Полости тела и транспорт: от диффузии до кровообращения
Сопоставим полости тела и системы транспорта, а затем разберём, почему «замкнутая» и «незамкнутая» — не оценка качества животного.
Федеральная программа · углублённый уровень · 8 класс
Животные
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Транспорт у губок и стрекающих
- Первичная и вторичная полости тела, функции
- Гемоцель и редукция целома
- Возникновение и функции кровеносных систем
- Замкнутая и незамкнутая системы
- Сердце и кровообращение позвоночных
- Связь размеров тела, диффузии и транспорта
Как это устроено
У маленьких и тонких животных короткие расстояния позволяют доставлять часть веществ диффузией или движением воды через тело; губки используют ток воды, а полость стрекающих помогает распределять пищу. С увеличением размеров и усложнением тканей простая наружная диффузия может стать недостаточной, но тип транспортной системы зависит от эволюционной истории и образа жизни. Нельзя утверждать, что у губок и гидры «нет транспорта вообще».
Первичную полость отличают от типичного целома по эмбриологическому происхождению и выстилке; гемоцель — особая система полостей, характерная для многих животных с открытой кровеносной системой. Школьная формула «у всех червей есть одинаковая полость» неверна: плоские черви, нематоды и кольчатые устроены по-разному. Полости могут поддерживать форму, давать пространство органам и участвовать в транспорте, но сочетание функций меняется между группами.
В замкнутой системе кровь остаётся внутри связанных сосудов и обменивается веществами через капиллярные стенки. В незамкнутой системе гемолимфа или другая жидкость выходит в полости и омывает органы. Нельзя считать любую открытость «неэффективностью»: у насекомых газообмен в основном обеспечивают трахеи, поэтому гемолимфа не обязана нести основную нагрузку по переносу O₂. У головоногих моллюсков, в отличие от многих других моллюсков, система замкнутая.
У рыб обычно один основной круг кровообращения через жабры и ткани, у наземных позвоночных схемы кровообращения менялись в связи с воздушным дыханием. Но нельзя изображать современных амфибий или рептилий прямыми предками современных млекопитающих. Разделение потоков крови связано с конкретным строением сердца и сосудов; школьная схема камерности упрощает разнообразие внутри групп. Разбирать её следует вместе с направлением крови и местом газообмена.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Диффузия
Самопроизвольное перемещение частиц из области более высокой концентрации в область более низкой концентрации вследствие теплового движения.
Пример: Кислород может диффундировать через тонкую поверхность небольшого животного.
- Внутренний транспорт
Перенос веществ и газов между частями тела с помощью движущейся жидкости, клеток, полостей или специализированных сосудов.
Пример: У позвоночного кровь переносит кислород от органов дыхания к тканям.
- Первичная полость тела
Полость между стенкой тела и кишечником, не полностью выстланная мезодермальным эпителием по принятой эмбриологической схеме.
Пример: У многих круглых червей жидкость первичной полости участвует в поддержании формы и переносе веществ.
- Целом
Вторичная полость тела, в типичном случае выстланная мезодермальным эпителием; её конкретное строение сильно меняется между группами.
Пример: У кольчатых червей целомические полости связаны с сегментами тела.
- Гемоцель
Система полостей, в которой циркулирует гемолимфа у многих животных с открытой кровеносной системой; она может возникать при преобразовании исходных полостей.
Пример: У насекомого гемолимфа движется в полостях тела и через сердце.
- Гемолимфа
Циркулирующая жидкость многих членистоногих и некоторых моллюсков с открытой системой, выполняющая транспортные и защитные функции; у большинства насекомых кислород переносится главным образом трахеями.
Пример: У жука гемолимфа переносит питательные вещества, но его трахейная система доставляет большую часть кислорода напрямую к тканям.
- Кровеносная система
Совокупность органа или структур, движущих циркулирующую жидкость, и её путей, обеспечивающих транспорт веществ в организме.
Пример: У дождевого червя сосуды соединены и кровь остаётся в их просвете в пределах замкнутой системы.
- Замкнутая кровеносная система
Система, в которой циркулирующая кровь в норме движется по связанным сосудам, обмениваясь веществами с тканями через их стенки и промежуточную жидкость.
Пример: У позвоночных сердце нагнетает кровь в артерии, капилляры и вены.
- Незамкнутая кровеносная система
Система, в которой циркулирующая жидкость часть пути проходит вне непрерывной сети сосудов в полостях, омывая органы.
Пример: У многих членистоногих гемолимфа выходит из сосудистых путей в гемоцель.
- Сердце
Сократительная структура, создающая движение циркулирующей жидкости; камерность, положение и детали работы различаются между группами.
Пример: У рыб сердце направляет кровь к жабрам, а у млекопитающих разделяет лёгочный и системный потоки.
- Капилляр
Мелкий сосуд замкнутой системы, стенка которого позволяет обмен веществами между кровью и окружающими тканями через промежуточную среду.
Пример: В капиллярах жабр рыбы кровь обменивается газами с водой через дыхательную поверхность.
- Круг кровообращения
Путь крови от сердца через определённую область сосудов и обратно к сердцу в конкретном плане строения позвоночного.
Пример: У млекопитающего лёгочный и системный круги последовательно обеспечивают газообмен и снабжение органов.
Пример по шагам
Ученик пишет: «У насекомых гемолимфа переносит весь кислород, поэтому их система хуже замкнутой». Найдите две ошибки.
- У большинства насекомых трахеи доставляют кислород к тканям, а гемолимфа не главный переносчик O₂.
- «Хуже» без указания функции и условий — оценка, а не научное сравнение.
- Открытая система переносит другие вещества и согласована с трахейным дыханием конкретной группы.
Вывод: Систему транспорта оценивают по её реальным функциям и связям с дыханием, а не по одному ярлыку.
Практическая работа
Сравнение транспорта на схемах четырёх групп
- По проверенным схемам губки, дождевого червя, насекомого и рыбы отметьте путь кислорода и путь питательных веществ отдельно.
- Подпишите полости и сосуды лишь там, где они есть в данной группе, и объясните роль диффузии на конечном участке обмена.
- Составьте таблицу: среда обитания, дыхательная структура, циркулирующая жидкость и её реальная функция.
Что можно заключить: Сравнение путей вещества показывает, почему дыхание и кровообращение надо изучать вместе.
Безопасность: Работайте с готовыми схемами и препаратами; не проводите вскрытий и опытов, вредящих живым животным.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.