателем сильно вытянутого тела.

Визитка рыбы - ее плавники

Без плавников невозможно себе представить строение рыбы. Картинки, которые представлены даже в детских книгах, непременно демонстрируют нам эту часть тела морских жителей. Что же они собой представляют?

Итак, плавники бывают парными и непарными. К парным можно отнести грудные и брюшные, которые симметричны и синхронно двигаются. Непарные представлены в виде хвоста, спинных плавников (от одного до трех), а также анального и жирового, который находится сразу сзади спинного. Сами по себе плавники состоят из жестких и мягких лучей. Именно исходя из количества этих лучей высчитывается плавниковая формула, которая применяется для определения конкретного вида рыбы. Латинскими буквами определяется местоположение плавника (А - анальный, P - грудной, V - брюшной). Далее римскими цифрами указывается количество жестких лучей, а арабскими - мягких.

Классификация рыб

Сегодня условно всех рыб можно разделить на две категории - хрящевые и костные. В первую группу входят такие обитатели моря, скелет которых состоит их хрящей различного размера. Это вовсе не означает, что подобное существо мягкое и не способное к передвижению. У многих представителей надкласса хрящи затвердевают, и по своей плотности становятся почти как кости. Вторая категория - костные рыбы. Биология как наука утверждает, что именно этот надкласс был отправной точкой эволюции. Некогда в его рамках находилась давно вымершая кистеперая рыба, от которой, возможно, произошли все наземные млекопитающие. Далее мы более подробно рассмотрим строение тела рыбы каждого из этих видов.

Хрящевые

В принципе, строение не являет собой нечто сложно и необычное. Это обыкновенный скелет, который состоит из очень твердых и прочных хрящей. Каждое соединение пропитано солями кальция, благодаря которым в хрящах и появляется прочность. Хорда держит свою форму на протяжении всей жизни, при этом она частично редуцирована. Череп соединен с челюстями, вследствие чего скелет рыбы имеет целостную структуру. К нему также присоединены плавники - хвостовой, парные брюшные и грудные. Челюсти располагаются на брюшной стороне скелета, а над ними находятся две ноздри. Хрящевой скелет и мышечный корсет таких рыб снаружи покрыт плотной чешуей, которая называется плакоидной. Она состоит из дентина, который по своему составу похож на обыкновенные зубы у всех наземных млекопитающих.

Как хрящевые дышат

Дыхательная система хрящевых представлена в первую очередь жаберными щелями. Их насчитывают от 5 до 7 пар на теле. Во внутренние органы кислород распространяется благодаря спиральному клапану, который тянется вдоль всего организма рыбы. Характерной чертой всех хрящевых является то, что у них отсутствует плавательный пузырь. Именно поэтому они вынуждены постоянно находиться в движении, чтобы не пойти ко дну. Важно также отметить, что в организме хрящевых рыб, которые априори обитают в соленых водах, содержится минимальное количество этой самой соли. Ученые полагают что это связано с тем, что в крови у данного надкласса очень много мочевины, которая состоит преимущественно из азота.

Костные

Теперь рассмотрим, как выглядит скелет рыбы, принадлежащий к надклассу костных, а также узнаем, чем еще характерны представители этой категории.

Итак, скелет представлен в виде головы, туловища (они существуют отдельно, в отличие от предыдущего случая), а также парных и непарных конечностей. Черепная коробка поделена на два отдела - мозговой и висцеральный. Второй включает в себя челюстную и подъязычную дуги, которые являются главными составляющими челюстного аппарата. Также в скелете костной рыбы имеются жаберные дуги, которые предназначены для удержания жаберного аппарата. Что касается мышц данного вида рыб, то все они имеют сегментарное строение, а наиболее развитые из них - это челюстные, плавниковые и жаберные.

Дыхательный аппарат костных обитателей моря

Наверное, уже стало всем понятно, что дыхательная система рыб надкласса костных главным образом состоит из жабр. Они располагаются на жаберных дугах. Также неотъемлемой составляющей частью таких рыб являются жаберные щели. Они прикрыты одноименной крышкой, которая предназначена для того, чтобы рыба могла дышать даже в обездвиженном состоянии (в отличие от хрящевых). Некоторые представители надкласса костных могут дышать через кожный покров. А вот те, которые обитают непосредственно под поверхностью воды, и при этом никогда глубоко не опускаются, наоборот, захватывают воздух своими жабрами из атмосферы, а не из водной среды.

Строение жабр

Жабры - уникальный орган, который ранее был присущ всем первичноводным созданиям, проживавшим на Земле. В нем происходит процесс газообмена между гидросредой и организмом, в котором они функционируют. Жабры рыбы нашего времени мало чем отличаются от тех жабр, которые были присущи более ранним обитателям нашей планеты.

Как правило, они представлены в виде двух одинаковых пластинок, которые пронизаны весьма густой сетью кровеносных сосудов. Неотъемлемой частью жабр является целомическая жидкость. Именно она совершает процесс газообмена между водной средой и организмом рыбы. Отметим, что данное описание дыхательной системы присуще не только рыбам, а многим позвоночным и не позвоночным обитателям морей и океанов. А вот о том, что особенного в себе несут именно те органы дыхания, которые находятся в организме рыб, читайте далее.

Где располагаются жабры

Дыхательная система рыб в своем большинстве сосредоточена в глотке. Именно там располагаются на которых закреплены одноименные органы газообмена. Они представлены в виде лепестков, которые пропускают сквозь себя и воздух, и различные жизненно-необходимые жидкости, что находятся внутри каждой рыбы. В определенных местах глотка пронизывается жаберными щелями. Именно через них проходит тот кислород, который поступает в рот рыбы с заглатываемою ею водой.

Весьма важным фактом является то, что в сравнении с размерами организма многих морских обитателей, их жабры весьма велики для них. В связи с этим в их организмах возникают проблемы с осмолярностью плазмы крови. Из-за этого рыбы всегда пьют морскую воду и выпускают ее через жаберные щели, тем самым ускоряя различные обменные процессы. Она имеет меньшую консистенцию, нежели кровь, потому быстрее и эффективнее снабжает жабры и прочие внутренние органы кислородом.

Сам процесс дыхания

Когда рыба только появляется на свет, дышит практически все ее тело. Кровеносными сосудами пронизан каждый ее орган, включая наружную оболочку, потому кислород, который находится в морской воде, проникает в организм постоянно. Со временем у каждой подобной особи начинает развиваться жаберное дыхание, так как наибольшей сеткой кровеносных сосудов оснащаются именно жабры и все прилегающие к ним органы. Тут то и начинается самое интересное. Процесс дыхания каждой рыбы зависит от ее анатомических особенностей, потому в ихтиологии принято делить его на две категории - активное дыхание и пассивное. Если с активным все понятно (рыба дышит «обычно», набирая кислород в жабры и обрабатывая его, как человек), то с пассивным мы сейчас попробуем разобраться более детально.

Пассивное дыхание и от чего оно зависит

Данный тип дыхания свойственен только быстроходным обитателям морей и океанов. Как мы уже говорили выше, акулы, а также некоторые другие представители хрящевого надкласса не могут длительное время находиться без движения, так как у них отсутствует плавательный пузырь. Этому есть еще одна причина, а именно - это и есть пассивное дыхание. Когда рыба плывет на большой скорости, она приоткрывает рот, и туда автоматически попадает вода. Приближаясь к трахеям и жабрам, от жидкости отделяется кислород, который и питает организм морского скороходного обитателя. Именно поэтому длительное время находясь без движения рыба лишает себя возможности дышать, не затрачивая на это никаких сил и энергии. Напоследок заметим, что к таким быстроходным жителям соленых вод относятся преимущественно акулы и все представители скумбриевых.

Главная мышца организма рыбы

Весьма простым является рыбы, которое, отметим, за всю историю существования данного класса животных, практически не эволюционировало. Итак, этот орган у них двухкамерный. Он представлен одним основным насосом, в состав которого входит две камеры - предсердие и желудочек. Рыбье сердце перекачивает только венозную кровь. В принципе, у данного вида морских обитателей имеет замкнутую систему. Кровь циркулирует через все капилярчики жабр, затем сливается в сосудах, а оттуда снова расходится на более мелкие капилляры, которые уже снабжают остальные внутренние органы. После этого «отработанная» кровь собирается в венах (их у рыб две - печеночная и кардиальная), откуда уже поступает непосредственно к сердцу.

Заключение

Вот и подошел к концу наш краткий урок биологии. Тема рыб, как оказалось, весьма интересна, увлекательна и проста. Организм данных обитателей моря крайне важен для изучения, так как считается, что именно они были первыми обитателями нашей планеты, каждая из них - это есть ключ к разгадке эволюции. Кроме того, изучать строение и функционирование рыбьего организма намного проще, чем какого-либо другого. И размеры данных обитателей водной стохии вполне приемлемы для детального рассмотрения, и при этом все системы и образования просты и доступны даже для детей школьного возраста.

Рыбы – хладнокровные позвоночные животные, которые относятся к многоклеточному подцарству, типу Хордовые. Они сумели приспособиться к самым различным условиям среды. Обитают как в пресноводных и солоноводных водоемов, глубиной до 10 тыс. метров так и в пересыхающих руслах рек с водой от 2 до 50 градусов и т.д. Температура тела их практически равняется температуре воды, в которой они обитают, и более чем на 0,5 – 1 С (вид рыб тунцовые могут иметь разницу значительно большую до 10 С) ее не превышает. Таким образом, окружающая среда оказывает влияние не только на быстроту пищеварения, но и на форму тела, которая делится на следующие типы:

• веретенообразная (акулы );
• уплощенная у донных обитателей (скаты, камбалы );
• обтекаемая, торпедовидная у особей, которые проводят большую часть жизни в толще воды (кефаль, тунец );
• стреловидная (щуки );
• шаровидная (кузовки ).

Естественный отбор оставил рыб, наиболее приспособленных к той или иной окружающей среде, предусмотрев их выживание и размножение, чем обеспечил продолжение и процветание рода от поколения к поколению.

Несмотря на внешние и внутренние отличия сформированные средой обитания, строение рыбы имеет общие характеристики. Как и все позвоночные животные, они имеют скелет с мускулатурой, кожный покров, выделительную систему, органы размножения, чувств и дыхания, пищеварительную, нервную и кровеносную системы.

Скелет и мускулатура

Большинство рыб имеет костный или хряще-костный скелет, но встречаются и особи с хрящевым скелетом. Например, акула, скат. На основе этого вытекает логический вопрос: чем отличается строение костных рыб от хрящевых?

Строение костных рыб

Особенности строения костных рыб включает наличие позвоночника, мозгового черепа, скелета конечностей и их поясов. Основой позвоночника является немалое количество отдельных костей, так называемых позвонков. Соединение они имеют весьма прочное, но подвижное, т.к. между ними располагается хрящевая прослойка. Позвоночник делится на хвостовой и, конечно же, туловищный отдел. Ребра рыб сочленяются с поперечными отростками тел позвонков.

К костям скелета, естественно, прикреплены мышцы, которые и образуют мускулатуру. Наиболее сильные мышцы у рыб расположены в хвостовом отделе, по понятным причинам, и на спинной стороне туловища. Благодаря сокращению мышц рыба воспроизводит движение.

Строение хрящевых рыб

Хрящевой скелет пропитан солями кальция, благодаря чему и сохраняет прочность. В особенности строения хрящевых рыб можно причислить то, что череп у них срастается с челюстями (отсюда название цельноголовые), либо создает с ними одно или два сочленения (пластиножаберные). Рот с зубами, покрытыми эмалью находится на брюшной стороне. Перед ртом расположена пара ноздрей. Хорда сохраняется в течении всей жизни, но постепенно уменьшается в размерах.

Плавники

Внешнее строение рыбы имеет различие в плавниках. Одни состоят из мягких (ветвистых), другие же из жестких (колючих, могут иметь вид зазубренной пилы или мощных шипов) лучей. Соединены плавники перепонкой или свободны. Подразделяются на две группы – парные (брюшные и грудные) и непарные (анальный, спинной, хвостовой и жировой, который есть не у всех видов). Костные лучи плавников совмещены с костями поясов конечностей.

У многих костных рыб по характеру и присутствию лучей в плавниках составляется формула. Она обширно используется при определении и описании видов рыб. В формуле латиницей приводится сокращение обозначений плавника:

А – (от лат. языка pinna analis ) анальный плавник.
D1, D2 – (pinna dorsalis ) спинные плавники. Римскими цифрами обозначаются колючие, а арабскими – мягкие.
P – (pinna pectoralis ) грудной плавник.

V – (pinna ventralis ) брюшной плавник.

У хрящевых рыб есть парные грудные, спинные и брюшные плавники, а также хвостовой.

При плавании рыб движущая сила приходится на хвост и хвостовой плавник. Именно они мощным ударом толкают туловище рыбы вперед. Хвостовой пловец поддерживается специальными сплющенными костями (например, уростиль, что с греческого переводится как палочка, опора и др.). Анальный и спинной плавники помогают рыбе держать равновесие. Рулем являются грудные плавники, которые перемещают тело рыбы при замедленном плавании, а вместе с хвостовым и брюшным плавниками помогает держать равновесие, когда рыба не двигается.

Помимо этого плавники могут выполнять и совершенно иные функции. Например, у живородящих особей анальный, видоизмененный плавник стал спаривающим органом. Нитевидными брюшными плавниками в виде щупальцев обладают гурами. Есть виды рыб с достаточно развитыми грудными плавниками, которые позволяют им выпрыгивать из воды. У других же особей, зарывающихся в грунт, очень часто плавники вовсе отсутствуют.

Хвостовые плавники имеют следующие виды:

• Усеченный;
• Круглый;
• Расщепленный;
• Лировидный.

Находится на той или иной глубине рыбе позволяет плавательный пузырь, но тут уже без мышечных усилий. Это важное образование закладывается как вырост на спинном крае кишки. Плавательного пузыря нет только у донных рыб и хороших пловцов, которые по большей части относятся именно к хрящевым рыбам. По причине отсутствия этого выроста они вынуждены постоянно быть в движении, чтобы не утонуть.

Кожный покров

Кожа рыбы состоит из многослойного эпидермиса (или эпителия) и расположенной под ним соединительнотканной дермы. В эпителиальном слое находятся многочисленные железы, выделяющие слизь. Эта слизь выполняет целый ряд функций – уменьшает трение об воду, когда рыба плывет, защищает тело рыбы от внешних воздействий и дезинфицирует поверхностные раны. В эпителиальном слое также находятся пигментные клетки, которые отвечают за окрас тела рыбы. У некоторых рыб окраска варьирует в зависимости от настроения и условий внешней среды.

У большинства рыб корпус покрыт защитными образованиями – чешуей, которая представляет из себя хрящевые или костные образования, состоящие на 50% из органических веществ и на 50% неорганических, таких как: фосфат кальций, натрий, фосфат магний и карбонат кальций. Присутствуют в чешуе и микроминералы.

Среда обитания и особенности внешнего строения рыб влияют на многообразие форм, размеров и количество чешуек у разных видов. Одни могут быть вообще практически без чешуи. Другие же с большими чешуйками. Например, у некоторых карпов они могут достигать пару сантиметров. Тем не менее, в целом размер тела рыбы напрямую пропорционален чешуи и определяется линейным уравнением:

Ln=(Vn/V)

В котором:
L – длинна рыбы;
Ln – это предположительная длина рыбы в возрасте;
V – длинна чешуи от центра до края;
Vn – дистанция от центра покрова (чешуи) до годового кольца (в возрасте).

Безусловно, среда и образ жизни напрямую оказывает влияние на строение чешуи. Так, к примеру, рыбы-пловцы, которые проводят большую часть своей жизни в движении, обладают развитой, крепкой чешуей, которая способствует уменьшению трения тела о воду, а также придает скорость.

Специалистами выделяется три типа чешуи:

• костная (разделяют на циклоидную – гладкую, округлую и ктеноидную, которой присуще небольшие шипы по заднему краю);
• ганоидная,
• плакоидная.

Костной чешуе характерно наличие в ее составе лишь костного вещества. Имеют ее следующие виды рыб: сельдевые, карповые, окуневые.

Ганоидная чешуя обладает формой ромба и соединяется между собой с помощью особых сочленений, из-за чего выглядит как плотный панцирь. В верхней части прочность достигается за счет ганоина, а в нижней – костного вещества. Характерна такая чешуя для кистеперых (по всему телу) и осетровых (только на хвосте) рыб.

Плакоидную чешую находят у ископаемых рыб. Она является самой древней и представляет собой, как и ганоидная, форму ромба, но с шипом, который выступает наружу. В химическом составе чешуя имеет дентин, а шип покрыт специальной эмалью – витродентином. Особенностью является и то, что этому виду чешуи свойственна полость, которая заполнена рыхлой соединительной тканью с нервными волокнами и даже кровеносными сосудами. Возможна и измененная плакоидная чешуя, к примеру, иглы у скатов. Плакоидную чешую помимо скатов имеют и акулы. Она характерна для хрящевых рыб.

Расположены чешуйки на теле в ряд, с возрастом количество не меняется, поэтому служит иногда видовым признаком. К примеру, боковая линия щуки меет 111-148 чешуек, а карася – 32-36.

Выделительная система

По обе стороны позвоночника, над плавательным пузырем у рыбы лежат лентовидные почки. Как известно, это парный орган. Выделяют в почке три отдела: передний (головная почка), средний и задний.

Поступает венозная кровь в этот орган по воротным венам почек, а артериальная по почечным артериям.

Морфофизиологическим элементом является извилистый почечный мочевой канал, в котором один конец увеличивается в мальпигиево тельце, а другой уходит к мочеточнику. Продукты азотистого распада, а именно мочевина, попадают в просвет канальцев и секретируют железистые клетки. Там же происходит обратное всасывание микроэлементов и всевозможных витамин из фильтрата мальпигиевых телец (клубочек артериальных капилляров, который охватывается увеличенными стенками канальца и создает боуменову капсулу), сахаров и, конечно же, воды.

Отфильтрованная кровь течет обратно в сосудистую систему почек – почечную вену. А мочевина и продукты обмена выходят через каналец в мочеточник, который в свою очередь выливается в мочевой пузырь или, иначе говоря, мочевой синус, а затем уже моча выходит наружу. Для огромного количества рыб конечным продуктом распада является аммиак (NH3).

Морские виды пьют воду и выделяют избыток солей и аммиак через почки и жабры. Пресноводные виды рыб воду не пьют, она непрерывно поступает в тело и выводится через мочеполовое отверстие у самцов и через анальное отверстие у самок.

Органы размножения

Половые железы, или гонады, представлены у самцов парными молочно-белыми семенниками, у самок – мешковидными яичниками, протоки которых открываются наружу мочеполовым отверстием или половым сосочком позади анального отверстия. Оплодотворение у костных рыб , как правило, наружное, но у некоторых видов анальные плавники самцов преобразовались в совокупительный орган – гоноподий, предназначенный для внутреннего оплодотворения.

Самка выметывает икру, которую самец оплодотворяет семенной жидкостью. По прошествии инкубационного периода из икры выклевываются личинки, которые первое время питаются за счет желточного мешочка.

К особенности строения хрящевых рыб можно причислить внутреннее оплодотворение. У большинства из них имеется клоака. Особи мужского пола (самцы) обладают несколькими брюшными плавниками, которые и образуют совокупительный орган. По своей природе хрящевые рыбы откладывают яйца или живородящи.

Органы чувств

Важными органами чувств, которые оказывают влияние на поведение рыб при поиске и приеме пищи, а также определяют температурные и химические изменения в воде, являются: зрение, ухо, обоняние, вкус и боковая линия.

Обоняние и вкус

Пара маленьких носовых ямок, которые покрыты обонятельным эпителием, и есть орган обоняния. Им рыбы чувствуют химические раздражители от веществ, растворенных в воде. У ночных обитателей, таких как карп, лещ, угорь, обоняние развито лучше.

Не все знают, что у рыб отлично развит вкусовой орган. Они определяют соленый, сладкий, кислый и горький вкус. Находятся вкусовые луковицы по краям челюстей, в полости рта и на усиках. Рыбы, которые не имеют усиков, обладают слабо развитым вкусом.

Зрение

Наиболее важным органом рыбы является зрение. Строение и возможности глаза рыб зависят от вида и непосредственно от среды ее обитания. К примеру, способность видеть у угря и сома второстепенно, в сравнении с форелью, щукой, хариуса и прочих рыб, которые используют зрение при охоте. Однако, так или иначе глаза рыб приспособлены к жизни под водой.

Хрусталик глаза рыбы в сопоставлении с человеческим упругий (не способен менять форму) и достаточно твердый. В невозбужденном состоянии он располагается возле роговицы и позволяет видеть рыбе на растоение до 5 метров по прямой. При просмотре на большее расстояние хрусталик отдаляется от роговицы и с содействием связок приближается к сетчатке. Это позволяет рыбе просматривать до 15 метров в воде, что не может не шокировать. По размеру глаза, который соотносится с головой рыбы, можно определить остроту зрения и способность видеть окружающий мир.

Задняя часть сетчатки, благодаря специальным клеткам – колбочки (позволяют видеть дневной свет) и палочки (воспринимают сумерки), распознает цвет. Рыбы в силах различать оттенки, ориентировочно в том же диапазоне, что и люди. Однако в сравнении с человеком они видят и коротковолновую область спектра, которую человеческий глаз не воспринимает. Также рыбы более чувствительны к теплым цветам: желтому, красному и оранжевому.

Какие особенности строения отличают земноводных от рыб?

На схеме можно увидеть, что каждому оттенку солнечного спектра присуща определенная длинна волны, при этом зрение рыб и человека не одинаково чувствительно к свету с различной длинной волны, т.е к разнообразию цветов. Также изображена и относительная восприимчивость к свету с разной длинной волны при маленькой интенсивности света. При высокой же, чувствительность сдвигается в сторону больших длин волн. Количество дневного света, проникающего под поверхность воды, безусловно, зависит от угла падения его на поверхность воды, а также от того как сильно поверхность воды колеблется, т.е взволнована. Лучи света частично поглощаются водой и доля их рассеивается твердыми микроскопическими частицами, которые взвешены в воде. Лучи, которые проникают через весь слой воды и достают дно, частично поглощаются, а частично отражаются.

Есть ряд факторов, влияющих на зрение в воде, из-за чего существует ряд отличий с атмосферной видимостью:
1. Объекты, которые находятся под рыбой, особь видит не четко, но точно в том месте, где они находятся на самом деле.
2. Объекты, которые находятся спереди или над рыбкой, особь видит наиболее отчетливо.
3. В связи с тем, что у рыбы глаза расположены по бокам головы, она может видеть только в небольшом пространстве сзади, сбоку и спереди.
4. Рыба видит над собой световой конус, с помощью которого наблюдает, к примеру, за живым или сухим кормом. При этом находясь в пруду или реке, особь будет видеть объект на берегу искаженно.
5. Световые лучи не преломляются, в случае перехода из воздуха в воду перпендикулярно поверхности воды. В связи с чем, при взгляде сверху человек видит рыбу ровно там, где она находится на самом деле. Рыбка же видит объекты над водой так, словно смотрит в окно круглой формы. Объекты, которые лежат в пространстве, ограничены полем зрения рыбы. Они могут появляться на краях этого окна, тогда как предметы находящиеся прямо над рыбой, размещаются в его середине.
6. Световые лучи распространяются в воздухе стремительнее, чем в воде из-за ее плотной среды. Именно поэтому луч света, проходя под каким-либо углом из первой среды во вторую преломляется.

На зрительное восприятие рыбок оказывают влияние и другие факторы, такие как чистота и скорость течения воды, линия преломления света.

Боковая линия

Особое значение для рыб имеет система каналов боковой линии, сообщающаяся с внешней средой отверстиями. Боковая линия тянется вдоль тела рыбы и способна воспринимать колебания воды, наличие предметов, находящихся на пути рыбы, скорость и направление течений. Даже слепая рыба способна достаточно хорошо ориентироваться в пространстве.

Ухо

Внутреннее ухо рыб состоит из трех полукружных каналов, которые собственно и являются органом равновесия, и мешочка, воспринимающего звуковые колебания.

Электрические органы

У некоторых видов хрящевых рыб присутствует электрический орган. Предназначен он для защиты, ориентации и сигнализации в пространстве, а также для нападения. Находится этот парный орган по бокам тела, либо около глаз и состоит из составленных в столбики электрических пластинок (видоизмененных клеток), которые генерируют электрический ток. В каждом таком столбике пластинки соединены последовательно, а вот столбики – параллельно. Количество пластинок в целом составляет сотни тысяч, а бывает что и миллионы. Частота разрядов зависит от назначения и составляет до сотни герц, а напряжение до 1200B. К слову, электрические разряды таких рыб как угри и скаты опасны для жизни человека.

Дыхательная система

Большинство рыб дышат растворенным в воде кислородом, с помощью жабр. Жаберные отверстия находятся в переднем отделе пищеварительной трубки. Дыхательный процесс осуществляется с помощью движений жаберных крышек и ротового отверстия, за счет которых вода омывает жаберные лепестки, расположенные на жаберных дугах. В каждом жаберном лепестке находятся капилляры, на которые распадается жаберная артерия, несущая от сердца венозную кровь. Обогатившись кислородом и потеряв углекислый газ, кровь из капилляров направляется в выносящие жаберные артерии, сливающиеся в спинную аорту, и по отходящим от нее артериям окисленная кровь распространяется ко всем органам и тканям рыбы. Кислород может также усваиваться слизистой оболочкой кишечника, поэтому некоторые виды рыб часто заглатывают воздух с поверхности воды.

У некоторых особей помимо жабр есть дополнительные органы дыхания. Так, к примеру, у рыб семейства Anabantidae, к каковым причисляют многих популярных представителей аквариумной ихтиофауны (макраподы, гурами, лялиусы ), обладают особым органом – жаберным лабиринтом. Благодаря ему рыбы имеют возможность поглощать кислород из воздуха. При этом, если это семейство в течении нескольких часов по каким-то причинам не может подняться к поверхности воды, то оно погибает.

Источниками кислорода в аквариумной воде, как и в естественных водоемах, является природный газообмен с окружающим воздухом. Аэрация воды при помощи микрокомпрессоров и помп улучшает этот газообмен в искусственной среде. В природных условиях приходят на помощь волны, пороги, перекаты. Также большое количество кислорода в дневное время поставляют растения, в процессе фотосинтеза. В ночное же время они его поглощают.

Количество кислорода, необходимое для жизнедеятельности рыб может варьировать. Зависит оно от температуры воды, размера и вида рыб, а также степени их активности.

Не секрет, что растворимость газов понижается при повышении температуры жидкости. Содержание кислорода в воде, которая контактирует с атмосферным воздухом, как правило, меньше предельной растворимости:
0,7 миллилитров на 100 грамм воды при 15 C;
0,63 миллилитров при 20 C;
0,58 миллилитров при 25 C;

Такого соотношения достаточно для обитателей аквариума. Более того от 0,55 миллилитров до 0,7 миллилитров на 100 грамм воды является оптимальным и благоприятным для большинства видов рыб.

Пищеварительная система

Пищеварительный тракт рыб весьма разнообразен по форме, строению, длине и зависит от типа (хищники или травоядные), вида и среды обитания особей. Однако можно отметить и общие моменты.

К пищеварительной системе относятся: рот и ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, кишечник (толстая, тонкая и прямая кишка, завершающаяся анусом). Отдельные виды рыб имеют перед анусом клоаку, т.е. полость, в которой окажется прямая кишка, а также протоки половой системы и мочевой.

Ротовое отверстие рыбе необходимо для приема, иногда пережевывания и проглатывания пищи. Слюнных желез нет, но вот вкусовые рецепторы, о которых писалось ранее, имеются. Некоторые виды оснащены языком и зубами. Зубы могут располагаться не только на челюстях, но и на небных костях, глотке и даже языке. Обычно они не имеют корней и по истечению времени заменяются новыми. Служат для захвата и удержания пищи, а также выполняют защитную функцию.

Травоядные, преимущественно, зубов не имеют.

Из ротовой полости пища по пищеводу поступает в желудок, где обрабатывается при помощи желудочного сока, основными компонентами которого являются соляная кислота и пепсин. Однако, желудок есть не у всех особей, к таким относятся: многие бычки, карповые, морской черт и пр. Хищники, преимущественно, имеют этот орган.

Более того у разных видов рыб желудок может отличаться строением, размерами и даже формой: овал, трубки, буква V и пр.

У некоторых растительноядных видов в процессе пищеварения принимают участие симбиотические простейшие и бактерии.

Окончательная обработка пищи осуществляется в кишечнике с помощью секретов, выделяемых печенью и поджелудочной железой. Он начинается с тонкой кишки. В нее впадают протоки поджелудочной и желчный канал, которые доставляют в кишку ферменты и желчь, расщепляющие белки до аминокислот, а жиры - до жирных кислот и глицерина, полисахариды - до сахаров.

Помимо процесса расщепления веществ в кишечнике, благодаря складчатому строению стенок, происходит их всасывание в кровь, интенсивно протекающие в заднем участке.

Заканчивается кишечник анальным отверстием, которое находится обычно в конце туловища, непосредственно перед половым и мочевым отверстием.

В процессе пищеварения у рыб также задействованы железы: желчный пузырь, поджелудочная, печень и протоки.
Нервная система рыбок гораздо проще, нежели у высших позвоночных. Включает она центральную и соединённую с ней вегетативную (симпатическую) и периферическую нервную систему.

ЦНС (Центральная нервная система) включает головной и спинной мозг.

Нервы, ответвляющиеся от головного и спинного мозга к органам, имеют название периферическая нервная система.

Вегетативная нервная система – нервы и ганглии, иннервирующие мышцы кровеносных сосудов сердца и внутренних органов. Ганглии находятся вдоль позвоночника и соединены с внутренними органами и спинномозговыми нервами. Переплетаясь, ганглии объединяют ЦНС с вегетативной. Эти системы взаимозаменяемы и независимы друг от друга.

ЦНС располагается вдоль всего тела: часть ее, которая находится в специальном спинномозговом канале, образованным верхними дугами позвоночника, образует спинной мозг, а просторная передняя доля, окруженная костным или хрящевым черепом - головной мозг.

В головном мозге пять отделов: мозжечок, средний, продолговатый, промежуточный и передний мозг. Серое вещество переднего мозга, в виде полосатых тельцев, находится у основания и в обонятельных долях. В нем происходит анализ информации, которая поступает из органов обоняния. Помимо этого, передний мозг контролирует поведение (стимулирует и участвует в жизненно важных процессах рыбы: икрометание, образование стаи, охрана территории и агрессия) и движение.

От промежуточного мозга ответвляются зрительные нервы, поэтому он несет ответственность за зрение рыбы. К нижней его стороне примыкает гипофиз (питуитарная железа), а эпифиз (пинеальная железа) – к верхней части. Эпифиз и гипофиз – железы внутренней секреции. Также, задействован промежуточный мозг в координации движения и функционировании прочих органов чувств.

У рыб лучше всего развиты мозжечок и средний мозг.

Средний мозг включает самый большой объем. Он имеет форму двух полушарий. Каждая доля – первичный зрительный центр, который обрабатывает сигналы органов вкуса, зрения, восприятия. Здесь же протекает связь со спинным мозгом, мозжечком.

Мозжечок имеет вид маленького бугорка, который сверху примыкает к продолговатому мозгу. Однако встречается он и больших размеров, например, у сомов и мормиуса.

Мозжечок, прежде всего, отвечает за правильную координацию движений и удержание равновесия, а также мышечную работу. Соединен с рецепторами боковой линии и синхронизирует работу иных отделов мозга.

Продолговатый мозг плавно переходит в спинной и состоит из бело-серого вещества. Он регулирует и контролирует работу спинного мозга и вегетативной нервной системы. Также важен для кровеносной, скелетно-мышечной, дыхательной и остальных систем рыб. Повредив эту часть мозга, рыба сразу погибает.

Как и многие другие системы и органы, нервная система обладает рядом отличий в зависимости от того какого вида рыба. Так, например, у особей может различаться уровень формирования долей головного мозга.

Особенности строения представителей класса хрящевые рыбы (скаты и акулы) включают: обонятельные доли и развитый передний мозг. Донные и малоподвижные особи имеют маленький мозжечок и отлично развитый продолговатый и передний отделы мозга, ведь обоняние в их жизни играет важную роль. У рыб быстро плавающих хорошо развит мозжечок, отвечающий за координацию движения и средний мозг за доли зрительные. А вот у глубоководных особей зрительные доли мозга слабые.

Продолжением продолговатого мозга является спинной мозг. Особенностью его является то, что он быстро регенерируется и восстанавливается при повреждении. Внутри его находится серое вещество, белое – снаружи.

Проводником и улавливателем рефлекторных сигналов служит спинной мозг. От него ответвляются спинномозговые нервы, которые иннервируют поверхность тела, мышцы туловища, через внутренние органы и ганглии.

У костистых рыб в спинном мозгу имеется урогипофиз. Его клетки производят гормон, который принимает участие в водном обмене.

Самым известным проявлением работы нервной системы рыб является рефлекс. К примеру, если рыбок кормить на протяжении долгого срока в одном и том же месте, то они будут предпочтительно плавать именно там. Помимо этого, у рыб могут выработаться рефлексы на свет, колебание и температуру воды, запах и вкус, а также форму.

Из этого следует, что при желании, аквариумную рыбку можно надрессировать и выработать у нее определенные поведенческие реакции.

Кровеносная система

Строение сердца рыб также имеет свои отличия в сравнении с земноводными. Оно очень маленькое и слабое. Обычно масса его не превышает и 0,3-2,5%, а среднее значение равно 1% массы тела, в то время как у млекопитающих около 4,6%, у птиц вообще 10-16%.

Помимо этого у рыб слабое кровяное давление и низкая частота сокращения сердца: от 17 до 30 ударов в минуту. Однако при низкой температуре оно может уменьшиться до 1-2. Рыбы, переносящие вмерзание в лед в зимнюю пору года, вообще не имеют пульсацию сердца в этот период.

Еще одним отличием в кровеносной системе млекопитающих и рыб, является то, что последние имеют небольшое количество крови. Объясняется это горизонтальным положением жизнедеятельности рыб, а также средой обитания, где сила земного притяжения оказывает влияние на организм гораздо меньше, нежели на воздухе.

Сердце рыб двухкамерное и состоит из одного предсердия и желудочка, артериального конуса и венозной пазухи. У рыбок всего один круг кровообращения, кроме кистёперых и двоякодышащих. Кровь движется по замкнутому кругу.

От желудочка идет брюшная аорта, от которой ответвляются четыре пары доставляющих жаберных артерий. Эти артерии распадаются в свою очередь на капилляры, в которых кровь обогащается кислородом. Окисленная кровь по выводящим жаберным артериям поступает в корни спинной аорты, которая делится на внутреннюю и внешнюю сонные артерии, сливающиеся в спинную аорту, а из нее в предсердие. Таким образом, все ткани корпуса насыщаются максимально обогащенной кислородом кровью.

Эритроциты (красные клетки крови) рыбок содержат гемоглобин. Они связывают в тканях и органах углекислый газ, а в жабрах – кислород. В зависимости от вида рыбы способность гемоглобина в крови может варьировать. Так, например, быстро плавающие особи, живущие в водоемах с хорошим содержанием кислорода, обладают клетками с отличной способностью к вязке кислорода. В отличие от эритроцитов млекопитающих, у рыб они имеют ядро.

Если артериальная кровь обогащена кислородом (O), то окрашена в ярко-алый тон. Венозная кровь, которая насыщена углекислым газом (CO2) и бедна на кислород – темно-вишневая.

Примечательно, что у организма рыбы имеются способности в кроветворении. Большинство органов, таких как: селезенка, почки, жаберный аппарат, слизистая кишечника, эндотелий сосудов и эпителиальный слой сердца, лимфоидный орган, могут создавать кровь.

На данный момент, систем групп крови рыбок отмечено 14.

В состав скелета любого взрослого человека входит 206 различных костей, все они различны по строению и роли. На первый взгляд они кажутся твердыми, негибкими и безжизненными. Но это ошибочное впечатление, в них непрерывно происходят различные обменные процессы, разрушение и регенерация. Они, в совокупности с мышцами и связками, образуют особую систему, что носит название "костно-мышечная ткань", основная функция которой - опорно-двигательная. Она образована из нескольких видов особых клеток, которые различаются по структуре, функциональным особенностям и значению. О костных клетках, их строение и функциях далее и пойдет речь.

Строение костной ткани

Особенности пластинчатой костной ткани

Она образована костными пластинками, имеющими толщину 4-15 мкм. Они, в свою очередь, состоят их трех компонентов: остеоцитов, основного вещества и коллагеновых тонких волокон. Из этой ткани образованы все кости взрослого человека. Волокна коллагена первого типа лежат параллельно относительно друг друга и ориентированы в определенном направлении, у соседних же костных пластинок они направлены в противоположную сторону и перекрещиваются практически под прямым углом. Между ними находятся тела остеоцитов в лакунах. Такое строение костной ткани обеспечивает ей наибольшую прочность.

Губчатое вещество кости

Встречается также название "трабекулярное вещество". Если проводить аналогию, то структура сравнима с обычной губкой, построенной из костных пластинок с ячейками между ними. Расположены они упорядоченно, в соответствии с распределенной функциональной нагрузкой. Из губчатого вещества в основном построены эпифизы длинных костей, часть смешанных и плоских и все короткие. Видно, что в основном это легкие и в то же время прочные части скелета человека, которые испытывают нагрузку в различных направлениях. Функции костной ткани находятся в прямой взаимосвязи с ее строением, которое в данном случае обеспечивает большую площадь для метаболических процессов, осуществляемых на ней, придает высокую прочность в совокупности с небольшой массой.

Плотное (компактное) вещество кости: что это?

Из компактного вещества состоят диафизы трубчатых костей, кроме того, оно тонкой пластинкой покрывает их эпифизы снаружи. Его пронизывают узкие каналы, через них проходят нервные волокна и кровеносные сосуды. Некоторые из них располагаются параллельно костной поверхности (центральные или гаверсовы). Другие выходят на поверхность кости (питательные отверстия), через них внутрь проникают артерии и нервы, а наружу - вены. Центральный канал, в совокупности с окружающими его костными пластинками, образует так называемую гаверсову систему (остеон). Это основное содержимое компактного вещества и их рассматривают как его морфофункциональную единицу.

Остеон - структурная единица костной ткани

Второе его название - гаверсова система. Это совокупность костных пластинок, имеющих вид цилиндров вставленных друг в друга, пространство между ними заполняют остеоциты. В центре располагается гаверсов канал, через него проходят обеспечивающие обмен веществ в костных клетках кровеносные сосуды. Между соседними структурными единицами есть вставочные (интерстициальные) пластинки. По сути, они являются остатками остеонов, существовавших ранее и разрушившихся в тот момент, когда костная ткань претерпевала перестройку. Также существуют еще генеральные и окружающие пластинки, они образуют самый внутренний и наружный слой компактного вещества кости соответственно.

Надкостница: строение и значение

Исходя из названия, можно определить, что она покрывает кости снаружи. Прикрепляется она к ним с помощью коллагеновых волокон, собранных в толстые пучки, которые проникают и сплетаются с наружным слоем костных пластинок. Имеет два выраженных слоя:

• наружный (его образует плотная волокнистая, неоформленная соединительная ткань, в ней преобладают волокна, располагающиеся параллельно к поверхности кости);
• внутренний слой хорошо выражен у детей и менее заметен у взрослых (образован рыхлой волокнистой соединительной тканью, в которой есть веретенообразные плоские клетки - неактивные остеобласты и их предшественники).

Надкостница выполняет несколько важных функций. Во-первых, трофическую, то есть обеспечивает кость питанием, поскольку на поверхности содержит сосуды, которые проникают внутрь вместе с нервами через специальные питательные отверстия. Эти каналы питают костный мозг. Во-вторых, регенераторную. Она объясняется наличием остеогенных клеток, которые при стимуляции трансформируются в активные остеобласты, вырабатывающие матрикс и вызывающие наращивание костной ткани, обеспечивающие ее регенерацию. В-третьих, механическую или опорную функцию. То есть обеспечение механической связи кости с другими прикрепляющимися к ней структурами (сухожилиями, мышцами и связками).

Функции костной ткани

Среди основных функций можно перечислить следующие:

1. Двигательная, опорная (биомеханическая).
2. Защитная. Кости оберегают от повреждений головной мозг, сосуды и нервы, внутренние органы и т. д.
3. Кроветворная: в костном мозге происходит гемо - и лимфопоэз.
4. Метаболическая функция (участие в обмене веществ).
5. Репараторная и регенераторная, заключающиеся в восстановлении и регенерации костной ткани.
6. Морфобразующая роль.
7. Костная ткань - это своеобразное депо минеральных веществ и ростовых факторов.

Ткани у детей

Возрастные особенности костной системы ребенка сводятся к особенностям ее как органа, так и всего скелета в целом.

Закладка и образование костной системы происходит позже других систем организма – на 5-й неделе внутриутробного развития. Будущий скелет плода в эмбриональном периоде образуется из мезенхимальных клеток с помощью двух видов остеогенеза: дермального (соединительнотканного) и хондрального (хрящевого). При первом костная ткань формируется непосредственно из мезенхимы (перепончатый остеогенез). Так образуются кости свода черепа, нижней челюсти, лица и диафизы ключиц. При втором виде (хрящевой остеогенез), по которому развиваются все остальные части скелета, из мезенхимы вначале формируется хрящевая модель кости, а затем происходит периостальное либо энхондральное окостенение. Кальцификация остеоида, т. е. связывание межклеточного вещества солями, осуществляется благодаря деятельности фермента фосфатазы остеокластов, отщепляющей фосфорную кислоту от растворимых фосфорно-кальциевых соединений. Основная дифференцировка костной системы происходит на 4–8-й неделе беременности.

При гистологическом исследовании характер строения костной ткани у новорожденных определяется пористым, грубоволокнистым, сетчатым. Все основное вещество пронизано пучками толстых соединительных волокон, переплетающихся в различных направлениях. Немногочисленные пластинки расположены беспорядочно. Гаверсовы каналы широкие, неправильной формы. При рождении ребенка диафизы трубчатых костей состоят из костной ткани, а большинство эпифизов, кости кистей, стоп, кисти и губчатые кости состоят из хрящевой ткани. По мере роста происходит перестройка кости с заменой волокнистой сетчатой структуры на пластинчатую.

Сеть кровеносных сосудов костной ткани развита хорошо. Сосудистые каналы в детской кости широкие, что способствует богатому снабжению ее кровью и энергичному протеканию остеобластических и остеокластических процессов, обеспечивающих рост, а также быструю регенерацию костей после переломов. Особенности кровоснабжения создают предпосылки к возникновению у детей гематогенного остеомиелита (до 2–3 лет жизни чаще в эпифизах, а в более старшем возрасте – в метафизах).

По химическому составу костная ткань ребенка, по сравнению с взрослыми, содержит меньше минеральных и больше органических веществ и воды (зола составляет 1/2 массы кости новорожденного и 4/5 кости взрослого человека). Большая часть костей у маленьких детей по своему строению близка к хрящевой ткани. Волокнистое строение и особенности химического состава обусловливают большую мягкость, эластичность и податливость костей в детском возрасте: кости у детей легче изгибаются и деформируются, но при этом менее ломкие. Надкостница у детей толще, чем у взрослых (при травме возникают поднадкостничные переломы и переломы по типу «зеленой ветки»), и ее функциональная активность существенно выше, что обеспечивает быстрый рост костей в толщину. Поверхности костей сравнительно ровные. Костные выступы формируются по мере развития и активного функционирования мышц.

Хрящевая модель будущей кости постепенно замещается костной тканью, хрящ при этом разрушается. После рождения ребенка кости интенсивно растут: в толщину – благодаря надкостнице, во внутреннем слое которой молодые костные клетки формируют костную пластинку (периостальный способ образования костной ткани); в длину – благодаря зоне роста (эпифизарному хрящу, расположенному между диафизом и эпифизом трубчатых костей). Но со временем эпифизарный хрящ истончается, пронизывается сосудами и, наконец, к периоду окончания роста перфорируется и исчезает. Происходит слияние эпифиза с диафизом. Однако, изменения в росте за счет эпифизарного хряща - лишь дополнительные механизмы, а основной рост является результатом непрерывной перестройки кости.

Окончательная структура костей формируется после рождения ребенка и ее становление происходит в том возрасте, когда ребенок хорошо ходит. С двенадцати лет кости ребенка по внешнему и гистологическому строению начинают приближаться к таковым взрослого человека. Только в пубертатном периоде костная ткань окончательно идентична костям взрослого человека. В целом развитие костного скелета представляет продолжительный процесс, начинающийся внутриутробно и продолжающийся до 20 - 23-летнего возраста.

Во внутриутробном периоде и у новорожденных все кости заполнены красным костным мозгом, содержащим клетки крови и лимфоидные элементы и выполняющим кроветворную и защитные функции. У взрослых красный костный мозг содержится только в ячейках губчатого вещества плоских, коротких губчатых костей и в эпифизах трубчатых костей. В костномозговой полости диафизов трубчатых костей находится желтый костный мозг.

Главным показателем развития костной ткани является ее своевременное окостенение. Процесс оссификации к моменту рождения ребенка еще полностью не завершен. На последнем месяце внутриутробного развития в эпифизах появляются первые точки окостенения. Но в большей части костей точки окостенения развиваются уже после рождения в течение первых 5 – 15 лет, причем последовательность их появления достаточно постоянна.

Для суждения о состоянии процессов окостенения в педиатрической практике часто пользуются исследованием рентгенограмм кистей и дистальных отделов предплечий (табл. 1). Совокупность имеющихся у ребенка ядер окостенения представляет важную характеристику уровня его биологического развития и носит название «костный возраст».

Одной из причин более раннего появления точек окостенения может быть акселерация, а более позднего - ретардация в связи с болезнями (рахитом, дистрофией и др.).

Таблица 1

Сроки появления и локализация ядер окостенения в костях кисти у мальчиков и девочек, определяющие их возраст (по С. А. Бурову, 1972)

Локализация ядер окостенения	Сроки появления ядер окостенения
наиболее ранние	наиболее поздние	средние
мальчики	девочки	мальчики	девочки	мальчики	девочки
Головки II-V пястных костей	8 мес	7 мес	3 года	2 года	2 года	1 год
Головчатая кость	18 дней	18 дней	7 мес	5 мес	3 мес	1мес
Дистальный эпифиз лучевой кости	6 мес	5 мес	2 года	1 год	11 мес	9 мес
Дистальный эпифиз локтевой кости	5 лет	4 года	9 лет	7 лет	7 лет	6 лет
Крючковидная кость	18 дней	18 дней	7 мес	5 мес	4 мес	2 мес
Ладьевидная кость	3 года	2 года	9 лет	7 лет	6 лет	4 года
Основание дистальных фаланг	9 мес	8 мес	3 года	2 года	2 года	1 год
Основание I пястной кости	1 год	11 мес	4 года	3 года	3 года	2 года
Основание проксимальных фаланг II- V пальцев	8 мес	7 мес	3 года	2 года	1 год	11 мес
Основание средних фаланг	9 мес	8 мес	3 года	2 года	2 года	1 год
Полулунная кость	1 год	10 мес	7 лет	5 лет	4 год а	3 года
Сесамовидные кости I пястнофалангового сустава	10 лет	9 лет	16 лет	14 лет	14 лет	11 лет
Трапециевидные кости	3 года	2 года	9 лет	7 лет	7 лет	5 лет
Трехгранная кость	6 мес	5 мес	7 лет	5 лет	3 года	2 года

Костная ткань - динамическая система. Процессы разрушения старой кости и образование новой происходят постоянно, что составляет цикл ремоделирования костной ткани. Продолжительность полного цикла процесса ремоделирования длится в среднем 5 месяцев, из них 3 недели занимает процесс резорбции. Костная масса остается стабильной, пока одинаковы как средняя скорость резорбции, так и скорость костного новообразования.

Перестройка костной ткани у детей – интенсивный процесс, начинающийся с того момента, когда ребенок начинает ходить. Так в течение первого года жизни ремоделируется 50 – 70% костной ткани, в то время как у взрослых за год – всего 5%. У детей 2-х лет уже можно заметить замещение волокнистой костной ткани пластинчатой. По мере роста происходит многократная перестройка кости с заменой к 3–4 годам волокнистой сетчатой структуры на пластинчатую с вторичными гаверсовыми структурами.

В своем развитии костная ткань проходит последовательно три стадии:

1) нарастание массы,

2) период стабилизации

3) физиологическое уменьшение плотности кости.

В нормально развивающемся растущем организме процессы перестройки костной ткани характеризуются преобладанием костеобразования над резорбцией. Это продолжается до достижения максимальной величины плотности, т.е. “пика костной массы”. Основное увеличение костной массы у детей наблюдается в возрасте 10-14 лет. У девочек максимальный прирост плотности кости отмечается несколько ранее (8-15 лет), чем у мальчиков (10-15 лет). По данным остеоденситометрии установлено, что в среднем 10-30% детей 5-18 лет имеют остеопению.

Для своевременного и правильного питания костной ткани в пищевых продуктах должно быть необходимое количество белка, витаминов группы В, D, А, С, кальция, фосфора, микроэлементов. Витамин D выполняет одну из главных функций в процессе остеогенеза. Это нужно понимать для точного выяснения патогенеза довольно частого заболевания детей первого года жизни – рахита.

Интенсивный рост скелета, его постоянное самообновление приводят к тому, что костная ткань ребенка первых лет жизни сравнительно мягкая и гибкая. Этим обусловлена разнообразная деформация скелета при нарушении питания, положения, подвижности малыша. Немаловажное значение в остеогенезе принадлежит движению мышц, подвижности ребенка, массажу и гимнастике. Их ограничение нарушает процесс минерализации и приводит к остеопорозу.

Постоянное самообновление костной ткани регулируется щитовидной и паращитовидными железами. Адекватное состояние костей сохраняется только при нормальном содержании кальция в сыворотке крови, которое равно 2,25 – 2,5 ммоль/л, при этом 46% кальция в плазме крови связано с белком. Основными функциями кальция в организме человека являются:

1) минерализация костной ткани и формирование костного скелета;

2) участие в создании электрического потенциала клетки;

3) регулирование активности автономных клеток и биологически активных веществ;

4) обеспечение нервно-мышечной возбудимости и мышечной сократимости;

5) участие в поддержании нормального функционирования системы гемостаза;

6) активация многих ферментов.

Если ребенок с питанием не получает необходимое количество кальция или имеет место нарушение всасывания кальция в кишечнике (при гиповитаминозе D, заболеваниях желудочно-кишечного тракта), то нормальный уровень кальция в крови поддерживается за счет поступления его из костей. Кроме того, нарушение формирования костной ткани в грудном возрасте быстро происходит при патологии почек, врожденных, хронических или частых острых заболеваниях.

Таким образом, нарушение вскармливания ребенка, заболеваемость, малоподвижный образ жизни – это основные причины, вызывающие патологию костной ткани.