Что такое выделительная система животных

Выделение

Эволюция выделительной системы

В процессе эволюции продукты выделения и механизмы их выведения из организма сильно изменялись. С усложнением организации и переходом в новые среды обитания наряду с кожей и почками появлялись и другие органы выделения или выделительную функцию начинали вторично выполнять уже имеющиеся органы. Выделительные процессы у животных связаны с активизацией их обмена веществ, а также гораздо более сложными процессами жизнедеятельности.

Простейшие освобождаются путём диффузии их через мембрану. Для удаления излишка воды простейшие имеют сократительные вакуоли. Губки и кишечнополостные — продукты обмена удаляют тоже путём диффузии. Первые выделительные органы самого простого строения появляются у плоских червей и немертин. Они носят название протонефридиев, или пламенные клетки. У кольчатых червей в каждом сегменте тела имеется по паре специализированных выделительных органов — метанефридиев. Органами выделения ракообразных являются зелёные железы, расположенные у основания антенн. Моча накапливается в мочевом пузыре, а затем изливается наружу. У насекомых имеются мальпигиевы трубочки, открывающиеся в пищеварительный тракт. Выделительная система у всех позвоночных в основных чертах одинакова: она состоит из почечных телец — нефронов, с помощью которых из крови удаляются продукты метаболизма. У птиц и млекопитающих в процессе эволюции выработалась почка третьего типа — метанефрос, канальцы которой имеют два сильно извитых участка (как у человека) и длинную петлю Генле. В длинных участках почечного канальца происходит обратное всасывание воды, что позволяет животным успешно приспособиться к жизни на суше и экономно расходовать воду.

Таким образом, в различных группах живых организмов можно наблюдать различные органы выделения, адаптирующие данные организмы к выбранной ими среде обитания. Различное строение органов выделения ведёт к появлению различий в количестве и виде выделяемых продуктов обмена веществ. Наиболее общими продуктами выделения для всех организмов являются аммиак, мочевина и мочевая кислота. Далеко не все продукты обмена выводятся из организма. Многие из них являются полезными и входят в состав клеток этого организма.

Пути выделения продуктов обмена веществ

В результате обмена веществ образуются более простые конечные продукты: вода, углекислый газ, мочевина, мочевая кислота и др. они, а также избыток минеральных солей удаляются из организма. Углекислый газ и некоторое количество воды в виде пара выводится через лёгкие. Основное количество воды (около 2 литров) с растворёнными в ней мочевиной, хлористым натрием и другими неорганическими солями выводится через почки и в меньшем количестве через потовые железы кожи. Функцию выделения до некоторой степени выполняет и печень. Соли тяжёлых металлов (меди, свинца), которые случайно попали с пищей в кишечник и являются сильными ядами, а также продукты гниения всасываются из кишечника в кровь и поступают в печень. Здесь они обезвреживаются — соединяются с органическими веществами, теряя при этом токсичность и способность всасываться в кровь, — и с желчью выводятся через кишечник, лёгких и кожи из организма удаляются конечные продукты диссимиляции, вредные вещества, избыток воды и неорганических веществ и поддерживается постоянство внутренней среды.

Органы выделения

Образующиеся в процессе обмена вещества вредные продукты распада (аммиак, мочевая кислота, мочевина и др.) должны быть удалены из организма. Это необходимое условие жизнедеятельности, поскольку накопление их вызывает самоотравление организма и гибель. В выведении ненужных организму веществ участвуют многие органы. Все нерастворимые в воде и, следовательно, не всасывающиеся в кишечнике вещества выводятся с калом. Углекислый газ, вода (частично), удаляются через лёгкие, а вода, соли, некоторые органические соединения — с потом через кожу. Однако большая часть продуктов распада выделяется в составе мочи через мочевыделительную систему. У высших позвоночных животных и у человека выделительная система состоит из двух почек с их выводными протоками — мочеточниками, мочевого пузыря и мочеиспускательного канала, по которому моча выводится наружу при сокращении мускулатуры стенок мочевого пузыря.

Почки — главный орган выделения, так как в них происходит процесс образования мочи.

Строение и работа почек

Почки — парный орган бобовидной формы — расположены на внутренней поверхности задней стенки брюшной полости на уровне поясницы. К почкам подходят почечные артерии и нервы, а отходят от них мочеточники и вены. Вещество почки состоит из двух слоёв: наружный (корковый) более тёмный, и внутренний (мозговой) светлый.

Мозговое вещество представлено многочисленными извитыми канальцами, идущими от капсул нефронов и возвращающимися в кору почек. Светлый внутренний слой состоит из собирательных трубок, образующих пирамидки, обращённые вершинами внутрь и заканчивающиеся отверстиями. По извитым почечным канальцами, густо оплетёнными капиллярами, из капсулы проходит первичная моча. Из первичной мочи в капилляры возвращается (реабсорбируется) часть воды, глюкоза. Оставшаяся более концентрированная вторичная моча поступает в пирамидки.

Почечная лоханка имеет форму воронки, широкой стороной обращённой к пирамидкам, узкой — к воротам почки. К ней примыкают две большие чаши. По трубочкам пирамидок, через сосочки, вторичная моча просачивается сначала в малые чашечки (их 8-9 штук), затем в две большие чашечки, а из них в почечную лоханку, где собирается и проводится в мочеточник.

Ворота почки — вогнутая сторона почки, от которой отходит мочеточник. Здесь же в почку входит почечная артерия и отсюда же выходит почечная вена. По мочеточнику вторичная моча постоянно стекает в мочевой пузырь. По почечной артерии непрерывно приносится кровь, подлежащая очистке от конечных продуктов жизнедеятельности. После прохождения через сосудистую систему почки кровь из артериальной становится венозной и выносится в почечную вену.

Мочеточники. Парные трубки 30–35 см длиной, состоят из гладкой мускулатуры, выстланы эпителием, снаружи покрыты соединительной тканью. Соединяют почечную лоханку с мочевым пузырём.

Мочевой пузырь. Мешок, стенки которого состоят из гладкой мускулатуры, выстланной переходным эпителием. У мочевого пузыря выделяют верхушку, тело и дно. В области дна к нему под острым углом подходят мочеточники. От дна же — шейки — начинается мочеиспускательный канал. Стенка мочевого пузыря состоит из трёх слоёв: слизистой оболочки, мышечного слоя и соединительнотканной оболочки. Слизистая оболочка выстлана переходным эпителием, способным собираться в складки и растягиваться. В области шейки мочевого пузыря имеется сфинктер (мышечный сжиматель). Функция мочевого пузыря заключается в накапливании мочи и при сокращении стенок выделять мочу наружу через (3 — 3,5 часа).

Мочеиспускательный канал. Трубка, стенки которой состоят из гладкой мускулатуры, выстланной эпителием (многорядным и цилиндрическим). У выходного отверстия канала имеется сфинктер. Выводит мочу во внешнюю среду.

Каждая почка состоит из огромного количества (около миллиона) сложных образований — нефронов. Нефрон — функциональная единица почки. Капсулы расположены в корковом слое почки, тогда как канальцы — преимущественно в мозговом. Капсула нефрона напоминает шар, верхняя часть которого вдавлена в нижнюю, так что между его стенками образуется щель — полость капсулы.

От неё отходит тоненькая и длинная извитая трубочка — каналец. Стенки канальца, как и каждая из двух стенок капсулы, образованы одним слоем эпителиальных клеток.

Почечная артерия, войдя в почку, делится на большое количество веточек. Тонкий сосуд, называющийся переносящей артерией, заходит во вдавленную часть капсулы, образуя там клубочек капилляров. Капилляры собираются в сосуд, который выходит из капсулы, — выносящую артерию. Последняя подходит к извилистому канальцу и снова распадается на капилляры, оплетающие его. Эти капилляры собираются в вены, которые, сливаясь, образуют почечную вену и выносят кровь из почки.

Нефроны

Структурно-функциональной единицей почки является нефрон, который состоит из капсулы клубочка, имеющей форму двустенного бокала, и канальцев. Капсула охватывает клубочковую капиллярную сеть, в результате формируется почечное (мальпигиево) тельце.

Капсула клубочка продолжается в проксимальный извитый каналец. За ним следует петля нефрона, состоящая из нисходящей и восходящей частей. Петля нефрона переходит в дистальный извитый каналец, впадающий в собирательную трубочку. Собирательные трубочки продолжаются в сосочковые протоки. На всём протяжении канальцы нефрона окружены прилегающими к ним кровеносными капиллярами.

Образование мочи

Моча образуется в почках из крови, которой почки хорошо снабжаются. В основе мочеобразования лежат два процесса — фильтрация и реабсорбция.

Фильтрация происходит в капсулах. Диаметр приносящей артерии больше, чем выносящей, поэтому давление крови в капиллярах клубочка достаточно высокое (70–80 мм рт.ст.). благодаря такому высокому давлению плазма крови вместе с растворёнными в ней неорганическими и органическими веществами проталкивается сквозь тонкую стенку капилляра и внутреннюю стенку капсулы. При этом профильтровываются все вещества с относительно малым диаметром молекул. Вещества с крупными молекулами (белки), а также форменные элементы крови остаются в крови. Таким образом, в результате фильтрации образуется первичная моча, в состав которой входят все компоненты плазмы крови (соли, аминокислоты, глюкоза и другие вещества) за исключением белков и жиров. Концентрация этих веществ в первичной моче такая же, как ив плазме крови.

Образовавшаяся в результате фильтрации в капсулах первичная моча поступает в канальцы. По мере её прохождения по канальцам эпителиальные клетки их стенок отбирают обратно, возвращают в кровь значительное количество воды и необходимые организму вещества. Этот процесс называется реабсорбцией. В отличие от фильтрации он протекает за счёт активной деятельности клеток канальцевого эпителия с затратами энергии и поглощением кислорода. Некоторые вещества (глюкоза, аминокислоты) реабсорбируют полностью, так что во вторичной моче, которая поступает в мочевой пузырь, их нет. Другие вещества (минеральные соли) всасываются из канальцев в кровь в необходимых организму количествах, а остальное количество выводится наружу.

Большая суммарная поверхность почечных канальцев (до 40–50 м 2 ) и активная деятельность их клеток способствуют тому, что из 150 литров суточной первичной мочи образуется только 1,5–2,0 литра вторичной (конечной). У человека за час образуется до 7200 мл первичной мочи, а выделяется 60–120 мл вторичной. Это значит, что 98–99% её всасывается обратно. Вторичная моча отличается от первичной отсутствием сахара, аминокислот и повышенной концентрацией мочевины (почти в 70 раз).

Непрерывно образующаяся моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь (резервуар мочи), из которого по мочеиспускательному каналу периодически выводится из организма.

Регуляция деятельности почек

Деятельность почек, как и деятельность других выделительных систем, регулируется нервной системой и железами внутренней секреции — главным образом.

гипофизом. Прекращение работы почек неминуемо ведёт к смерти, наступающей в результате отравления организма вредными продуктами обмена веществ.

Функции почек

Почки являются основным органом выделения. Они выполняют в организме множество различных функций.

Выделение у растений

Растения, в отличие от животных, выделяют лишь небольшие количества азотистых продуктов, которые выводятся в виде аммиака путём диффузии. Водные растения выделяют продукты метаболизма путём диффузии в окружающую среду. Наземные же растения накапливают ненужные вещества (соли и органические вещества — кислоты) в листьях — и освобождаются от них при листопаде или же накапливают их в стеблях и листьях, которые осенью отмирают. За счёт изменения тургорного давления в клетках растения могут переносить даже значительные сдвиги в осмотической концентрации окружающей жидкости до тех пор, пока она остаётся ниже осмотической концентрации внутри клеток. Если же концентрация растворённых веществ в окружающей жидкости выше, чем внутри клеток, то происходит плазмолиз и гибель клеток.

Источник

Выделение у животных. 6-й класс

Класс: 6

Презентация к уроку

Средства обучения: Таблицы по строению органов выделения животных и человека; Демонстрационный материал по зоологии; Карточки для групповой работы; мультимедийный проектор; CD – интерактивное наглядное пособие “Общая биология. Эволюция систем органов”; Презентация. Видеофрагмента из CD диска Биология. 5–9 класс. Живой организм часть2. “Выделение веществ у амебы”; Учебник Живой организм 6 класс А.А.Плешакова и Н.И.Сонина.

Тип урока: комбинированный

Формы работы: Групповая.

1. Актуализация знаний учащихся.

Значение процесса выделения в живом организме. (Рассказ учителя.)

Учитель: Между любым живым организмом и внешней средой постоянно осуществляются процессы обмена веществами и энергией. В процессе обмена организм получает воду и вещества, необходимые для построения и обновления структурных элементов клеток и тканей, а так же в нем образуются продукты распада, которые могут быть вредны для организма, поэтому их необходимо удалить.

Таким образом, процессы выделения заключаются в удалении из организма соединений, образующихся при обмене веществ.

В этом процессе выделения задействованы не только специализированные органоиды простейших, но и целые органы и системы органов хордовых животных.

Вопрос учащимся: Можно ли процесс выделения назвать одним из важнейших процессов жизнедеятельности, защитой от вредного воздействия ядовитых веществ? Ответы учеников.

Учитель: Тема нашего урока “Выделение у животных”.

Ученики записывают тему урока в тетради и определение процесса выделения и выделительная система. Показ Слайда 3 презентации.

Выделение – это выведение из организма конечных продуктов обмена веществ, избытка воды, солей, ядов, образовавшихся в организме или поступивших с пищей.

Выделительная система – это совокупность органов, выводящих из организма во внешнюю среду избыток воды, конечные продукты обмена веществ, соли и ядовитые вещества, поступившие в организм или образовавшиеся в нём.

Выделительные процессы являются непременной частью обмена веществ. Они направлены на поддержание постоянства внутренней среды организма.

У животных различных систематических групп процессы выделения из организма продуктов обмена происходят различно.

2. Особенности выделения у животных. (Групповая работа учащихся по изучению особенностей выделения у различных групп животных). Ученики работают с каточками – заданиям по инструкции. Затем представители каждой группы рассказывают, выделяя основное.

2.1. Особенности выделения в организме беспозвоночных животных. (Выступление групп № 1, № 2, № 3, № 4 с демонстрацией слайдов презентации № 4, 5, 6, 7, 8; видеофрагмента из CD диска Биология. 5–9 класс. Живой организм часть 2. “Выделение веществ у амебы”; демонстрация систем органов выделения из интерактивного наглядного пособия Общая биология “Эволюция систем органов”).

Карточка для группы № 1. (Демонстрация слайда презентации № 4 и 5; видеофрагмента из CD диска Биология. 5-й класс. Живой организм часть 2. “Выделение веществ у амебы”).

Одноклеточные организмы удаляют продукты жизнедеятельности через поверхность тела. Так, простейшие освобождаются от продуктов метаболизма путём диффузии их через мембрану. Внутри клетки простейшего концентрация солей выше, чем в окружающей среде, и по законам физики вода постоянно в ходе диффузии просачивается через клеточную мембрану внутрь. Для поддержания гомеостаза, т.е. постоянства химического состава внутренней среды организма у простейшего имеется сократительная вакуоль, которая удаляет излишки воды. Если организм пресноводного простейшего лишить этого приспособления, он погибнет, его просто может разорвать избытком воды.

Таким образом, сократительные вакуоли регулируют осмотическое давление (концентрацию растворённых в воде веществ) в клетке. Сократительные вакуоли простейших за 0,5 часа могут вывести наружу количество воды равное объему тела. Организм человека такое количество воды выводит приблизительно за три недели.

Осморегуляция – удаление из клетки или организма излишнего количества воды.
Диффузия – распространение вещества из зоны большей концентрации в зону с меньшей концентрации.
Осмос – движение растворителя (воды) из зоны большей концентрации в зону меньшей концентрации через проницаемую мембрану.

Кишечноподостные и губки не имеют специализированных органов или систем выделения. Удаление продуктов обмена у них осуществляется всеми клетками тела путем диффузии прямо в воду окружающей среды.

Карточка для группы № 2. (Демонстрация слайда презентации № 6. )

Выделительная система впервые появляется у плоских червей. У них основная масса отходов метаболизма переходит в сильно разветвленный кишечник и выводится из организма через ротовое отверстие. Однако, некоторая их часть поступает в систему канальцев, выполняющих выделительную функцию. Эти канальцы называются протонефридиями.

Каждый протонефридий состоит из множества ветвящихся канальцев, заканчивающихся крупными клетками с множеством ресничек, способствующих току жидкости от клеток в канальцы. Эти клетки называют пламенными или звездчатыми. Канальцы сливаются в один или два крупных канала, открывающиеся наружу выделительными порами.

Они в основном регулируют содержание воды в организме, продукты обмена веществ выводятся путём диффузии через кожу или выстилку пищеварительной полости.

Карточка для группы № 3. (Демонстрация слайда презентации № 7.)

У плоских червей органами выделения являются протонефридии, либо видоизмененные кожные железы. Два выделительных канала тянущихся вдоль тела и начинающихся железистой (секреторной) клеткой в области пищевода. Два канала открываются на головном конце тела.

У кольчатых червей органом выделения служат метанефридии, которые представляют собой покрытую ресничками воронку, которая соединена с длинными канальцами, открывающимися наружу выделительными порами. Биением ресничек продукты обмена удаляются из организма, а вода и глюкоза всасываются в капилляры, оплетающие нефридий. У дождевого червя имеется пара нефридиев в каждом сегменте, у других представителей их меньше.

У некоторых кольчатых червей есть хлорагогенные клетки, которые фагоцитируют твердые частицы отходов и откладывают их в коже как пигмент.

У моллюсков выделительная система представлена одной или двумя почками, проводящими канальцами и выделительными порами. Почка связана с кровеносной системой, поглощая из крови конечные продукты распада.

Карточка для группы № 4. (Демонстрация слайда презентации № 8.)

Механизмы выделения у членистоногих весьма разнообразны. Это связанно с тем, что членистоногие освоили самые разнообразные места обитания – от морских до наземных.

У многих ракообразных существуют специализированные органы выделения – зеленые железы, находящиеся у основания антенн.

Они представляют собой кольцевой мешочек с зеленоватой железистой камерой и каналом, идущий в мочевой пузырь. Моча накапливается и изливается наружу.

У паукообразных имеются мальпигиевые сосуды и специальные железы, открывающиеся в онсновании 1 и 3 пар ходильных ног. Две трубочки, которые одним концом слепо заканчиваются в полости тела, где в них всасывается из крови (гемолимфа) конечные продукты обмена.другим концом они впадают в кишечник на границе средней и задней кишки. Это проводит к большой экономии воды.

У насекомых существуют специализированные органы выделения – мальпигиевы сосуды, которые были открыты и изучены итальянским ученым – исследователем М.Мальпиги. Они представляют собой слепо оканчивающиеся канальцы, расположенные в полости брюшка. Путем диффузии или активного переноса продукты обмена попадают в трубочки, а затем в пищеварительный тракт. Вода всасывается, а основной продукт – мочевая кислота осаждается и выделяется в виде сухой пасты, таким образом, организм насекомого сберегает воду. Содержимое канальцев выводится в прямую кишку, где смешивается с непереваренными частицами пищи и удаляется наружу. Жировое тело насекомого, которое извлекает из крови вредные вещества, накапливает их и запасает жир. У водных насекомых мальпигиевые сосуды регулируют осмос.

Некоторые животные способны откладывать вредные вещества в покрове тела и вместе с ними сбрасывать его во время линьки.

После выступлений 1, 2, 3, 4 групп. Ученики оформляют таблицу: “Строение выделительной системы животных” в тетради. (Демонстрация систем органов выделения беспозвоночных животных из интерактивного наглядного пособия Общая биология “Эволюция систем органов”).

Особенности выделения в организме позвоночных животных.

(Выступление групп № 5, № 6, № 7 с демонстрацией слайдов № 10 и 11 и интерактивного наглядного пособия Общая биология “Эволюция систем органов”.)

Учитель: Выделительная система позвоночных характеризуется дальнейшим усложнением от рыб до млекопитающих. Увеличение сложности строения почек было связано с заселением суши.

Карточка для группы № 5. Показ Слайда 10 и таблицы позвоночных животных.

Выделительная система позвоночных представлена парными почками, которые выделяют из крови жидкие продукты жизнедеятельности, когда она доходит через них по капиллярам. От каждой почки отходит по мочеточнику, которые открываются в мочевой пузырь. Из мочевого пузыря продукты обмена удаляются через мочеиспускательный канал. Почки состоит из сети многочисленных почечных канальцев, пронизанных густой сетью капилляров. За счет диффузии жидкие продукты жизнедеятельности из крови поступают в почки.

Выделительная система рыб представлена двумя лентовидными красно – бурыми туловищными почками, расположенными в полости тела между плавательным пузырем и позвоночником, от которых отходят два мочеточника. Кровь приносит продукты распада и по мочеточникам моча стекает в мочевой пузырь, а из него удаляется наружу через особое отверстие позади анального.

Карточка для группы № 6. Показ Слайда 10 и таблицы позвоночных животных.

Выделительная система земноводных и пресмыкающихся практически одинакова.

У земноводных туловищные почки расположены в полости тела по бокам позвоночника. Лягушка может терять ежесуточно с мочой и кожей до 1/3 массы тела.

У пресмыкающихся – в области тазовых костей, расположены тазовые почки. Клубочки почек не велики и отфильтровывают воды из крови меньше. Выделяемые почками из крови вещества по мочеточникам поступают в клоаку – расширенную часть задней кишки, а из нее в мочевой пузырь. После наполнения мочевого пузыря моча поступает в клоаку и удаляется наружу.

В данном случае мочевой пузырь может служить резервуаром воды, что очень важно в наземных условиях обитания.

Карточка для группы № 7. Показ Слайда 10 и таблицы позвоночных животных.

Тазовые почки птиц довольно крупные, это связано с более интенсивным обменом веществ, от них так же отходят два мочеточника, открывающиеся в клоаку. Из клоаки часть воды, содержащейся в моче, впитывается обратно. Моча у птиц не водянистая, а имеет вид жидкой белой кашицы. Концентрация мочи высокая, т.к. обмен веществ у птиц усиленный. Мочевого пузыря у птиц нет. Моча в органах выделения не накапливается, а практически сразу выводится наружу. Это приспособление для облегчения полетного веса птиц. Наличие клоаки у птиц является свидетельством родства их с пресмыкающимися.

У млекопитающих тазовые почки служат главным органом выделения. Они имеют бобовидную форму и расположены в поясничной области по бокам от позвоночника. Почки способствуют поддержанию водно-солевого и кислотно-щелочного равновесия. Из почек по двум мочеточникам моча стекает в мочевой пузырь, из которого по мочеиспускательному каналу удаляется наружу. Кроме того, у млекопитающих продукты обмена могут выделяться через кожу (потовые железы) и другие органы.

Пот – лишенная запаха водянистая жидкость, содержит соли натрия и мочевину. Неприятный запах может приобретаться позже за счет деятельности бактерий. У человека в сутки пота выделяется чуть меньше 1 л., а при жаре – 12 л. (до 4л. в час). При выделении пота организмом тепловая энергия расходуется на его испарение в окружающую среду и тело охлаждается.

После выступлений 5,6,7 групп. Ученики продолжают оформлять таблицу: “Строение выделительной системы животных” в тетради. (Демонстрация систем органов выделения беспозвоночных животных из интерактивного наглядного пособия Общая биология “Эволюция систем органов”.)

Учитель: Таким образом, эволюция выделительной системы шла по пути создания специализированных органов, обеспечивающих удаление из организма ненужных, вредных веществ, которые образуются в процессе жизнедеятельности.

3. Закрепление знаний учащихся.

4. Домашнее задание: стр.80–81 и ответить на вопросы на стр. 85 “Проверь свои знания”.

Источник