Anatomie obratlovců

Kostra pilonoše červeného (Beryx decadactylus)

Chrupavka a kost, jsou typy opěrných tkání, vlastní výhradně obratlovcům. Chrupavčitá nebo kostěná kostra vzniká během embryonálního vývoje ze sklerotomu, což je vnější část somitů. Tvoří vnitřní kostru (endoskelet), který má opornou a ochrannou funkci a určuje do značné míry tvar těla živočicha. Během fylogeneze byla kostra nejprve tvořena především samotnou hřbetní strunou, pak chrupavkou a kostí, ontogenetický vývoj dodnes probíhá stejně: základem je chrupavka, která se tvoří diferenciací ze sklerotomů nebo z buněk nervové lišty, chrupavčitý základ je dále nahrazován kostní tkání v procesu zvaném enchondrální osifikace. Vzniklé kosti se označují jako kosti náhradní. Mihule a paryby jsou jediní obratlovci, kteří nemají ani v dospělosti v těle žádné kosti, jejich vnitřní kostra je i u dospělců chrupavčitá.

Dermální skelet vzniká osifikací vaziva ve škáře a je-li přítomen, bývá jen kostěný. Tvoří krycí kosti, exoskelet, který byl rozvinut u fosilních štítnatců a pancířnatců. Dermální skelet u současných obratlovců tvoří kostěné šupiny ryb, kosmoidní a ganoidní šupiny, základ plakoidních šupin a také základ zubů. U paprskoploutvých ryb začal rozvoj krycích kostí na hlavě, kde vytvořily krycí kosti lebky; lebka má základ v exoskeletu i u všech odvozených skupin obratlovců. Dermální kosti tvoří i břišní žebra krokodýlů nebo hatérií a některé kosti pletence hrudních končetin.

Obratle jsou zpravidla tvořeny tělem a dvěma oblouky, horním neurálním a spodním hemálním. Vznikají v okolí hřbetní struny, ale ta sama se na jejich vzniku nijak nepodílí. Vývojově nejstarší jsou horní oblouky, které tvoří nervový kanál, kterým probíhá mícha. Obratle složené pouze z horních oblouků bez těl (aspondylní) mají mihule, jeseteři a bahníci.

Lebka je apomorfií, odvozeným znakem všech obratlovců. Nejpůvodnějším typem je lebka vzniklá z párových chrupavek parachordalia a prechondralia, které jsou uložené po stranách předního konce hřbetní struny mezi očima. K tomuto základu se přidávají pouzdra smyslových orgánů – čichového, zrakového a sluchového (otického). Chrupavky vytvoří lebeční bázi a smyslová pouzdra stěny lebky, strop je tvořený příčnými vazivovými přemostěními, která mohou splývat nebo jsou mezi nimi otvory. Chrupavčitou lebku takového složení mají mihule a paryby. U většiny obratlovců je v dospělosti mozková část lebky tvořena převážně dermálními krycími kostmi, původní chrupavčitá lebka se uplatňuje jen při tvorbě samotné lebeční báze.

Obličejová část lebky má původ jiný, vznikla z žaberních oblouků. Evolučně nejstarším modelem jsou mihule, které mají sedm žaberních oblouků a žádné čelisti. Ke vzniku čelistí došlo u čelistnatců přeměnou prvního žaberního oblouku, ovšem u savců došlo k dalším redukcím, jejich čelistní kosti jsou krycími dermálními kostmi a z prvního žaberního oblouku vzniká jen ušní kůstka kladívko. Z druhého žaberního oblouku vznikly mimo jiné některé kosti jazylky.

• 
  Lebka vyhynulé ryby rodu Dunkleosteus
• 
  Kresba lebky kura domácího
• 
  Lebka ovce domácí

Prsní ploutev (Mystacoleucus marginatus)

Obratlovci mají párové a nepárové končetiny, přičemž nepárové končetiny druhotně zmizely u suchozemských obratlovců. Kostra nepárových končetin je jednoduchá. Původním stavem byl ploutevní lem s opornými rohovinovými paprsky. U minulí se již oddělila samostatná hřbetní ploutev, ploutevní lem se dále rozpadá na jednu či více řitních ploutví. Vnější ploutevní paprsky se napojují na paprsky vnitřní, které u většiny ryb nemají spojení s osovou kostrou, výjimkou je ocasní ploutev, nejdůležitější nepárová končetina ryb. Čelistnatci mají dva páry párových končetin, přední a zadní. U vodních obratlovců jsou tvořeny různě utvářeným pletencem (lopatkové a pánevní pásmo) a volnou končetinou – prsní a břišní ploutví, jejíž kostra je tvořena vnitřními paprsky, které se napojují na pletenec a které nesou vnější paprsky ploutví.

Srovnávací anatomie – kostra hrudní končetiny různých druhů čtyřnožců

Končetiny čtyřnožců se vyvinuly z ploutví svaloploutvích, jedné ze skupin ryb. Pletenec hrudní končetiny je obecně tvořen třemi kostmi – lopatkou, klíční a krkavčí kostí; kostra volné končetiny vznikla z ploutevních paprsků. Pletenec pánevní končetiny je tvořen mohutnou pánví, kostra volné končetiny je opět struktura homologická k ploutevním paprskům. Pro více informací viz kostra hrudní a kostra pánevní končetiny.

Sval(musculus) je základním orgánem pohybu organismu, kromě je jsou významnou funkční součásti oběhové, trávicí i dýchací soustavy. Jsou složeny hlavně ze svalové tkáně umožňující stažení (kontrakci), ke kterému dochází v reakci na nervový vzruch, a různého množství vaziva. Existují tři druhy tkáně: příčně pruhovaná, hladká a srdeční.

Kosterní svalovina obratlovců vzniká z myotomů somitů a je vždy příčně pruhovaná. Na kostru se upíná šlachami. Původně je členěna na jednotlivé segmenty – myomery oddělené myosepty, jako u kopinatce. U vodních obratlovců tvoří mohutný boční sval (musculus lateralis major), který probíhá od hlavy až k ocasu. Jednotlivé myomery mají tvar písmene W a jejich postupné stahování působí rytmické vlnění těla, což je podstatou plavacího pohybu ryb. Během dalšího vývoje došlo k rozpadu bočního svalu a jeho rozdělení a jednotlivé svaly hlavy, trupu a končetin.

Svalovina žaberní oblasti, která původně rozšiřovala a zužovala žaberní štěrbiny, se změnou žaberních oblouků v čelisti změnila svojí funkci a vytvořila žvýkací svaly, svaly jazylky a hltanu. Svalovina první žaberní štěrbiny se u savců přeměnila na kožní mimické svalstvo.

Hladká (útrobní) svalovina se skládá ze sítě jednotlivých buněk (vřetenovitých). Vzniká z mezenchymálních buněk a její činnost je autonomní, vůlí neovladatelná. Tvoří část stěny většiny vnitřních orgánů.

Kožní deriváty jsou různé útvary porůstající kůži živočichů. Níže najdete některé kožní deriváty savců, ptáků, plazů, obojživelníků a ryb.

• Kůži savců porůstá srst. Srst savců je tvořena dvěma druhy chlupů. Delší chlupy rostou řídce a určují vnější vzhled živočicha, kratší chlupy rostou hustěji a slouží hlavně k udržování tělesné teploty. Ježci a dikobrazi mají bodliny, což je zvláštní druh srsti sloužící k obraně. Drápy (u člověka nehty) nemají vyvinuty všichni savci. Tvoří je živé buňky, přesto je ale tělo drápu (nehtu) neživé a necitlivé. Kopyta se vyvinula např. u koňů a oslů. Je to ztvrdlá kůže, jež má za úkol chránit nohu před poškozením. Rohy jsou duté útvary z podobného materiálu jako kopyta. Zvíře je na rozdíl od parohů nemůže sundat. Rohy mají např.: krávy, ovce a kozy. Parohy vyrůstají na hlavě např. jelenům. Jsou ze stejného materiálu jako kosti a zvířata je pravidelně sundávají a potom jim narostou nové. V kůži mají savci potní žlázy, jimiž z těla vylučují pot.
• Kůži ptáků porůstá peří dvou druhů. Prachové peří udržuje teplo v těle ptáka a nelze pomocí něj létat. K létání slouží ptákům peří obrysové, které také drží tvar a určuje vnější vzhled ptáka. Kůže ptáků je suchá, protože v ní jen mají jednu žlázu. Ta se jmenuje kostrční, někdy se jí také říká biskup, a obsahuje mazivo, které si pták (např. kachna) roztírá zobákem po těle. Toto mazivo zajišťuje, že se peří nepromáčí a udržuje si pružnost.
• Plazi v kůži nemají žádné slizové žlázy, proto je jejich povrch suchý. Na kůži plazům vyrůstají šupiny. Protože jejich kůže neroste společně s jedincem, potřebují ji plazi svlékat. Svlékají ji jako slupku i s očními víčky.
• Obojživelníci mají na rozdíl od plazů slizové žlázy, takže jsou slizcí. To potřebují proto, že dýchají kůží, a když je kůže suchá, hůře jí prochází kyslík, a jim se špatné dýchá. V kůži obojživelníků se nacházejí pigmentové buňky obsahující zrníčka barviva, která je zbarvují. Jejich kůže je krytá šupinami. Šupiny omezují jejich smyslové vnímání, zejména hmat, a proto se jim vyvinula postranní čára. Pomocí této čáry poznají, jestli jsou ve vodě nebo na suchu, a také dokážou určit hloubku vody, v níž se potápějí podle jejího tlaku, který na ně působí
• Tělo ryby pokrývají šupiny, které jsou slizké a slouží hlavně k obraně. Sliz na šupinách zaručuje, že se ryba ve vodě výborně a rychle pohybuje. Ryby také mají ploutve, jež jim slouží ke kormidlování. Stejně jako obojživelníci mají i ryby postranní čáru, protože šupiny omezují její hmat. Pomocí postranní čáry zjišťují tlak vody, tedy i jak rychle proudí voda nebo jak rychle plavou a jak jsou hluboko.

Podrobnější informace naleznete v článku Plíce. Plíce jsou vakovitý orgán s různě členitým vnitřním povrchem uložený v hrudní dutině. Při nádechu se objem hrudní dutiny zvětšuje, a tím i plic, zvětšuje, vzniká podtlak a vzduch proudí do plic. Při výdechu se objem dutiny zmenšuje, vzniká přetlak a vzduch proudí z plic ven. V plicích se kyslík vstřebává do krve (krev je okysličována) a krví je rozváděn do buněk po celém těle. Buňky kyslík spotřebovávají při buněčném dýchání a různými chemickými přeměnami vzniká oxid uhličitý. Ten je z těla dýchací soustavou vylučován mimo tělo. Každý obratlovec má dýchací soustavu přizpůsobenou tomu, kolik potřebuje, aby bylo do těla přiváděno kyslíku. Pokud se obratlovec pohybuje způsobem velmi náročným na kyslík a energii, vyvinuli se mu větší plíce, pokud se živočichovi stačí méně kyslíku, jeho plíce jsou menší.

• Ptáci mají nejvýkonnější dýchací soustavu ze všech obratlovců. Vzduch vdechnutý nozdrami na zobáku proudí do plic průdušnicí a průduškami, které se v plicích rozvětvují. Některé jejich větve procházejí plícemi a vstupují do vzdušných vaků, kterých je 5 párů. Hlavní funkcí vzdušných vaků je umožnit vydatné dýchání i při rychlém letu. V plicích zůstává jen část vdechnutého vzduchu, část prochází do vaků, odkud se při výdechu vrací do plic, kde probíhá výměna plynů. Objemově se mění jen málo. Mechaniku pohybu vzduchu zajišťuje svalovina trupu.[2]
• Ryby dýchají vnějšími žábrami. Do vnitřních žaber se vstřebává kyslík rozpuštěný ve vodě. Žábry jsou skryty skřelemi, které svým pohybem zajišťují neustálé proudění vody kolem vnitřních žaber.
• Obojživelníci v larválním stadiu dýchají žábrami, v dospělosti u většiny převažuje plicní dýchání.Ve všech stádiích je však mimořádný podíl kožního dýchání, které u našich žab přezimujících pod hladinou vod zajišťuje za minimální aktivity a nízkých teplot veškerou potřebu kyslíku. U některých obojživelníků plíce druhotně chybějí a veškerá potřeba kyslíku je kryta kožním dýcháním a přídatným dýcháním sliznicí ústní dutiny. V dýchacích cestách žab je umístěn dýchací orgán.[2]

Červené krvinky

Krev slouží k transportu (přesunu) látek, např.: kyslíku, oxidu uhličitého, hormonů a živin, po celém těle. Zároveň je to jediná tělní tekutina schopná srážet se, což je velice důležité pro obranu živočicha před nežádoucími organismy při různých zraněních a také tím většinou zabraňuje, aby živočich vykrvácel. Skládá se z tekutiny (krevní plazmy) a krevních buněk – červených a bílých krvinek – a z krevních destiček. V červených krvinkách je obsaženo červené krevní barvivo, které na sebe dobře váže kyslík. Oxid uhličitý se naopak dobře rozpouští v krevní tekutině. Krev protéká oběhovou soustavou.

Míza je průhledná trochu nažloutlá tekutina. Protéká mízními cévami oddělenými od cév vedoucích krev. V mízních cévách bývají mízní (lymfatické) uzliny. Míza slouží k odvádění nadbytečných tekutin a cizích částeček z tkání.

Tkáňový mok je tělní tekutina nacházející se mezi buňkami v tkáních, je to tedy tělní tekutina mimobuněčná mimocévní. Je neustále vytvářen při dějích v buňkách. Tkáňový mok je roztok vody sloužící k zásobování buněk živinami a k transportu odpadních látek.

• Ryby mají dvoudílné srdce (jednu předsíň a jednu komoru). Ze srdce ryb krev putuje do žaber, kde ve vlásečnicích pochytává kyslík z vody. Krev potom pokračuje dál do těla, a tam jsou kyslík a živiny vlásečnicemi rozváděn do buněk. Zpět do srdce pokračuje už jen odkysličená krev.
• Obojživelníci mají trojdílné srdce (dvě předsíně a jednu komoru). Ze srdce vedou cévy krev do zbytku těla, tam krev odevzdává kyslík buňkám. Pak odkysličená krev prochází srdeční komorou do plic, kde se na cestě smísí s krví odkysličenou. V plicích se krev znovu okysličí a s kyslíkem se vrací do srdce. V srdci plazů je komora rozdělena na dvě části.
• V těle plazů probíhá stejně jako u obojživelníků přeměna okysličené krve s odkysličenou. Dále pokračuje krev, která už je odkysličená, do plic, potom do předsíně srdce a znovu do těla.
• Savci mají čtyřdílné srdce (dvě komory a dvě předsíně). Ze srdce je krev hnána do plic, kde se okysličuje a okysličená krev pokračuje zpátky do srdce, kudy je rozváděna do těla. Po odkysličení se krev zase vrací zpět do srdce.

Tepny (arterie) jsou jedním z druhů krevních cév. Slouží k transportu krve směrem ze srdce. Většinou vedou okysličenou krev, výjimkou je jen malý (plicní) krevní oběh, kde tepny vedou ze srdce odkysličenou krev, ta se v plicích okysličuje a žíly pak sbírají okysličenou krev. Při každém úderu srdce jsou tepny vystavovány velkému tlaku, proto je tvoří třívrstevnaté stěny, aby tomuto tlaku odolaly. Zevní vrstva je vazivové konzistence (adventicie), střední (medie) je složená z hladkých svalových buněk (myocytů) a vnitřní vrstva (intima) pak obsahuje vazivovou tkáň a endotelové buňky, které vytvářejí vnitřní povrch cévy.

Žíly (vény) vedou odkysličenou krev z těla do srdce. Jedinou výjimkou je malý (plicní) krevní oběh, ve kterém vedou tepny odkysličenou krev ze srdce do plic, kde se okysličuje a žíly pak sbírají okysličenou krev do levé srdeční předsíně. Stěny žil jsou tenčí než stěny tepen, protože nemusejí odolávat tak velkému tlaku vznikajícímu údery srdce. V žilách se nacházejí zpětné chlopně zabraňující tomu, aby krev proudila opačným směrem, což by mohla způsobit gravitace. Jejich stěna je tvořená z hladké svalové tkáně.

Vlásečnice jsou tak nesmírně tenké cévy, že se do nich vejde napříč jen jedna červená krvinka. Jejich stěnu tvoří jen jedna endotelová vrstva buněk. Stěnami vlásečnic pronikají molekuly různých látek (kyslík a živiny) z oběhové soustavy do buněk nebo naopak z buněk do oběhové soustavy (oxid uhličitý a odpadní látky).

• Ledviny

Ledviny jsou párový vylučovací orgán umístěny pod stropem břišní dutiny v retroperitoneu (nejsou obaleny pobřišnicí). Mají oválný fazolovitý tvar, na povrchu jsou červenohnědé a hladké. Ledviny se skládají ze tří základních části: dřeně, kůry a pánvičky ledvinné. Uvnitř ledvin se nacházejí ledvinové váčky (nefrony), což jsou dutiny, do kterých jsou vedeny vlásečnice. Přes vlásečnice probíhá v ledvinových váčcích filtrování krve = odstraňování odpadních a škodlivých látek přes stěny vlásečnic z krve, a vzniká prvotní (primární) moč. Prvotní moči se za den vyrobí obrovské množství obsahující mnoho vody (u člověka vznikne i přes 150 litrů prvotní moči za den). Protože ale pevninští živočichové musí s vodou šetřit, probíhá v ledvinách ještě zpětné vstřebávání, při kterém se většina této moči vstřebá zpět do krve. Z ledvinových váčků vedou vývody moči spojující se v ledvinové pánvičce, kde se moč určená k vyloučení shromažďuje.

• Močovody

Močovody (uretery) jsou dvě trubice odvádějící moč z každé z ledvin, v nichž se moč vyrábí, do močového měchýře, kde bývá moč uskladňována. V močovodech se nacházejí jednosměrné chlopně zabraňující zpětnému toku moče do ledvin, pokud je měchýř plně naplněn.

• Močový měchýř

Močový měchýř (vesica urinaria) slouží k uskladňování moči, jež je do něj přiváděna dvěma močovody z ledvin. Má tvar hruškovitého vaku a je tvořen z hladké svaloviny. Močový měchýř je rozdělován na tři části: vrchol, tělo a krček. Když je močový měchýř prázdný, je jeho stěna velmi tlustá, ale přibýváním moči se natahuje a jeho stěna se zužuje. V močovém měchýři se moč nahromaďuje, a když se jí shromáždí dostatečné množství, povolí sval svírající otvor z močového měchýře do močové trubice (svěrač). Známý astronom Tycho Brahe kvůli prasknutí močového měchýře pověstně zemřel. To ale není z hlediska dnešní vědy možné, protože když tlak moči překročí jistou mez, dojde k povolení svěrače a k samovolnému úniku moči.

• Močová trubice

Močová trubice (urethra) je trubicovitý orgán odvádějící moč z močového měchýře mimo tělo. U dospělého muže dlouhá asi 20 cm a skládá se ze tří částí, a u dospělých žen je mnohem kratší. Slouží k odvádění moči z močového měchýře ven z těla.

Moč (urea) obsahuje vodu, odpadní a škodlivé (toxické) látky, v kterých je vždy vázán dusík kvůli uvolňování bílkovin z potravy. Je průhledná s různými odstíny žluté barvy. U člověka se odpadní látky vylučují močí ve formě močoviny, u plazů a ptáků ve formě kyseliny močové. Moč sama o sobě nezapáchá. Specifickou vůni způsobují bakterie, jež moč rozkládají. Teprve rozložení moči způsobuje její specifický zápach.

Nervová soustava (latinsky systema nervosum) se podílí na chodu organismu. Řídí totiž většinu funkcí důležitých pro život obratlovce a také zachycuje a zpracovává podněty působící na organismus a reaguje] na ně. Nervové řízení probíhá na rozdíl od hormonální řízení rychle (okamžité reakce) a krátkodobě. Existují různé druhy nervových soustav, všichni obratlovci však mají nervovou soustavu trubicovitou. Nervová soustava se rozděluje na dvě základní části: centrální nervovou soustavu a obvodové nervy (periferní nervovou soustavu). Centrální nervovou soustavu tvoří mozek a páteřní mícha. Základní stavební jednotkou nervové soustavy je nervová buňka, které se také říká neuron.

• Nervová buňka

Neuron

Nervová buňka (neboli neuron) je základní stavební jednotkou nervové soustavy. Neuron se skládá ze dvou částí: těla a výběžků. V těle nervové buňky je uloženo jádro, které je velké a kulovité nebo oválné a bývá v něm ještě malé jadérko. Výběžky nervové buňky se rozdělují na dva druhy, podle toho, kam vedou informace: dostředivé (dendrity) a odstředivé (axony). Dostředivé výběžky vedou informace do jádra buňky, obvykle jich bývá víc a jsou hodně rozvětvené. Také se jim říká výběžky přijímající podněty. Odstředivé výběžky jsou výrazně delší. Nervová buňka mívá jen jednu odstředivou buňku. Neurony mají ve skutečnosti šedou barvu a buňky omotávající odstředivý výběžek jsou bílé. Nervové buňky jsou specializované na přenos elektrických impulsů. Princip spočívá v tom, že každá buňka je obalena plazmatickou membránou, skrz niž dokáží elektrické impulsy projít. Každá buňka rozhoduje o tom, zda informaci pošle dál nebo ne. Neurony jsou pospojovány výběžky do řady za sebou a tyto řady tvoří obrovskou síť.

Mozek (encephalon) je řídící orgán nervové soustavy. Může se nacházet v dutině lebeční, kde ho lebka chrání před poškozením. Mozek řídí a kontroluje tělesné funkce jako je činnost srdce, trávení, schopnost pohybu, řeči, ale i samotného myšlení či vnímání emocí. Společně s míchou je mozek součástí centrální nervové soustavy. Základním prvkem, ze kterého se skládá mozek, je nervová buňka (neuron). Mozek se skládá ze tří základních částí: přední, střední a zadní mozek, jež se rozdělují ještě na další části.

Přední mozek (prosencephalon) se dělí ještě na koncový mozek (telencephalon) a mezimozek (diencephalon).

• Koncový mozek, jenž se také nazývá telencephalon, je Nejstarší část koncového mozku tvoří čichový mozek. Koncový mozek zpracovává vnější podněty – čichové, chuťové, zrakové a sluchové. Řídí úmyslné pohyby a řeč, provádí myšlenkové činnosti a iniciuje podmíněné reflexy.
• Mezimozek (diencephalon) je evolučně mladší část předního mozku. Jsou v něm centra pro city (emoce) a také centra hladu, strachu a agrese (útočnosti).

Střední mozek (mesencephalon) zajišťuje souhru očí a pohyb hlavy za zvukem. Procházejí jím zprávy ze zrakového a sluchového ústrojí. Je součástí mozkového kmene. Končí zde část zrakového a sluchového nervu, začínají zde okohybné nervy.

Zadní mozek je s výjimkou evolučně mladšího mozečku nejstarší částí mozku. Dělí se na mozeček a prodlouženou míchu.

• Mozeček (cerebellum) slouží k udržování rovnováhy a řízení přesnosti pohybů.
• Prodloužená mícha (medulla oblongata) zajišťuje řízení činnosti srdce, cév, dýchacích pohybů, polykání a sání.

Soustava žláz s vnitřní sekrecí neboli endokrimní systém je jedním ze systému podílejících se na chodu organismu. Probíhá pomocí chemických látek – hormonů -, jež vznikají ve specializovaných orgánech – žlázách s vnitřní sekrecí (vyměšováním). Tyto žlázy posílají hormony do vnitřního prostoru organismu, konkrétně do krve. Krev hormony rozvádí po celém těle. Na rozdíl od nervového řízení nervového řízení funguje hormonální řízení pomalu a dlouhodobě.