§31. Эволюция выделительной системы животных

Выделительная система животных совершенствовалась в течение длительного времени. У многих морских беспозвоночных нет спе­циальных органов. Выделение у них происходит через поверхность тела.

Простейшие, или одноклеточные животные, осуществляют выде­ление через сократительные вакуоли (рис. 78). Они представляют со­бой мембранные пузырьки, находящиеся в цитоплазме клеток. В них поступают избытки воды, солей и других ненужных веществ. После того как сократительные вакуоли заполнятся, они сокращаются, вы­талкивая содержащиеся в них вещества из клетки наружу.

Сократительные вакуоли остаются основными органами выделе­ния и у первых многоклеточных животных: губок и кишечнополост ных (медузы, кораллы, гидры).

У типа Плоские черви впервые появляются самостоятельные орга­ны выделения: звездчатые клетки с мерцательным пламенем. Они впадают в два длинных продольных выделительных канала, которые открываются наружу двумя выделительными порами (рис. 79).

Тип Круглые черви. У аскарид орган выделения — выделительный канал, открывающийся в середине тела одной выделительной порой. По нему вредные вещества выводятся наружу.

У типа Кольчатые черви (дождевые черви, пиявки и др.) впер­вые появляются особые органы выделения — метанефридии (выдели­тельные трубочки). Общий план их строения и принципы работы будут одинаковыми у всех последующих типов и классов животных (рис. 80).

В каждом сегменте дождевого червя находится пара воронок, кон­цы которых открываются в соседнем сегменте. В последнем сегменте тела воронок нет, так как им некуда открываться. Метанефридии очи­щают полость тела червя, выводя вредные вещества наружу.

Следующий шаг в эволюции органов выделения — почки. Если рас­сматривать их нод микроскопом, выяснится, что они собраны из струк­тур, похожих на метанефридии. Компоненты, из которых состоят ноч­ки, стали называть нефронами.

У классов типа Моллюски функционируют одна (улитки) или две (устрицы, осьминоги) почки.

У классов типа Членистоногие наблюдаются серьезные отличия в строении и работе органов выделения. У представителей класса ра­кообразных они представляют собой парные железы (антенальные и метанефридиальные), расположенные на голове и открывающиеся наружу около усиков или рта. У речного рака основ­ными органами выделения являются зе­леные железы.

У наукообразных и насекомых специ­фические органы выделения — мальпи­гиевы сосуды (рис. 81). Это трубочки, один конец которых открывается в ки­шечник, а другой конец слепо замкнут. Трубочки находятся в полостной жид­кости. Клетки, из которых они состоят, способны улавливать вредные вещества из окружающей их гемолимфы и перево­дить в твердое состояние. Процесс этот направлен на экономию воды, которую насекомые и паукообразные почти не пьют. Да и обитают они зачастую в условиях дефи­цита влаги.

У всех позвоночных — от млекопита­ющих — органы выделения состоят из почек, мочеточников и мочевого пузыря, открывающе­гося через мочеиспускательный канал в окру­жающую среду или в клоаку (рис. 82). Форма и размеры почек отличаются у разных классов, но по строению и функциям они схожи.

У птиц нет мочевого пузыря. Его отсут­ствие облегчает вес птицы. Мочеточники от­крываются в клоаку — выделения происходят часто, чтобы не накапливать лишний вес. При взлете птицы всегда освобождают клоаку.

Знание и понимание:

1. Дайте характеристику сократительным вакуолям, осуществляющим выделение жидкости одноклеточных животных.
2. Опишите звездчатые клетки плоских червей.

Применение:

1. Сопоставьте и дайте сравнительную характеристику строения и функ­ций органов выделения у плоских, круглых и кольчатых червей.
2. Сопоставьте и дайте сравнительную характеристику строения и функций органов выделения у улиток, ракообразных, рыб и млекопитающих.

Анализ:

1. Проанализируйте особенности строения и функционирования компо­нентов почек — нефронов. Проследите их эволюцию от кольчатых чер­вей до млекопитающих.
2. Обсудите сходство и различия выделительных систем позвоночных и беспозвоночных животных.

Синтез:

1. Нарисуйте опорную схему выделительной системы животных с точки зрения эволюции органов выделения.
2. Обсудите усовершенствование строения выделительной системы у пло­ских и кольчатых червей, улиток, ракообразных, рыб и млекопитаю­щих.

Оценка:

Оцените значение выделительной системы для организма животных.

Дискуссия:

Предположите иной ход эволюционного развития органов выделения. Представьте себе и обсудите в классе формирование иных выделительных органов, чем ныне существующие.

Тестовые вопросы

Раздел 8. ДВИЖЕНИЕ

§32. Движение растений

Особенности движения растений. Вы уже знаете, что клетки рас­тений из-за твердой клеточной стенки не могут сокращаться. Поэтому в отличие от животных растения не имеют мышечных элементов и не способны активно двигаться. По это не значит, что они вообще никак не перемещаются в пространстве. Растения либо двигаются пассивно (перенос пыльцы и семян ветром), либо совершают движения в виде роста. Они растут в нужном им направлении.

Для чего же передвигаются растения? В первую очередь они стре­мятся двигаться в направлении более благоприятных условий окружа­ющей среды. Так, все листья растений стремятся уловить максималь­ное количество света, чтобы лучше фотосинтезировать. Корни, в свою очередь, врастают в почву на оптимальную глубину, чтобы облегчить процесс всасывания воды и растворов полезных веществ.

Двигательные реакции растений делят на две основные группы — тропизмы и таксисы.

Тропизмы (от греч. тропос — поворот, направление) — реакции на определенный раздражитель, выражающиеся в движениях за счет роста клеток, тканей и органов растения по отношению к этому раз­дражителю. Тропизмы проявляются в изгибе того или иного органа (рис. 83). Формируются тропизмы за счет неравномерного роста кле­ток и тканей в определенном направлении.

Тропизмы бывают положительными и отрицательными. При поло­жительном тропизме движение направлено в сторону раздражителя. Рост листьев и побегов в направлении солнечного света называется по­ложительным фототропизмом (от греч. фотое — свет), а рост побегов вверх — положительным гелиотропизмом (от греч. гелиос — солнце). Рост главного корня прямо вниз под влиянием земного притяжения называется положительным геотропизмом (от греч. гео — земля). Рост главного стебля прямо вверх — отрицательный геотропизм.

Растение может стараться расти в сторону от вредного раздражи­теля. Такое явление называется отрицательным тропизмом. Так, на­пример, если в почве есть химическое вещество, неприятное для клеток корня, растение пытается его избежать — расти в другую сторону.

Таксисы — двигательные реакции на определенный раздражитель способных перемещаться организмов, отдельных клеток или внутри­клеточных структур. В первую очередь таксисы характерны для жи­вотных. Ио, учитывая, что существуют подвижные одноклеточные, не являющиеся животными, таксисы характерны и для них. Это могут быть бактерии, одноклеточные водоросли, подвижные половые клетки (сперматозоиды) и т. д.

У растений таксисы характерны для различных одноклеточных и колониальных подвижных водорослей. У высших наземных многокле­точных растений таксисы могут проявляться в перемещении хлоропла­стов внутри клеток фотосинтезирующей ткани по отношению к направ­лению движения света.

Не менее совершенная, чем тропизмы, форма движения растений — настии. В их основе также лежит явление раздражимости на изменение

факторов внешней среды. Например, открывание и закрывание цветков со сменой дня и ночи, быстрое складывание листьев у мимозы, кислицы, закрыва­ние устьиц, опускание листьев и т. д.

Свет в жизни растений. Главный источник энергии для подавляющего большинства организ­мов — Солнце. Поэтому свет является одним из важнейших абиотических факторов.

В разных экосистемах растения по-разному приспосабливаются к условиям освещенности. По этому признаку их делят на экологические груп пы. Выделяют светолюбивые и теневыносливые растения. Светолюбивые растения не выносят длительного затенения и выбирают открытые про­странства. При недостаточной освещенности они плохо развиваются или погибают. К светолюби­вым относятся самые разные растения. Например, сосна и ромашка, сахарный тростник и эвкалипт (рис. 84).

Теневыносливые растения выносят некоторое затенение, но хоро­шо развиваются и под прямыми солнечными лучами. Многие из них предпочитают тенистые овраги, затененные леса. Примерами таких рас­тений могут быть ландыш (рис. 85), кислица.

Приспособление растений к меняющимся условиям освещения проявляется в специфическом расположении листьев и изменениях внутреннего строения листа.

Знание и понимание:

1. Назовите типы передвижения, характерные для растений.
2. Найдите в учебнике информацию, характеризующую связь между движением и раздражением у растений, и поясните ее.

Применение:

1. Как абиотические факторы влияют на движение растений? Поясните, что такое гео-, фото- и гелиотропизм? Для каких органов растений они характерны?
2. Приведите примеры, объясняющие проявление положительных и отрицательпых тропизмов у растений.

Анализ:

1. Сопоставьте движение растений и животных, объясните его особенно­сти.
2. Обсудите причины роста корней вниз, роста листьев к свету, движения раскрытых и обращенных к Солнцу соцветий подсолнечника вслед за eго перемещением по небосклону.

Синтез:

1. Спрогнозируйте, в какую сторону будут расти растения, если известно направление воздействия фактора на растительный организм.
2. Нарисуйте опорную схему, отразив в ней таксисы, положительные и отрицательные тропизмы и пассивные движения растений.

Оценка:

Оцените движение как жизненно важную для живых организмов не­обходимость.

Дискуссия:

Можно ли отнести выражение «движение — это жизнь» к растениям? Свой ответ обоснуйте.