Органы выделения

Сегодня мы познакомимся   с выделительной  системой животных  в процессе эволюционного развития.

 Вы уже знаете, что между любым живым организмом и внешней средой постоянно осуществляются процесс  обмена  веществ  и энергии. В процессе обмена  веществ организм постоянно получает  кислород, воду и питательные вещества, необходимые для построения  клеток и тканей, а так же в организме образуются продукты распада, которые могут быть вредны для организма, поэтому их очень важно  удалять. Для этой цели у животных сформировался процесс выделения.  

Выделение - это процесс освобождения организма от конечных продуктов распада.

 

У разных организмов   выделение  происходит по-разному. Процессе выделения обеспечивают и  специализированные органоиды простейших  организмов и целые органы и системы органов хордовых животных. Для того, чтобы понять как осуществляется этот очень важный процесс выделения,  рассмотрим основные понятия данной темы.

Осморегуляция - это удаление из организма излишней  воды.

Диффузия - это переход вещества из зоны большей концентрации в область  меньшей концентрации.

Осмос – это движение воды из зоны большей концентрации в зону меньшей концентрации через проницаемую мембрану.

Гомеостаз означает постоянство внутренней среды. Рассмотрим, как решается вопрос об удалении продуктов распада у животных разных систематических групп.

Одноклеточные организмы удаляют продукты жизнедеятельности через всю поверхность тела. Так, простейшие освобождаются от продуктов распада  диффузией их через мембрану. Внутри клетки амебы концентрация солей  всегда выше, чем в окружающей водной среде. А по законам физики вода постоянно в ходе диффузии проходит через клеточную мембрану внутрь организма. Для поддержания гомеостаза, у большинства простейших организмов имеется сократительная вакуоль, которая удаляет излишки воды. Если организм амебы  лишить этого приспособления, она погибнет, ее просто может разорвать избытком воды.

Таким образом, сократительные вакуоли регулируют осмотическое давление у амебы, ннфузории-туфельки, эвглены и других простейших организмов. Сократительные вакуоли простейших за полчаса  выводят наружу количество воды равное объему тела.  Для сравнения организм человека такое количество воды выводит приблизительно за три недели.

Кишечнополостные и губки не имеют  органов или систем выделения. Но у них нет и сократительных вакуолей. Удаление продуктов обмена  у всех кишечнополостных осуществляется всеми клетками тела путем диффузии прямо в воду окружающей среды.

Выделительная система в процессе эволюции  впервые появляется у плоских червей. У них основная масса продуктов жизнедеятельности переходит в сильно разветвленный кишечник и выводится из организма через ротовое отверстие.  Малая часть ненужных организму веществ поступает в систему канальцев, которые выполняют выделительную функцию. Эти канальцы называются у плоских червей  протонефридиями.

Все протонефридии состоят из ветвящихся канальцев.  Канальцы заканчивающихся крупными клетками с множеством ресничек, способствующих току жидкости внутри организма. Канальцы сливаются в один крупный канал, открывающийся наружу выделительными порами.

У кольчатых червей органы выделения представлены извитыми трубочками, через которые жидкие и вредные вещества удаляются из организма. Извитые трубочки начинаются воронками с ресничками.  Наружу трубочки открываются на брюшной стороне червя.    У дождевого червя имеется пара извитых трубочек в каждом сегменте.

Интересно, что у некоторых кольчатых червей есть особые клетки, которые собирают твердые частицы отходов жизнедеятельности и откладывают их в коже как пигмент.

У моллюсков выделительная система по сравнению с кольчатыми червями усложняется.  Впервые появляются почки, которые соединяются с проводящими канальцами и выделительными порами.

У брюхоногих моллюсков только одна почка, она сообщается с околосердечной сумкой, и открывается в мантийную полость.

У головоногих моллюсков органами выделения являются парные почки, которые в виде мешков неправильной формы лежат в полости тела. Их рыхлая ткань тесно окружает сосуды. Открываются почки с одной стороны в полость тела, а с другой в мантийную полость.

Чем сложнее устроен организм, тем совершенней у него выделительная система.  Механизм  работы выделительной системы у членистоногих  разнообразный. Это связанно с тем, что членистоногие освоили  разнообразные ниши, и населяют водную, наземно-воздушную и почвенную среду обитания.

У многих ракообразных существуют специализированные органы выделения  зеленые железы, находящиеся на головогруди  рядом с усиками.

Зеленые железы  имеют отверстие, через которые продукты распада удаляются из организма.

У паукообразных и насекомых появляются мальпигиевы  сосуды.  Открыл эти органы выделения Марчелло Мальпиги - выдающийся итальянский ученый. Это открытие в зоологии получило его имя.

 Мальпигиевы сосуды, слепые трубчатые, иногда ветвящиеся, выросты кишечника.  Они выполняют функции выделения и осморегуляции - выводят из организма избыток воды.  У пауков всего 1 пара  мальпигиевых сосудов, а у кузнечика 120 пар.  У насекомых, живущих в водной среде, а также у поедающих сочную  пищу  их 150 пар. Примечательно, что у тли мальпигиевых сосудов  вообще нет.

У насекомых есть своеобразный орган выделения - жировое тело. Жировое тело насекомого извлекает из крови вредные вещества, накапливает их в течение жизни.

Выделительная система у всех позвоночных в основном одинаковая: она состоит из почек, мочеточников и мочевого пузыря.

У рыб почки являются парными органами и тянутся  вдоль  тела, плотно прилегая к позвоночнику, над плавательным пузырем.

Почки у рыб выполняют  функцию освобождения организма от ядов и поддерживают  равновесие  внутренней среды. Удивительна дополнительная функция почек у колюшки, строящей для нереста гнездо из водных растений. Перед нерестом почки у колюшки увеличиваются и в них вырабатывается большое количество слизи, которая в воде быстро затвердевает и скрепляет гнездо для мальков.

Выделительная система земноводных подобна выделительной системе рыб. У лягушек голая кожа не препятствует проникновению воды внутрь организма, поэтому в нем постоянно накапливается избыток воды. Эту лишнюю воду выводят большие туловищные почки. От почек по мочеточникам моча выводится в клоаку.

 Зеленая жаба и саламандра, живущие в пустыне, приспособились экономить воду. Вредные вещества  у них накапливаются в мочевом пузыре в виде твердых кристаллов и растворяются, когда животное попадает в воду. Выведение из организма большого количества воды грозит жизни животного.

У пресмыкающихся, в связи с жизнью в наземно- воздушной среде возникла потребностью экономить воду. Поэтому в выделительной системе пресмыкающихся произошли существенные изменения. Туловищные почки заменились тазовыми  почками. Такие почки  лучше выполняют функцию выведения вредных веществ из организма. Они вырабатывают мочу, пропуская через почки кровь. Моча по мочеточникам попадает в мочевой пузырь и через клоаку выделяется в окружающую среду.

У морских черепах,  вынужденных использовать соленую воду для питья, образовались особые железы, выводящие избыток солей из организма. У черепах они располагаются в орбите глаз. Секрет солевых желез  черепах - это раствор поваренной соли  по концентрации в два раза превышающий соленость воды в океане. Морские черепахи действительно «плачут», освобождаясь от избытка солей. Морские игуаны питаются  богатыми солью морскими водорослями. У этих рептилий  образовались дополнительные органы выделения. Это  особые железы, протоки которых открываются в носовую полость.

У птиц и млекопитающих в процессе эволюции выработалась почка третьего типа. Такие почки имеют длинные канальцы, где происходит обратное всасывание.

У птиц к  выделительной системе относятся парные почки и мочеточники. Почечных лоханок и мочевого пузыря у птиц нет. Почки лежат справа и слева от позвоночника. От каждой из них вдоль позвоночника  отходят тонкие трубочки-мочеточники, впадающие в прямую кишку и клоаку. Моча в клоаке и прямой кишке обезвоживается и смешивается с калом. Вся кровь в теле птицы  постепенно проходит через почки, состоящие из почечных клубочков. В почках происходит не простая фильтрация, а очень сложная и важная для организма работа.

Кроме этого  у птиц, токсические вещества выделяются в желудок и кишечник, откуда затем выбрасываются с пометом. Органами выделения млекопитающих служат бобовидные почки, лежащие в брюшной полости  ближе к позвоночнику. От почек тянутся мочеточники, которые открываются в мочевой пузырь. Накапливающаяся в нем моча выделяется наружу.

У всех организмов почки регулируют количество воды в организме и выводят из него токсичные продукты обмена веществ.

Особенности в строении выделительной системы разных животных позволили  успешно приспособиться к жизни  в разных условиях,  экономно расходовать воду, выводить продукты распада.