Выделение у животных
Как животные избавляются от лишней воды, солей и ядов: от пульсирующего пузырька у инфузории до почек с нефронами у позвоночных.
аудио-обзор «Выделение у животных»17:52- Зачем организму «канализация»
- Трубочки беспозвоночных: от червей до насекомых
- Почки позвоночных и «сухие» отходы
Инфузория размером с точку, рак с клешнями, муравей и лягушка выглядят совсем по-разному. Но у каждого внутри работает своя «канализация». Что будет, если её не построить, и почему у рыбы и лягушки почки теряют много воды, а у ящерицы и птицы обходятся почти без лишних потерь?
Объяснить, что такое выделение и гомеостаз и зачем организму выводить отходы
Назвать орган выделения у каждой группы животных, от простейших до млекопитающих, и найти его на рисунке
Сравнить туловищные и тазовые почки и сопоставить группу животных с азотистым отходом (аммиак, мочевина, мочевая кислота)
Зачем организму «канализация»
Представь квартиру. Мусор вовремя не вынесли, кран потёк, батареи то жарят, то холодные. Жить можно, но плохо. Живая клетка и целый организм устроены так же: внутри должно быть всё ровно, как в хорошо налаженной квартире. Воды не больше и не меньше нормы, соли в меру, ядов нет. Эту «ровность» биологи называют гомеостазом.
Способность биологической системы сохранять постоянство состава и свойств внутренней среды благодаря скоординированной работе всех органов и систем органов.
Аналогия. Термостат в квартире. Снаружи то мороз, то жара, а батарея то добавляет тепла, то убавляет, и в комнате всё время примерно одинаково. Организм — такая же «умная квартира»: разные органы вместе держат внутреннюю среду ровной. Оговорка: в организме нет одного «пульта». Постоянство держится работой всех органов сразу.
Зацепка. В слове ГомеоСТАЗ спрятано «стоять»: внутренняя среда «стоит на месте», не гуляет.
Внутри организма постоянно образуются отходы, а с пищей и водой попадает лишнее. Чтобы гомеостаз не сломался, всё это надо убрать. Для этого нужно выделение.
Совокупность процессов, обеспечивающих выведение из организма излишков воды, продуктов обмена, солей и ядовитых веществ, которые попали в организм или образовались в нём.
Аналогия. Вынос мусора и слив лишней воды из ванны. Ванну нельзя ни переполнить, ни осушить досуха: выпускать надо только лишнее. Оговорка: организм выводит не всё подряд, а именно излишки и отходы.
Зацепка (опорное число). Четыре «груза» на вынос: вода, продукты обмена, соли, яды.
Начнём с самых простых. У одноклеточных (простейших) выделять можно всей поверхностью тела. У пресноводных и некоторых морских видов есть ещё сократительные вакуоли. Это пузырёк, который набирает лишнюю жидкость и выталкивает её наружу, как маленький насос.
У губок и кишечнополостных специализированных органов выделения нет. Продукты распада удаляются через все клетки тела. Тело у них устроено просто, так что лишнее выходит прямо через клетки.
Берём инфузорию-туфельку. Она одноклеточная, значит, лишнее выводится через поверхность тела. У неё есть и сократительная вакуоль.
Берём губку. Специальных органов нет, продукты распада удаляются через все клетки тела.
Берём кишечнополостное. Ответ такой же, как у губки: органов выделения нет.
Вывод: чем проще организм, тем проще выделение. Дальше появятся трубочки, а потом почки.
У какой из групп есть сократительные вакуоли: у губок или у пресноводных простейших? И есть ли у губок специальные органы выделения?
показать
У какой из групп есть сократительные вакуоли: у губок или у пресноводных простейших? И есть ли у губок специальные органы выделения?
Сократительные вакуоли есть у пресноводных (и некоторых морских) простейших. У губок специализированных органов выделения нет: продукты распада удаляются через все клетки тела.
Что представляет собой гомеостаз организма?
Трубочки беспозвоночных: от червей до насекомых
Когда животное усложняется, клеток «по краю» уже не хватает и появляются специальные трубочки. Общая идея у всех одна: собрать лишнее внутри тела и вывести наружу. Отличается в основном то, где собирают и куда открывается выход. Идём по порядку, от плоских червей к насекомым.
Плоские черви. Внутри тела они собирают лишнее «ловушками» с ресничками, а наружу выводят по разветвлённым канальцам.
Органы выделения плоских червей, представленные системой разветвлённых канальцев — тонких извилистых трубочек, один конец которых представлен пламенной клеткой с пучком ресничек и находится в теле червя, а другой открывается на боковой поверхности его тела выделительной порой.
Аналогия. Ветвистая сеть водосточных труб, а на каждом «входе» стоит маленький факел с трепещущим пучком ресничек. Реснички гонят жидкость вглубь трубочки, а по ней она выходит наружу через пору. Оговорка: пламенная клетка называется так за мерцание ресничек, настоящего огня там нет.
Зацепка. ПРОТОнефридии — «первые», у самых простых червей, плоских. Слово «пламенная» напомнит про клетку на входе трубочки.
Кольчатые черви. Тело у них поделено на членики, и в каждом членике свой «мини-туалет».
Неветвящиеся выделительные трубочки кольчатых червей, располагающиеся парами в каждом сегменте (членике), открывающиеся в полость тела особыми воронками и изливающиеся наружу через выделительную пору на боковой поверхности тела соседнего членика.
Аналогия. Дом-секционник: в каждой секции своя воронка над раковиной, свой сток и общая улица снаружи. Лишнее из полости тела втягивается воронкой и выливается наружу через пору в соседнем членике. Оговорка: труба идёт из одного членика в соседний, а не остаётся в своём.
Зацепка (правило самопроверки). Метанефридии: не ветвятся (одна прямая трубочка), идут парами в каждом членике, начинаются воронкой. Ветвистый и с пламенем — это протонефридии, у плоских.
Ракообразные. Выделительная система рака собрана в голове, у основания усиков.
Органы выделения ракообразных, расположенные в передней части головогруди, состоящие из мешка, извитого канальца и мочевого пузыря, открывающиеся наружу у основания длинных усиков.
Аналогия. Небольшой очистной блок в «кабине» животного: мешок собирает лишнее, извитая трубка проводит его дальше, пузырь копит, а «слив» находится у основания усов. Оговорка: слово «зелёные» здесь просто название, и вода из них не зелёная.
Зацепка. Зелёные железы находятся у основания усиков. Усы рака и слив рядом: пара усов, пара желёз.
Насекомые и паукообразные. Здесь устроено интересно. Трубочки не открываются наружу сами, а выливаются в кишечник.
Органы выделения насекомых и пауков, представляющие собой слепо замкнутые с одного конца трубочки, расположенные в полости тела и омываемые гемолимфой, а другим концом открывающиеся в кишечник на границе средней и задней кишки.
Аналогия. Соломинки, опущенные в кастрюлю с бульоном. Закрытый конец купается в гемолимфе и вытягивает из неё лишнее, а открытый выпускает всё в общую трубу — кишечник. Оговорка: соломинки не пьют, отходы просачиваются внутрь трубочек сами.
Зацепка (правило самопроверки). Мальпигиевы сосуды: один конец закрыт, другой открыт в кишечник, на границе средней и задней кишки. Спросят «куда открываются?», отвечай: в кишечник.
Моллюски. У них одна или две почки с выводными каналами.
| Группа | Орган | Как начинается | Куда выходит |
|---|---|---|---|
Плоские черви | Протонефридии | Пламенная клетка с ресничками | Выделительная пора на боку |
Кольчатые черви | Метанефридии | Воронка в полости тела | Пора соседнего членика |
Ракообразные | Зелёные железы | Мешок | У основания усиков |
Насекомые и пауки | Мальпигиевы сосуды | Слепой конец в гемолимфе | В кишечник |
Мальпигиевы сосуды выводят отходы прямо наружу, как протонефридии.
Мальпигиевы сосуды открываются в кишечник на границе средней и задней кишки. Наружу через пору выходят протонефридии плоских червей.
Пара зелёных желёз, метанефридии в каждом членике, мальпигиевы сосуды. Кому какое: раку, дождевому червю, муравью?
показать
Пара зелёных желёз, метанефридии в каждом членике, мальпигиевы сосуды. Кому какое: раку, дождевому червю, муравью?
Раку зелёные железы, дождевому червю метанефридии, муравью мальпигиевы сосуды.
Каким образом осуществляется выделение продуктов обмена и избытка воды у пресноводных простейших?
Почки позвоночных и «сухие» отходы
У позвоночных выделение устроено по-другому: появляются почки, а в них крошечные фильтры. Каждый такой фильтр называется нефроном.
Элемент сложного строения почки позвоночных животных, тесно связанный с кровеносными сосудами, благодаря работе которого очищается кровь и образуется моча.
Аналогия. Крошечная очистная станция рядом с водопроводом: вода (кровь) идёт по трубе, фильтр вытягивает из неё лишнее, и это лишнее уходит в отдельный слив. Из отходов получается моча, а кровь остаётся чистой. Оговорка: нефрон не выбрасывает всю воду подряд, отходы уходят, а нужное остаётся.
Зацепка. НЕФРОН — почечный «фильтр»: кровь очищается, моча образуется. Два действия — и тесная связь с сосудами.
Почки бывают двух типов. Это как два поколения фильтров: первое теряет много воды, второе бережёт её.
Почки рыб и земноводных, в процессе работы которых животные теряют относительно много воды.
Аналогия. Старый кран с подтекающим краном: работает, но вода уходит в слив в большом количестве. Оговорка: это не «плохие» почки, просто у рыб и земноводных вода вокруг или рядом, и терять её не так страшно.
Зацепка. Первые (первичные) почки у первых позвоночных, рыб и земноводных. Вода уходит щедро.
Почки взрослых пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, имеющие более сложное строение и обеспечивающие выведение продуктов обмена при значительно меньших потерях жидкости.
Аналогия. Современный кран-экономайзер: работу выполняет, а воду бережёт. Строение сложнее, но и потери жидкости значительно меньше.
Зацепка. Вторичные — второе поколение: пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие. Больше сложности, меньше потерь.
| Признак | Туловищные (первичные) | Тазовые (вторичные) |
|---|---|---|
У кого | Рыбы и земноводные | Взрослые пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие |
Строение | Проще | Сложнее |
Потеря воды | Относительно много | Значительно меньше |
Ещё органы | Мочеточники | Мочеточники, у большинства мочевой пузырь, кроме птиц |
У всех позвоночных, у которых есть тазовые почки, есть мочевой пузырь.
Мочевой пузырь есть у большинства пресмыкающихся и млекопитающих. У птиц его нет.
Кроме воды, отходы бывают разной «сухости». Главный азотистый отход у разных групп разный: у пресноводных рыб — аммиак; у морских рыб, земноводных, млекопитающих — мочевина; у пресмыкающихся и птиц — мочевая кислота.
Аналогия. Аммиак, мочевина и мочевая кислота — как три «упаковки» отхода. Аммиак ближе всего к воде, а мочевая кислота ближе всего к сухому остатку. Оговорка: это упрощённая картинка, а в учебнике перечислено только, у кого какой отход.
Зацепка (порядок). Слова идут по нарастающей: аммиак, мочевина, мочевая кислота. Пресноводные рыбы, затем морские рыбы, земноводные, млекопитающие, а последними пресмыкающиеся и птицы.
Дана пресноводная рыба. Смотрим в список: у пресноводных рыб аммиак.
Дана лягушка (земноводное). У земноводных мочевина.
Дана курица (птица). У птиц мочевая кислота.
Проверка: рыба и лягушка живут с туловищными почками, у птицы тазовые почки.
У кого почки тазовые: у щуки, у лягушки или у ящерицы? И что у неё за отход?
показать
У кого почки тазовые: у щуки, у лягушки или у ящерицы? И что у неё за отход?
Тазовые почки у ящерицы (пресмыкающееся). Основной азотистый отход у пресмыкающихся мочевая кислота. У щуки и лягушки почки туловищные.
Где ещё выделяют
У пресмыкающихся, птиц и млекопитающих есть парные тазовые почки и мочеточники. У некоторых млекопитающих в выделении участвуют ещё и потовые железы кожи.
Чем представлены органы выделения у моллюсков?
Если не выводить лишнее, гомеостаз сломается: воды станет слишком много, а соли и яды будут копиться. Поэтому у каждой группы есть свой орган выделения: сократительная вакуоль у простейших, протонефридии у плоских червей, метанефридии у кольчатых, зелёные железы у ракообразных, мальпигиевы сосуды у насекомых и почки у позвоночных. А разница между рыбой или лягушкой и ящерицей или птицей в почках: у рыб и земноводных туловищные (первичные) почки, при работе которых теряется относительно много воды, а у взрослых пресмыкающихся, птиц и млекопитающих тазовые (вторичные) почки, которые устроены сложнее и выводят продукты обмена при значительно меньших потерях жидкости.
Гомеостаз — постоянство внутренней среды; выделение выводит излишки воды, продукты обмена, соли и яды.
У простейших лишнее выводят через поверхность и сократительные вакуоли, у губок и кишечнополостных специальных органов нет.
Плоские черви — протонефридии, кольчатые — метанефридии, ракообразные — зелёные железы, насекомые и пауки — мальпигиевы сосуды.
У позвоночных почки состоят из нефронов, которые очищают кровь и образуют мочу.
Туловищные почки у рыб и земноводных (воды теряется много), тазовые у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих (воды теряется значительно меньше).
Способность биологической системы сохранять постоянство состава и свойств внутренней среды благодаря скоординированной работе всех органов и систем органов.
Совокупность процессов, обеспечивающих выведение из организма излишков воды, продуктов обмена, солей и ядовитых веществ, которые попали в организм или образовались в нём.
Органы выделения плоских червей, представленные системой разветвлённых канальцев — тонких извилистых трубочек, один конец которых представлен пламенной клеткой с пучком ресничек и находится в теле червя, а другой открывается на боковой поверхности его тела выделительной порой.
Неветвящиеся выделительные трубочки кольчатых червей, располагающиеся парами в каждом сегменте (членике), открывающиеся в полость тела особыми воронками и изливающиеся наружу через выделительную пору на боковой поверхности тела соседнего членика.
Органы выделения ракообразных, расположенные в передней части головогруди, состоящие из мешка, извитого канальца и мочевого пузыря, открывающиеся наружу у основания длинных усиков.
Органы выделения насекомых и пауков, представляющие собой слепо замкнутые с одного конца трубочки, расположенные в полости тела и омываемые гемолимфой, а другим концом открывающиеся в кишечник на границе средней и задней кишки.
Элемент сложного строения почки позвоночных животных, тесно связанный с кровеносными сосудами, благодаря работе которого очищается кровь и образуется моча.
Почки рыб и земноводных, в процессе работы которых животные теряют относительно много воды.
Почки взрослых пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, имеющие более сложное строение и обеспечивающие выведение продуктов обмена при значительно меньших потерях жидкости.
- Простейшие
поверхность тела и сократительные вакуоли
- Губки, кишечнополостные
органов нет, выделяют все клетки тела
- Плоские черви
протонефридии с пламенными клетками
- Кольчатые черви
метанефридии, по паре в членике
- Ракообразные
зелёные железы у основания усиков
- Насекомые, пауки
мальпигиевы сосуды в кишечник
- Моллюски
одна или две почки
- Позвоночные
почки, мочеточники
| Признак | Туловищные | Тазовые |
|---|---|---|
Кто | Рыбы, земноводные | Пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие |
Строение | Проще | Сложнее |
Вода | Теряют много | Теряют значительно меньше |
Другое | Мочеточники | Мочеточники, пузырь (кроме птиц) |
- Пресноводные рыбы
аммиак
- Морские рыбы, земноводные, млекопитающие
мочевина
- Пресмыкающиеся, птицы
мочевая кислота
У птиц, в отличие от большинства пресмыкающихся и млекопитающих, нет мочевого пузыря.
Название «зелёные железы» — просто название органа выделения ракообразных, а находится он у основания длинных усиков.
Способность биологической системы сохранять постоянство состава и свойств внутренней среды называется _____.
гомеостазом
Инфузория-туфелька помещена в аквариум с пресной водой. Каким образом её организм справляется с постоянным поступлением избытка воды из окружающей среды?
Инфографика
Слайды
Конспектвесь параграф сжатым текстом — для повторения перед контрольнойпоказать целикомсвернуть
Выделение у животных: Комплексное учебное пособие
Данное пособие систематизирует информацию о процессах выделения в животном мире, рассматривает эволюцию выделительных систем от простейших до млекопитающих и объясняет механизмы поддержания гомеостаза.
1. Ключевые концепции и значение выделения
Выделение — это совокупность процессов, обеспечивающих выведение из организма излишков воды, солей, ядовитых веществ и продуктов обмена веществ, образующихся в ходе жизнедеятельности (аммиак, мочевина, мочевая кислота).
Роль систем органов в удалении веществ
В очистке организма участвуют несколько систем:
- Пищеварительная система: удаление непереваренных остатков пищи.
- Дыхательная система: выведение углекислого газа.
- Выделительная система и покровы тела: выведение продуктов распада, образующихся в клетках в результате обмена веществ.
Гомеостаз
Гомеостаз — это способность биологической системы сохранять постоянство состава и свойств своей внутренней среды. Это достигается благодаря скоординированной работе всех органов. Органы выделения играют в этом ключевую роль, регулируя содержание воды и концентрацию различных веществ.
2. Эволюция выделительных органов
В процессе эволюции органы выделения постепенно усложнялись, адаптируясь к условиям обитания животных.
Сравнительная таблица органов выделения
Группа животных · Органы выделения · Особенности строения и работы
- Простейшие — Вся поверхность тела, сократительные вакуоли; Вакуоли ритмически сокращаются, выталкивая излишки воды и продукты обмена наружу.
- Губки и кишечнополостные — Специализированных органов нет; В удалении продуктов распада участвуют все клетки тела.
- Плоские черви — Протонефридии; Система разветвленных канальцев. Имеют «пламенные клетки» с пучком ресничек.
- Кольчатые черви — Метанефридии; Неветвящиеся трубочки, расположенные парами в каждом сегменте. Открываются в полость тела воронками.
- Ракообразные — Зелёные железы; Пара желез в передней части головогруди; состоят из мешка, извитого канальца и мочевого пузыря.
- Насекомые и пауки — Мальпигиевы сосуды; Трубочки, открывающиеся в кишечник. Обеспечивают обратное всасывание воды (экономия влаги).
- Моллюски — Почки (одна или две); Имеют выводные каналы, открывающиеся наружу самостоятельными отверстиями.
- Позвоночные — Парные почки; Состоят из нефронов. Моча по мочеточникам стекает в мочевой пузырь или клоаку.
3. Особенности выделения у позвоночных
Строение почек позвоночных напрямую зависит от среды обитания и эволюционного этапа развития группы.
- Рыбы и земноводные: Обладают туловищными (первичными) почками. В процессе работы они теряют много воды, что не критично в водной среде. Конечный продукт обмена: у пресноводных рыб — аммиак, у морских рыб и земноводных — мочевина.
- Пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие: Обладают тазовыми (вторичными) почками. Имеют более сложное строение, эффективно экономят воду.
- Птицы и рептилии: Выделяют мочевую кислоту (труднорастворимую) при минимальных потерях воды.
- Млекопитающие: Выделяют мочевину в больших объемах жидкости. Также задействуют кожу (потовые железы) для выделения пота.
4. Практикум: Краткие вопросы
- Дайте определение гомеостазу.
- Какие специфические продукты распада образуются в результате обмена веществ в клетках? (Назовите минимум три).
- Как происходит выделение у пресноводных простейших?
- В чем заключается главное отличие метанефридиев от протонефридиев?
- Где расположены выделительные отверстия у ракообразных?
- Какое приспособление помогает наземным членистоногим (насекомым) экономить влагу?
- Почему у большинства птиц отсутствует мочевой пузырь?
- Как называется структурно-функциональный элемент почки позвоночных?
5. Темы для углубленного изучения (Эссе)
- «Эволюционный переход от первичных почек к вторичным: причины и следствия»: Проанализируйте, как изменение среды обитания (выход на сушу) повлияло на усложнение выделительной системы позвоночных и характер выводимых продуктов обмена.
- «Механизмы экономии воды у наземных животных»: Сравните работу мальпигиевых сосудов насекомых и тазовых почек млекопитающих. Как эти органы позволяют выживать в условиях дефицита влаги?
- «Многофункциональность кожного покрова»: Рассмотрите роль кожи и потовых желез в процессе выделения и поддержания гомеостаза у млекопитающих.
6. Глоссарий важных терминов
- Аммиак — легкорастворимый, высокотоксичный продукт белкового обмена у пресноводных рыб.
- Зелёные железы — парные органы выделения ракообразных, расположенные в головогруди.
- Клоака — расширенная часть задней кишки у некоторых позвоночных, куда впадают мочеточники.
- Мальпигиевы сосуды — выделительные трубочки у насекомых и пауков, открывающиеся в кишечник.
- Метанефридии — органы выделения кольчатых червей в виде неветвящихся трубочек с воронками.
- Мочевина — продукт обмена веществ у морских рыб, земноводных и млекопитающих.
- Мочевая кислота — труднорастворимый продукт обмена у птиц и рептилий, выделяемый при минимальных потерях воды.
- Нефрон — микроскопическая единица строения почки позвоночных, осуществляющая очистку крови.
- Пламенная клетка — специализированная клетка с пучком ресничек в начале выделительных трубочек плоских червей.
- Протонефридии — первая специализированная выделительная система, появившаяся у плоских червей.
- Сократительная вакуоль — органоид простейших для удаления излишков воды и продуктов метаболизма.
Таблица понятийтермин, определение и пример в одном местепоказать целикомсвернуть
| Термин | Определение | Пример |
|---|---|---|
| Гомеостаз | Способность биологической системы сохранять постоянство состава и свойств внутренней среды благодаря скоординированной работе всех органов и систем органов. | Сохранение постоянства внутренней среды организма животных |
| Выделение | Совокупность процессов, обеспечивающих выведение из организма излишков воды, продуктов обмена, солей и ядовитых веществ, которые попали в организм или образовались в нём. | Удаление излишков воды и продуктов распада из организма |
| Сократительные вакуоли | Органоиды выделения пресноводных и некоторых морских простейших, предназначенные для удаления излишков воды. | Инфузории |
| Протонефридии | Выделительная система в виде ветвящихся канальцев — тонких извилистых трубочек, заканчивающихся пламенными клетками. | Плоские черви |
| Метанефридии | Неветвящиеся выделительные трубочки, располагающиеся парами в каждом сегменте и открывающиеся в полость тела особыми воронками. | Кольчатые черви |
| Зелёные железы | Парные органы выделения, состоящие из мешка, извитого канальца и мочевого пузыря, открывающиеся у основания длинных усиков. | Ракообразные (рак) |
| Мальпигиевы сосуды | Органы выделения в виде трубочек, один конец которых слепо замкнут и омывается гемолимфой, а другой открывается в кишечник. | Насекомые и пауки |
| Почки | Парные органы выделения позвоночных животных и моллюсков, очищающие кровь от продуктов распада и образующие мочу. | Моллюски, позвоночные животные |
| Нефрон | Многочисленные элементарные структурно-функциональные единицы почек, тесно связанные с кровеносными сосудами. | Элементы почек ящерицы, кролика, человека |
| Туловищные (первичные) почки | Тип почек, при работе которых животные теряют довольно много воды. | Рыбы и земноводные |
| Тазовые (вторичные) почки | Тип почек более сложного строения, выделяющих значительно меньший объём жидкости. | Пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие |
| Аммиак | Легкорастворимый продукт белкового обмена. | Пресноводные рыбы |
| Мочевина | Продукт белкового обмена, растворимый в воде. | Морские рыбы, земноводные, млекопитающие |
| Мочевая кислота | Труднорастворимый продукт белкового обмена, выделяющийся при минимальных потерях жидкости. | Птицы и рептилии |