Выделение: вакуоли, канальцы, мальпигиевы сосуды и почки
Разберём, какие вещества организм выводит после обмена и почему выделительная система зависит от среды, группы и способа экономить воду.
Федеральная программа · базовый уровень · 8 класс
Строение и жизнедеятельность организма животного
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Значение выделения продуктов обмена
- Сократительные вакуоли одноклеточных
- Звёздчатые клетки и канальцы плоских червей, воронки и трубочки кольчатых червей
- Мальпигиевы сосуды насекомых
- Туловищные и тазовые почки, мочеточники и мочевой пузырь позвоночных
- Особенности выделения у птиц в связи с полётом
Как это устроено
Клетки при обмене веществ образуют продукты, которые нужно удалить или удерживать в безопасной концентрации. Одновременно организм регулирует воду и соли. У пресноводной инфузории избыток воды выводят сократительные вакуоли; это прежде всего задача осморегуляции, хотя с водой могут удаляться некоторые вещества. Не следует называть сократительную вакуоль точным эквивалентом почки млекопитающего.
У плоских червей система канальцев начинается специализированными клетками, часто описываемыми как пламенные; у кольчатых червей сегментальные выделительные трубочки имеют воронку. Эти органы помогают перемещать и изменять состав жидкости. У насекомых мальпигиевы сосуды связаны с кишечником, поэтому их выделительный путь отличается от почек позвоночных. Сравнение лучше проводить по входу жидкости, каналу, изменению её состава и выходу, а не только по названию органа.
Почка позвоночного фильтрует внутреннюю жидкость и выборочно возвращает часть воды и веществ, формируя мочу. В разных линиях позвоночных органы различаются по развитию и работе; школьные термины «туловищная» и «тазовая» помогают сравнить общую историю. Мочеточник — проводящий путь, пузырь — орган накопления там, где он есть. У большинства птиц нет мочевого пузыря: это пример того, почему схема человека не является схемой всего подтипа.
Способ выведения азота связан со средой и водным балансом. Многие рыбы выводят аммиак в воду, млекопитающие — преимущественно мочевину, птицы — значительную часть азота в виде мочевой кислоты, что уменьшает потребность в воде для вывода. Это не абсолютно единственные вещества у каждой группы. У птицы особенности выделения связаны с экономией воды и историей её жизненного цикла; формула «лёгкость для полёта» может быть дополнительным объяснением, но не единственной причиной.
Сравните пять путей, не превращая их в лестницу совершенства. У инфузории сократительная вакуоль главным образом выбрасывает избыток воды; у планарии протонефридии связаны с тонкими канальцами и пламенными клетками; у дождевого червя метанефридий принимает жидкость воронкой из полости тела. Мальпигиевы сосуды жука собирают вещества из гемолимфы и открываются в кишечник, где вода может частично возвращаться. Почка птицы формирует мочу, но мочевого пузыря у большинства птиц нет. Во всех случаях нужно отдельно спросить: откуда пришёл избыток, где изменился состав жидкости и куда он вышел.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Выделение
Удаление из организма конечных продуктов клеточного обмена, избытка воды, солей и некоторых других веществ для поддержания внутренней среды.
Пример: Почки позвоночных удаляют часть азотистых продуктов обмена с мочой.
Важно: Выведение непереваренных остатков из кишечника — не то же самое, что удаление продуктов клеточного обмена.
- Осморегуляция
Поддержание подходящей концентрации растворённых веществ и количества воды внутри клеток и во внутренней среде; для этого организмы перемещают воду и ионы через поверхности и выделительные структуры.
Пример: У пресноводной инфузории вода поступает в клетку из более разбавленной среды, и сократительная вакуоль периодически удаляет её избыток.
- Сократительная вакуоль
Периодически опорожняющаяся структура ряда пресноводных одноклеточных эукариот, собирающая и выводящая из клетки лишнюю воду.
Пример: У инфузории-туфельки сокращения вакуоли можно наблюдать на видео под микроскопом.
- Протонефридий
Система тонких выделительных канальцев некоторых беспозвоночных, начинающихся специализированными клетками с ресничками или жгутиками и выводящих жидкость наружу.
Пример: У планарии канальцы связаны с так называемыми пламенными клетками.
- «Звёздчатая» или пламенная клетка
Специализированная клетка начального отдела протонефридия, чьи движущиеся реснички помогают току жидкости.
Пример: На школьной схеме плоского червя она соединена с выделительным каналом.
Важно: Название «звёздчатая» относится к учебному образу и не означает, что клетка буквально имеет одинаковые лучи у всех видов.
- Метанефридий
Выделительный орган ряда кольчатых червей: внутренняя ресничная воронка принимает жидкость из полости тела, а трубочка изменяет её состав и выводит наружу через отдельное отверстие.
Пример: У дождевого червя парные метанефридии повторяются во многих сегментах; жидкость проходит через воронку и трубочку, а не напрямую через кишечник.
- Мальпигиевы сосуды
Тонкие выделительные трубочки многих насекомых, открывающиеся в кишечник и участвующие в удалении азотистых отходов и регулировании воды и солей.
Пример: У жука продукты обмена из гемолимфы переходят через мальпигиевы сосуды в кишечник.
- Почка позвоночного
Орган из выделительных канальцев и сосудов, который участвует в образовании мочи из компонентов крови, возвращает нужную часть воды и растворённых веществ и удаляет избыток и продукты обмена.
Пример: Почка млекопитающего удаляет часть мочевины с мочой, но одновременно возвращает большую долю профильтрованной воды и регулирует состав солей крови.
- Туловищная и тазовая почка
Традиционные сравнительно-анатомические названия разных типов почек позвоночных по расположению и развитию; у взрослых амниот функционирует тазовая почка.
Пример: У взрослого млекопитающего постоянная почка относится к тазовому типу.
- Мочеточник и мочевой пузырь
Мочеточник проводит мочу от почки; мочевой пузырь у тех групп, где он есть, служит для её временного накопления.
Пример: У млекопитающего моча проходит из почки по мочеточнику в мочевой пузырь.
Важно: У птиц, как правило, нет мочевого пузыря; нельзя переносить схему млекопитающего на всех позвоночных.
- Мочевая кислота
Азотистый продукт обмена, который многие птицы и пресмыкающиеся выводят в относительно малорастворимой форме, экономя воду.
Пример: Белые пастообразные выделения птиц содержат много мочевой кислоты.
Пример по шагам
У птицы нет мочевого пузыря. Значит ли это, что у неё нет почек и азотистые продукты не выводятся?
- Разделите производство мочи в почках и накопление в пузыре — это разные функции.
- Почки птицы есть и участвуют в выведении продуктов обмена.
- Многие продукты выводятся через клоаку, значительная часть азота — в виде мочевой кислоты.
Вывод: Отсутствие мочевого пузыря не означает отсутствия почек или выделения.
Практическая работа
Пути выделения на сравнительных схемах
- На пяти готовых схемах отмечайте источник продуктов обмена, орган или структуру их переработки и путь наружу.
- Для птицы и млекопитающего отдельно обозначьте наличие или отсутствие мочевого пузыря, не утверждая универсальность для всех видов.
- Объясните, почему вывод непереваренной пищи из кишечника и вывод азотистых отходов клетки различаются, хотя могут выходить через связанные области тела.
Что можно заключить: Органы выделения различаются, но решают общую задачу поддержания внутренней среды и удаления отходов обмена.
Безопасность: Не исследуйте мочу и другие биологические жидкости самостоятельно; работа проводится только с готовыми схемами и моделями.
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.