Какие изменения в системе органов дыхания произошли при выходе животных на сушу?

При выходе животных на сушу в системе органов дыхания произошли очень большие и принципиальные изменения, потому что воздушная среда резко отличается от водной. В воде многие животные дышали всей поверхностью тела или жабрами, извлекая растворённый в воде кислород. На суше такой способ оказался недостаточным: воздух содержит больше кислорода, но органы дыхания должны быть защищены от высыхания и приспособлены к постоянному поступлению атмосферного воздуха.

Прежде всего произошло замещение жаберного дыхания воздушным. Жабры хорошо работают только в воде: их тонкие лепестки должны быть влажными и расправленными. На суше они быстро высыхают и слипаются, поэтому становятся непригодными. Именно поэтому у наземных животных постепенно сформировались внутренние органы воздушного дыхания.

Одним из первых направлений стало развитие дыхания через поверхность тела, но только у очень мелких или живущих во влажной среде организмов. Однако такой способ был малоэффективен для крупных животных. Поэтому главным эволюционным приобретением стало появление лёгких или органов, выполняющих такую же функцию. Лёгкие представляют собой внутренние полости, куда поступает воздух, а их стенки пронизаны кровеносными сосудами, что обеспечивает газообмен.

У разных групп животных лёгкие развивались по-разному, но общая тенденция была одна:
увеличение дыхательной поверхности и повышение эффективности вентиляции.
Сначала лёгкие были простыми мешковидными образованиями, как у некоторых древних позвоночных и современных земноводных. Затем они становились всё более сложными: у пресмыкающихся в них появились перегородки, увеличивающие внутреннюю поверхность; у млекопитающих сформировались бронхи и множество альвеол, что многократно усилило газообмен. У птиц дыхательная система стала ещё более совершенной благодаря воздушным мешкам и двойному току воздуха.

Кроме самих лёгких, важным изменением стало формирование дыхательных путей: носовой полости, гортани, трахеи, бронхов. Они выполняют сразу несколько функций: проводят воздух, очищают его, согревают и увлажняют. Это особенно важно на суше, где воздух может быть сухим, пыльным и холодным.

Ещё одно важное изменение связано с механизмом вентиляции органов дыхания. В воде ток жидкости через жабры часто создаётся движением тела или специальными жаберными аппаратами. На суше понадобились новые способы втягивания и выталкивания воздуха. У земноводных, например, развилось нагнетательное дыхание за счёт движений ротовой полости. У пресмыкающихся и млекопитающих важную роль стали играть движения грудной клетки, а у млекопитающих дополнительно появилась диафрагма, что сделало дыхание более эффективным.

Также произошло усиление связи дыхательной системы с кровеносной системой. Для активной жизни на суше требовалось быстрее доставлять кислород к тканям и удалять углекислый газ. Поэтому одновременно совершенствовались сердце и сосуды, происходило разделение кругов кровообращения, что особенно заметно у птиц и млекопитающих.

Если говорить кратко, основные изменения были такими:

1. переход от жаберного дыхания к воздушному;

2. появление внутренних органов дыхания — лёгких;

3. усложнение строения лёгких и увеличение их поверхности;

4. образование воздухоносных путей;

5. развитие механизмов вентиляции лёгких;

6. усиление связи дыхания с кровообращением для более эффективного снабжения организма кислородом.

Таким образом, при выходе животных на сушу дыхательная система изменилась так, чтобы обеспечить получение кислорода из воздуха, защитить органы дыхания от высыхания и сделать газообмен более интенсивным. Это было одним из важнейших условий освоения наземной среды.