Виділення, його значення для організму тварин

Тема

2 ПРОЦЕСИ ЖИТТЄДІЯЛЬНОСТІ ТВАРИН

& 36. Виділення, його значення для організму тварин

1. Які речовини необхідно виділяти з організму? Під час метаболізму (обміну речовин) утворюються речовини, накопичення яких може зашкодити організму. Вони виділяються назовні завдяки видільній системі. Ця система є настільки важливою, що з’являється в організмів раніше за транспортну, а в більш складних тварин (хребетні) є тісно з нею пов’язаною.

У процесі розпаду складних молекул утворюються дуже токсичні сполуки, що містять Нітроген.

Тварини, для яких не дуже важливо економити воду, виділяють їх у розчиненому вигляді (аміак, сечовина). Ті ж, які живуть у посушливих умовах, виділяють їх у вигляді кристалів (сечова кислота). У дрібних водних тварин виділення токсичних речовин може здійснюватися безпосередньо через покриви. У великих тварин – мешканців водойм – цей процес частково відбувається через органи газообміну – зябра (рис. 35.2, с. 140).

2. Спеціалізовані органи виділення безхребетних. Порівнюючи різних представників сучасних груп, можна виокремити етапи вдосконалення видільної системи, які певного мірою відповідають

етапам їх еволюції. Різні групи тварин незалежно одна від одної проходили через однакові етапи будови їх видільної системи.

У плоских червів і деяких інших груп безхребетних видільна система представлена протонефридіями (рис. 36.1). Це система розгалужених канальців, на кінцях яких містяться особливі мерехтливі клітини. Саме вони відфільтровують продукти обміну.

У кожної мерехтливої клітини в порожнину канальця спрямована одна або декілька війок. Завдяки руху цих війок рідина, яку відфільтрували мерехтливі клітини, рухається до видільного отвору. Ця речовина містить багато потрібних організму сполук. Тому, коли вона проходить канальцями, крізь їх стінки поглинаються назад потрібні сполуки. Не потрібні організмові речовини, а також надлишки води виводяться через видільні отвори в зовнішнє середовище.

У більшості кільчастих червів органами виділення є метанефридії (рис. 36.2). Це наступний етап удосконалення видільної системи, видозміна протонефридіїв. Метанефридії – парні органи, на кінцях канальців яких містяться мерехтливі лійки. Лійка відкривається в порожнину одного сегмента, а її вивідний отвір знаходиться на поверхні сусіднього сегмента.

Рис. 36.1. Протонефридії плоских червів

Органи виділення молюсків і деяких членистоногих є похідними від метанефридіїв. У молюсків трубчасті структури целомодукти поєднують порожнину тіла із зовнішнім середовищем. Целомодукти виводять речовини з навколосердцевої сумки в мантійну порожнину.

Органи виділення ракоподібних – це антенальні, або зелені, залози (рис. 36.3), видозмінені целомодукти. Це парні органи, що містяться в головному відділі. їх вивідні отвори, що відкриваються біля основи вусиків, складаються з кінцевого замкнутого мішечка, у який фільтруються продукти обміну, і канальця із залозистими стінками, у якому здійснюється зворотне всмоктування потрібних речовин. У деяких павукоподібних подібні за будовою органи містяться в головогрудях.

Для комах, що пристосувалися до життя в посушливих умовах наземного середовища, важливим завданням є економія води. Продукти виділення комах – кристали сечової кислоти. Це майже нерозчинна речовина, і для її виведення потрібно витратити зовсім мало води. Основні органи виділення комах (і деяких павукоподібних) – мальпігієві судини (рис. 36.4). Це – сліпі вирости на межі середньої й задньої кишки. Вони розташовані в порожнині тіла й крізь їх стінку здійснюється фільтрація рідини, що рухається в транспортній системі. Зворотне всмоктування води проходить як крізь стінки мальпігієвих судин, так і в задній кишці, куди потрапляють продукти обміну.

3. Нирки хребетних. Органами виділення хребетних є нирки (рис. 36.5). Кожен такий орган – це скупчення видозмінених целомодуктів, які називаються нефронами. Капіляри (кровоносні судини) утворюють клубочок у капсулі нефрона. Продукти обміну відфільтровуються із крові в капсулу. Так утворюється первинна сеча. Коли первинна сеча проходить канальцями нефрона, з неї всмоктуються вода й інші потрібні організму речовини. Унаслідок цього процесу утворюється вторинна сеча. Через збірні трубки вторинна сеча потрапляє в порожнину нирки, а потім – у сечовід (рис. 36.6). У рептилій і птахів продуктом виділення є сечова кислота, а в ссавців – сечовина.

Рис. 36.2. Метанефридії кільчастих червів

Рис. 36.3. Антенальні залози річкового рака

Рис. 36.4. Мальпігієві судини комахи

Рис. 36.5. Зріз нирки ссавця й окремий нефрон

Рис. 36.6. Сечовивідна система ссавця (на прикладі людини)

Видільна система призначена для виведення з організму тварин продуктів обміну (у першу чергу нітрогенвмісних), надмірна кількість яких може бути шкідливою. У різних груп тварин виникали структури, що відфільтровували речовини із порожнини тіла або крові. Відфільтрована цими структурами рідина проходить вивідними канальцями, де відбувається зворотне всмоктування потрібних організму речовин і води. Після цього рідина, що містить небажані речовини, виводиться назовні.

Видільна система; протонефридії; метанефридії; целомодукти; антенальні, або зелені, залози; мальпігієві судини; нирки хребетних; нефрони.

1. Чому в кишковопорожнинних немає видільної системи?

2. Які системи органів також можуть брати участь у процесах виділення?

3. Чому водні тварини виділяють нітрогенвмісні продукти обміну у вигляді аміаку, а більшість наземних – у вигляді сечової кислоти?

4. Побудуйте схему сечовивідних шляхів ссавців. Зробіть припущення, чому вона більш складна, ніж у більшості безхребетних.

4. Економія води. Виділення продуктів обміну речовин тісно пов’язане з підтриманням певної кількості води в організмі. Річ утім, що на виведення відходів потрібно витрачати воду. Залежно від того, у якому вигляді вони виводять Нітроген, тварини розподіляються на три групи.

Кісткові риби й різноманітні водні безхребетні можуть не економити воду. Вони виводять Нітроген у вигляді аміаку, причому не лише із сечею, але й через зябра. Але аміак у великій кількості стає отруйним, і такі організми мають перебувати у водному середовищі, щоб віддавати назовні цей продукт обміну речовин.

Хрящові риби, амфібії, водяні черепахи та переважна більшість ссавців (у тому числі й людина) виводять Нітроген у вигляді сечовини. Сечовина відносно нешкідлива та легко розчиняється у воді. Тваринам тієї групи, до якої належить і людина, доводиться витрачати велику кількість води, щоб вивести сечовину з організму.

Найекономніше витрачають воду комахи, більшість рептилій, птахи, а також кенгурові щури (рис. 36.7). Вони перетворюють сполуки Нітрогену, на сечову кислоту – майже нерозчинну речовину. Сеча цих тварин – кристали сечової кислоти з мінімальною кількістю води (рис. 36.8).

5. Нирки накопичення. Деякі речовини, що утворюються під час обміну речовин, не можуть бути виведені з організму ні через видільну систему, ні через допоміжні системи (дихальну, покриви тощо). Такі речовини можуть накопичуватися в різних тканинах або органах, які називають нирками накопичення. Прикладами їх є жирове тіло в комах, печінкові вирости у мокриць тощо.

Добре розвинені нирки накопичення в близьких родичів хребетних – покривників (рис. 17.4, с. 69). Ці тварини ведуть сидячий спосіб життя та мають досить просту будову. Свою назву вони отримали за щільні покриви тіла, які складаються з подібної до целюлози речовини. Саме покриви відіграють роль нирок накопичення.

Рис. 36.7. Американський кенгуровий щур – ссавець, що виводить сполуки Нітрогену у вигляді сечової кислоти, як рептилії та птахи

Рис. 36.8. Цей автомобіль забруднили птахи. Але чому плями – білі? Тому що це пташина сеча – кашка з кристалів сечової кислоти.