Кровь, которая наполняет кровеносную систему животных
, представляет собой водный раствор различных веществ, который по составу не слишком отличается от жидкой части цитоплазмы клеток. Ее жидкая часть (ПЛАЗМА у позвоночных и гемолимфа - у беспозвоночных животных), кроме неорганических веществ включает и различные органические вещества (белки, жиры и углеводы). Благодаря этому она может легко превращаться в лимфу, а лимфа, в свою очередь, в тканевую жидкость, и наоборот. Поэтому кровь и составляет внутреннюю среду живых организмов и ее относят к особому типу соединительной ткани. По мере усложнения организации животных состав крови также усложняется.
Основная функция крови у большинства животных - ТРАНСПОРТ ГАЗОВ. Но она выполняет также и другие функции: транспорт питательных веществ и продуктов их обмена, перенос тепла, передача механической силы, поддержание постоянства внутренней среды организма и т.д..
Кровь, это не просто раствор, содержащий различные органические и неорганические соединения. Она, кроме того, содержит несколько типов молекул, которые специально приспособлены для переноса газов, и в первую очередь кислорода и углекислого газа. Молекулярный кислород - не очень активное вещество и в отличие от углекислого газа содержится в воде только в виде раствора. При достижении состояния равновесия в газовой смеси между водой и воздухом, который, как вы знаете, обычно содержит 21% свободного кислорода, в воде оказывается растворенным всего лишь 0,5% газообразного кислорода на единицу объема. Поэтому кровь движется по кровеносной системе, может содержать очень много растворенного кислорода. Поскольку от уровня кислородного транспорта нередко зависит и сама жизнь животных, то естественно, что увеличение кислородной емкости крови дает значительные преимущества. Это увеличение достигается за счет появления в крови специфических дыхательные пигменты, которые представляют собой белки, содержащие в своем составе металлы (обычно медь или железо). Наиболее распространенными дыхательными пигментами, содержащими медь является гемоцианин, а железосодержащими - ГЕМОГЛОБИН.
Гемоглобин и подобные ему вещества должны не только связывать кислород, но и легко отдавать его клеткам, которые его требуют для нормального течения обмена веществ. С кислородом реагируют многие химические соединения, но при этом они образуют с ним настолько прочные связи, что никакой пользы животному принести не могут. Такие соединения слишком устойчивы и животное может погибнуть от кислородного голода, даже если его кровь и будет содержать много кислорода. Необходимо, чтобы кислород легко создавал в органах дыхания неустойчивые связи с молекулой-носителем и также легко отрывался от нее в капиллярах в пределах диффузной досягнености активно работающих клеток.
У животных, которые используют растворенные в плазме крови гемоцианин (моллюски, членистоногие) или гемоглобин (кольчатые черви) кислородная емкость крови невелика, чем с теми животными, у которых гемоглобин заключен в специальных клеток - Эритроциты, или красных кровяных телец.
Вот несколько примеров типичных показателей кислородной емкости крови различных животных (при условиях кислородной равновесия между воздухом и кровью): у моллюсков и членистоногих, использующих гемоцианин, в 100 мл крови растворяется 1-4 мл газообразного кислорода; в морских кольчатых червей, которые используют растворенный в плазме крови гемоглобин - 9 мл у рыб (в которых гемоглобин уже заключен до эритроцитов) - 10-16 мл, у большинства птиц и млекопитающих - 15-20 мл, а у морских млекопитающих, таких как тюлени и дельфины, которые могут долгое время находиться под водой, - даже до 30 мл.
Кровь содержит также различные типы белых кровяных телец, или ЛЕЙКОЦИТОВ - бесцветных клеток, которые способны к активному амебоидного движения (и о которых мы уже упоминали). Они отвечают за иммунитет - защита организма от проникновения чужеродных белков и микроорганизмов. Кроме того, в крови позвоночных животных находятся фрагменты клеток, а также кровяные пластинки, которых еще называют тромбоцитов и принимающих участие в процессе свертывания крови. Есть среди большого количества белков, которые переносятся кровью, такие, что способствуют образованию сгустков крови при ее соприкосновении с воздухом, происходит тогда, когда повреждена сосуд, и такие (их называют антител), способных соединяться со сторонними белками или другими крупными молекулами и тем самым исключать их из обращения. Наконец, есть еще и гормоны, которые выполняют роль своеобразных химических инструкций, с помощью которых координируются функции различных частей организма животного. В крови могут также существовать и некоторые паразитические организмы (например, малярийный паразит).
Составные части крови образуются не в кровеносных сосудах, а поступают в кровяное русло из особых производственных участков. Образование клеток крови (которое еще называют ГЕМОПОЭЗ), у взрослых млекопитающих обычно происходит в костном мозге. Почти все эритроциты, тромбоциты и большая часть лейкоцитов образуется именно здесь. При определенных условиях в кроветворении могут принимать участие и селезенка, и печень, и даже почки (у некоторых видов животных и только в особые периоды жизни). Лимфоциты же образуются в небольших специализированных органах - лимфатических узлов и в некоторых участках лимфоидной ткани. Количество эритроцитов и лейкоцитов в крови обычно четко контролируется. Продолжительность жизни эритроцитов у многих видов млекопитающих составляет около 120 дней.
Правда часть эритроцитов может быть утрачена и раньше этого срока: во время кровотечения или разрушения под действием токсинов (ядов). Но их количество быстро восстанавливается до нормального уровня. Эксперименты показывают, что количество эритроцитов определяется кислородной емкостью крови. Количество же лейкоцитов в организме здорового животного удивительно постоянна и повышается только во время инфекционных заболеваний, наличия паразитов или травмах. Поврежденные или старые эритроциты отлавливаются с помощью специальных клеток селезенки и печени. Большая часть гемоглобина из клеток, подлежащих уничтожению, удаляется с помощью желчи, а железо, которое содержалось в этом гемоглобине, как правило, сохраняется.
Хотя основное назначение крови у большинства животных - посредничество в газообмене, тем не менее с током крови из одних частей тела к другим переносятся и много других веществ, таких, как жировые капли и некоторые пищевые молекулы (глюкоза, например). Тепло также распространяется с помощью кровотока. Его производят мышцы, которые работают (подобно всех механических систем они выделяют тепло в виде побочного продукта своей работы), дрожат (когда мышцы не выполняют полезной работы, а продуцируют (выделяют) большое количество тепла), бурый жир (ткань , которая встречается только у млекопитающих, которые впадают в спячку) и другие процессы тканевого метаболизма, а в кишечнике - еще и жизнедеятельность бактерий. Кровь несет это тепло другим, более холодных участков тела (более обнаженных или расположенных ближе к поверхности тела). Охлажденная же кровь, наоборот, обычно течет от кожи к более глубоко расположенных участков тела животного. Кровь играет также важную роль в поддержании постоянства внутренней среды организма животного, перенося воду и различные вещества к органам, нуждающимся, а также удаляя из клеток конечные продукты разложения веществ (метаболиты), такие как углекислый газ и мочевина, например.