Содержание
- Методичка: Эволюция систем органов живых существ
- Эволюция кровеносной системы животных.
- ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМ ОРГАНОВ
- Таблица Эволюция кровеносной системы организмов. Кровеносная система простейшие, кишечнополостные, плоские черви, круглые черви
- Эволюция репродуктивной системы животных
- Методичка: Эволюция систем органов живых существ
- Энциклопедический словарьюного биолога
- Органы чувств
- Эволюция систем органов животных
- Эволюция систем и органов животных
Методичка: Эволюция систем органов живых существ
—PAGE_BREAK—Главными углеводами, содержащимися в растительной пище, являются крахмал и целлюлоза, а в животной пище —гликоген.
Таблица 1
Функции отделов пищеварительной системы человека
Отделы пищеварительной системы
Ротовая полость
Пищевод
Желудок
Тонкий кишечник
Толстый кишечник
Основные функции
Поступление пищи, частичное переваривание крахмала
Переход пищи в желудок
Переваривание белков
Переваривание и всасывание
Реадсорбция солей и воды, формирование каловых масс
Ферменты
Амилаза
Пепсин
Трипсин, липаза
Источники
Слюнные железы
Желудочные железы
Панкреас, тонкий кишечник
Образуемые
Сложные сахара
Крупномолекулярные фрагменты белков, некоторые аминокислоты
Жирные кислоты, глице-рол, простые сахара, аминокислоты, фрагменты белков
Переваривание углеводов начинается в полости рта, где слюнная амилаза, (птиалин) действует на крахмал и гликоген, превращая их в смесь Д-глюкозы, мальтозы и олигосахаридов. Переваривание углеводов завершается в тонком кишечнике, где переваренный под действием птиалина крахмал подвергается дальнейшему воздействию панкреатической амилазы, конвертируется в мальтозу. В конечном итоге вся мальтоза под действием маль-тазы конвертируется в глюкозу.
Все реакции происходят с участием воды (гидролиз) и ферментов:
Рот, желудок:
<shapetype id="_x0000_t75" coordsize=«21600,21600» o:spt=«75» o:divferrelative=«t» path=«m@4@5l@4@11@9@11@9@5xe» filled=«f» stroked=«f»><path o:extrusionok=«f» gradientshapeok=«t» o:connecttype=«rect»><lock v:ext=«edit» aspectratio=«t»><shape id="_x0000_i1025" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«140899.files/image001.wmz» o:><img width=«328» height=«24» src=«dopb372001.zip» v:shapes="_x0000_i1025">
Тонкий кишечник:
<shape id="_x0000_i1026" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«140899.files/image003.wmz» o:><img width=«479» height=«29» src=«dopb372002.zip» v:shapes="_x0000_i1026">
<shape id="_x0000_i1027" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«140899.files/image005.wmz» o:><img width=«439» height=«28» src=«dopb372003.zip» v:shapes="_x0000_i1027">
<shape id="_x0000_i1028" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«140899.files/image007.wmz» o:><img width=«551» height=«29» src=«dopb372004.zip» v:shapes="_x0000_i1028">
<shape id="_x0000_i1029" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«140899.files/image009.wmz» o:><img width=«529» height=«29» src=«dopb372005.zip» v:shapes="_x0000_i1029">
Непереваренная целлюлоза способствует нормальной перистальтике кишечника у млекопитающих.
Переваривание жиров начинается в тонком отделе кишечника, где панкреатическая липаза с помощью желчных кислот и белка колипазы конвертирует жиры в глицерол и жирные кислоты. Одна молекула жира дает одну молекулу глицерола и три молекулы жирной кислоты:
<shape id="_x0000_i1030" type="#_x0000_t75" o:ole=""><imagedata src=«140899.files/image011.wmz» o:><img width=«507» height=«60» src=«dopb372006.zip» v:shapes="_x0000_i1030">
Перевариванию липидов в тонком отделе кишечника способствуют соли желчных кислот, которые являются производными холевой кислоты. Эти соли поступают из печени в желчь, которая затем изливается в переднюю часть тонкого кишечника.
Белки начинают перевариваться (гидролизуются) в желудке под воздействием пепсина и соляной кислоты, выделение которой клетками желудка происходит под действием гормона — гастри-на. Образованные продукты подвергаются повторному гидролизу трипсином и хемотрипсином, предшественники которых вырабатываются в клетках поджелудочной железы, до полипептидов, после чего последние гидролизуются пептидазами до аминокислот.
Однако в желудочно-кишечном тракте человека не все белки перевариваются полностью. Например, такой белок, как кератин, переваривается лишь частично. Многие белки злаковых также перевариваются не полностью, поскольку они покрыты непереваривающейся целлюлозой.
Дыхательная система В ходе эволюции у организмов развилась высокоорганизованная система органов дыхания.
У многих беспозвоночных животных, например, у кишечно-полостных, плоских и круглых червей еще нет специальных органов дыхания. У них газообмен со средой осуществляется всей поверхностью тела. Впервые органы дыхания встречаются у морских кольчатых червей и водных членистоногих в виде пористых жабер, располагающихся по обеим сторонам тела и обильно снабжаемыми кровью. У моллюсков в мантийной полости развиваются пластинчатые жабры. Однако уже у наземных членистоногих в углублениях тела имеются трахеи или листовидные легкие.
У водных хордовых дыхательная система связана с кишечником, причем наиболее просто она организована у ланцетника, у которого стенка глотки (передний отдел кишечника) пронизана жаберными щелями, пронизывающими весь передний отдел кишечника и открывающимися в околожаберную полость. У наземных хордовых жаберные щели развиваются лишь в эмбриональный период, после чего исчезают. Дыхание у них осуществляется легкими, которые развиваются из выпячиваний кишечной стенки.
Жаберный аппарат у хордовых эволюционировал в направлении образования жаберных лепестков. В частности, у рыб развилось 4-7 жаберных мешков, являющихся щелями между жаберными дужками и содержащими большое количество лепестков, которые пронизаны капиллярами. У рыб в дыхании участвует также воздушный пузырь.
Легкие эволюционировали в направлении увеличения дыхательной поверхности, что привело к образованию бронхов и бронхиол. Впервые легкие появляются у земноводных, представляя собой полые мешки. Однако у них в дыхании еще участвует кожа. У рептилий происходит дальнейшая дифференцировка органов дыхания, В частности, строение легких усложняется, в результате чего в них образуются ячеистые структуры (перекладины). Появляются бронхи. У птиц легкие представляют собой губчатые образования, развиваются разветвления бронхов.
У млекопитающих развитие дыхательной системы достигает вершины Наряду с дальнейшим совершенствованием легких чрезвычайному развитию подвергаются воздухоносные пути.
Развиваются бронхи второго, третьего и четвертого порядков, а также бронхиолы и альвеолы. Развивается диафрагма, которая отделяет грудную полость от брюшной. Наличие высокоспециализированных органов дыхания обеспечивает очень эффективный газовый обмен в легких (внешнее дыхание) и в тканях (внутреннее дыхание). Появляются гортанные хрящи.
Эволюция дыхательной системы зависима от колебаний в содержании атмосферного кислорода и углекислоты, поскольку жабры не чувствительны к изменению газового состава воздуха, а кожное дыхание не компенсирует этого недостатка жабер. Начиная с позднего палеозоя, содержание атмосферного кислорода колебалось в разные времена. Хотя фактические величины этих колебаний не определены, тем не менее, предполагают, что максимум содержания кислорода в атмосфере достигал 35%, а затем падал до 15% (при 21% в настоящее время).
Повышенное содержание кислорода и одновременное уменьшение углекислоты повышало эффективность легочного дыхания, помогая позвоночным в завоевании суши. Более того, есть основания к допущению влияния кислородного ритма даже на эволюцию основных групп животных.
Кровеносная и лимфатическая системы
У многих беспозвоночных животных сосудистой системы как таковой нет. В частности, у губок, кишечнополостных и плоских червей транспорт питательных веществ и кислорода в разные части тела осуществляется путем диффузии их тканевых жидкостей. Однако у организмов других групп появляются сосуды, обеспечивающие циркуляцию тканевой жидкости в определенных направлениях. В начале развиваются примитивные сосуды, но в результате развития в сосудах мышечной ткани они в дальнейшем оказываются способными к сокращению. Параллельно развивается в кровь жидкость, заполняющая сосуды.
Кровеносная система впервые встречается (развивается) у кольчатых червей, у которых она является замкнутой, представляя собой систему, состоящую из верхнего спинного и нижнего брюшного сосудов, объединенных кольцевыми сосудами, опоясывающими кишечник. Кроме того, от спинного и брюшного сосудов отходят более мелкие сосуды к стенкам тела. К головному отделу кровь идет по спинной стороне, а к заднему — по брюшной.
У членистоногих, кровеносная система не замкнута, т. к. сосуды открываются в полость тела. Спинной сосуд разделяется перегородками (клапанами) на отдельные камеры — сердца, сокращения которых заставляют проходить кровь в артерии, а из последних — в пространства между органами. Из этих пространств кровь затем поступает в околосердечную полость.
У моллюсков кровеносная система тоже не замкнута и представлена сердцем, состоящим из нескольких предсердий и желудочка, а также артериальными и венозными сосудами. Вены впадают в предсердие, тогда как артерии отходят от желудочка.
Кровь у беспозвоночных несет кислород к тканям, удаляет двуокись углерода и транспортирует питательные вещества, гормоны, а также шлаковые продукты азотистого обмена. Кровь беспозвоночных по сравнению с кровью позвоночных содержит меньшее количество белков и форменных элементов. Единственным форменным элементом крови большинства беспозвоночных являются лейкоциты. Поэтому очень простой состав крови у беспозвоночных компенсируется разными способами транспорта кислорода, при которых используются гемоглобин, гемоцианин или другие дыхательные пигменты.
Предполагают, что развитие гемоглобина беспозвоночных шло независимо от развития гемоглобина позвоночных, поскольку этот пигмент у них обладает несколько отличной функцией. В частности, у беспозвоночных он выполняет запасательную функцию, обеспечивая защиту против недостатка кислорода в неблагоприятной среде.
По мере усложнения организации живых существ отмечается повышение количества кислорода в крови, т. е. повышается кислородная способность дыхательных пигментов (2).
Считают, что гемоглобин имеет древний возраст. Поскольку некоторые бактерии синтезируют гемопротеин, содержащий участки с аминокислотным составом, близким к последовательностям глобинов высших эукариотов, то предполагают, что гемоглобин впервые возник еще у прокариот. Однако не исключено, что у эукариот и прокариот имела место конвергентная эволюция.
Гемоглобин встречается у плоских, круглых и кольчатых червей, членистоногих, моллюсков, иглокожих, рыб, земноводных, рептилий, птиц, млекопитающих. Молекулярная масса гемоглобина беспозвоночных колеблется в пределах 17 000-2 750 000. У многих членистоногих и моллюсков встречается гемопианин, представляющий собой медьсодержащий белок молекулярной массой 400 000—5 000 000. Дыхательный пигмент обеспечивает у беспозвоночных буферную способность крови. Кроме того он ответственен и за осмотический баланс кровяной жидкости. Большинство насекомых не содержит совсем дыхательного пигмента, имея в крови растворенный кислород.
Таблица 2
Кислородная способность различных дыхательных пигментов
Животные
Пигмент
Цвет пигмента
Метал-лоэлемент
Локализация пигмента
Количество кислорода (в мл на 100 мл крови)
Млекопитающие
Гемоглобин
Красный
Железо
Эритроциты
25
Птицы
18,5
Рептилии
9
Земноводные
12
Рыбы
9
Аннелиды
Плазма
6,5
Моллюски
1,5
Моллюски
Гемоцианин
Голубой
Медь
Плазма
2,8
Аннелиды
Хлоро-круорин
Зеленый
Железо
Плазма
9
Аннелиды
Гемоэрит-рин
Красный
Железо
Эритроциты
2
У полухордовых кровеносные сосуды еще не выстланы эндотелием. Сердце урохордовых представляет собой мускульное выпячивание около желудка. У хордовых кровеносная система характеризуется дальнейшим совершенствованием. У них развиваются сердце, сосуды, кровь.
У ланцетника кровеносная система является замкнутой, но сердца еще нет; его функцию выполняет передний отдел крупного сосуда в виде брюшной аорты. Впервые сердце появляется у водных позвоночных. В частности, у рыб сердце двухкамерное с предсердием и желудочком.
Круг кровообращения один, в котором артериальная и венозная кровь не смешиваются. Из сердца венозная кровь идет к жабрам, где, окисляясь, она становится артериальной, после чего расходится по артериям ко всем частям тела. К сердцу кровь вновь доставляется венами. У пресмыкающихся желудочек разделен неполной перегородкой на правую (венозную) и левую (артериальную) половины. У крокодилов желудочек разделен полностью. Однако у пресмыкающихся разделения артериального и венозного тока крови еще не происходит.
У наземных позвоночных развивается трех-, а затем четырехкамерное сердце, что явилось результатом очень крупного ароморфоза. У птиц и млекопитающих сердце построено из мышц и разделено на четыре камеры в виде двух предсердий и двух желудочков Имеются два круга кровообращения, один из которых большой, второй малый. Благодаря этим кругам артериальная и венозная кровь не смешиваются. Артериальная кровь выходит из сердца, венозная вступает в сердце.
Сердце позвоночных относят к миогенному типу, поскольку его сокращения начинаются внутри за счет сократительных элементов, называемых миофибриллами. У рыб, земноводных и пресмыкающихся сокращения сердца начинаются в тонкой мышечной стенке венозного синуса и продолжаются посредством внутренней проводящей системы через предсердие, потом к желудочкам. У птиц и млекопитающих венозного синуса нет.
У позвоночных усложняются строение и функции крови. Кровь состоит из форменных элементов и плазмы, увеличивается их масса. Например, в крови млекопитающих клеточная масса крови составляет 45%, плазменная — 55%. Гемоглобин содержится в эритроцитах, которые у всех позвоночных, кроме млекопитающих, содержат ядра. У земноводных клетки крови очень крупные по сравнению с пресмыкающимися, птицами и млекопитающими. В 1 мл крови человека содержится 5 млн эритроцитов и 8—10 тыс лейкоцитов. Группы крови современных людей также являются результатом их эволюции В плазме крови содержатся ферменты, гормоны и другие соединения, необходимые для метаболизма клеток.
В ходе эволюции у высших животных взаимосвязи обмена веществ разных органов, обеспечиваемые кровью, получили дальнейшее усложнение. Одна из важнейших функций крови заключается в транспорте кислорода от легких к тканям и в транспорте СОд, являющимся конечным продуктом дыхания, от тканей к легким, причем эта функция крови развивалась в направлении способности транспортировать большие объемы кислорода. Основная часть кислорода, потребляемого организмом человека, транспортируется гемоглобином эритроцитов, масса которого составляет примерно треть массы эритроцитов. Как неоднократно отмечалось ранее, гемоглобин представляет собой очень сложный белок, состоящий из двух а-полипептидных цепей и двух b-полипептид-ных цепей, каждый из которых присоединяет по одной гемовой группе. Его происхождение является очень древним
Эритроциты участвуют также в транспорте СО2 из тканей в легкие, откуда он выводится в процессе выдыхания. Эволюционным приобретением млекопитающих, в том числе человека, является то, что их гемоглобин приспособлен как для транспорта кислорода, так и для транспорта СОд, причем оба эти транспорта взаимоусиливаемы.
Кровь ответственна и за перенос питательных веществ из тонкого кишечника в печень и другие органы, а также за выведение шлаков из тканей в почки. Эти функции тоже развивались в направлении увеличения количественной способности в связи с увеличивающейся интенсификацией метаболизма по мере усложнения организации живых существ.
Диффузия кислорода, двуокиси углерода, питательных веществ и метаболитов происходит лишь в капиллярах.
Параллельно с развитием кровеносной системы шло развитие лимфатической системы, которая впервые появилась у хордовых. Эта система в ходе эволюции обособилась из венозной системы.
Лимфатическая система состоит из лимфатических сосудов, лимфатических узлов и лимфы.
Лимфатические сосуды построены из эластичной и мышечной тканей и выстланы внутри эндотелием. Для них характерен такой же внутренний объем, как и у кровеносных капилляров. Лимфатические сосуды очень разветвлены. Они в виде очень тонких капилляров начинаются с межклеточных пространств, формируя затем более крупные сосуды. С помощью лимфатических сосудов лимфа проходит от тканей в венозное русло. Все лимфатические сосуды сливаются в один общий сборный сосуд (млечный путь). Одиночные лимфатические узлы обнаруживаются в толще слизистой оболочки и подслизистой основы кишечника у рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, но групповые лимфатические узлы развиваются лишь у млекопитающих.
У позвоночных по мере усложнения их организации наступает приближение лимфатических капилляров к клеткам и лимфоид-ным узелкам. Например, расстояние между лимфатическими капиллярами, кишечными эпителиоцитами и лимфоидными узелками у рыб составляет 150-180 мкм, но затем прогрессивно уменьшается у земноводных, пресмыкающихся и птиц, составляя у млекопитающих всего лишь 50-30 мкм.
Выделительная система У простейших выделение продуктов обмена осуществляется через всю поверхность тела путем диффузии. Этот же механизм выделения действует также у губок и иглокожих, однако у некоторых из них освобождение от продуктов обмена осуществляется с помощью фагоцитоза.
продолжение
—PAGE_BREAK—
Эволюция кровеносной системы животных.
| № пп | Систематические группы животных | Органы кровеносной системы | Особенности |
| 1. | Простейшие, кишечнополостные, круглые и плоские черви, губки. | Кровеносной системы нет. | Газообмен, питание и выделение осуществляется каждой клеткой тела. |
Таблица «Эволюция органов выделения»
| Представители | Особенности выделительной системы |
| Тип Членистоногие. Класс Ракообразные. | Специальные зеленые железы, открывающиеся у основания усиков. |
| Классы Паукообразные и Насекомые. | Мальпигиевые сосуды, открывающиеся передним концом в прямую кишку. В полости тела располагаются слепо оканчивающиеся канальцы. |
| Тип Хордовые. Надкласс Рыбы. | Две лентовидные красно-бурые туловищные почки, лежащие вверху полости тела, под позвоночником. Почки–мочеточники–мочевой пузырь (у большинства костных рыб)– мочевое отверстие. Основной продукт обмена – аммиак, выведение которого сопряжено с большими потерями воды. |
| Класс Земноводные. | Две туловищные почки (они открываются воронками в полость тела). Почки–мочеточники–клоака–мочевой пузырь–клоака (клоачное отверстие). Мочевой пузырь не связан непосредственно с мочеточниками. Основной продукт обмена веществ – мочевина, хорошо растворимая в воде. |
| Класс Пресмыкающиеся. | Две тазовые почки. Почки–мочеточники–мочевой пузырь–клоака. Моча состоит из мочевой кислоты, плохо растворимой в воде. (Это взвесь мелких кристалликов, собирающихся в мочевом пузыре). |
| Класс Птицы. | Две тазовые почки. Почки–мочеточники–клоака. (Мочевого пузыря нет.) Продукты обмена выделяются в виде кашицеобразной мочевой кислоты. |
| Класс Млекопитающие. | Две тазовые почки. Почки–мочеточники–мочевой пузырь–мочеиспускательный канал. Основной продукт обмена – мочевина. |
Вывод: Эволюция системы выделения шла в направлении создания специализированных органов, обеспечивающих выведение из организма образующихся в процессе жизнедеятельности опасных, а иногда просто ядовитых веществ.
Таблица «Эволюция дыхательной системы»
| Представители | Особенности дыхательной системы |
| Тип Членистоногие Класс Ракообразные | Жабры. |
| Класс Паукообразные | Трахеи и легочные мешки. |
| Класс Насекомые | Трахеи (эктодермальные впячивания в форме трубочек, проводящих воздух из внешней среды к тканям). Трахеи открываются на брюшке отверстиями, которые называются дыхальца. |
| Надкласс Рыбы | У рыб под жаберными крышками (у хрящевых рыб жаберных крышек нет) располагаются жабры, состоящие из жаберных дуг, жаберных тычинок и жаберных лепестков, пронизанных множеством мельчайших кровеносных сосудов. Вода, заглатываемая рыбой, попадает в ротовую полость и выходит через жаберные лепестки наружу, омывая их. |
| Класс Земноводные | Органы дыхания – парные мешковидные легкие с тонкими ячеистыми стенками. Дыхание происходит за счет опускания и подъема дна ротовой полости.
ЭВОЛЮЦИЯ СИСТЕМ ОРГАНОВДыхание осуществляется не только с помощью легких, но и с помощью кожи. |
| Класс Пресмыкающиеся | Носовые полости сквозные, пропускают воздух в ротовую полость. Дыхательные пути удлиняются. Появляются трахеи и бронхи. Внутренняя поверхность легких увеличивается за счет большого количества складок на их внутренней поверхности. Вдох и выдох происходят за счет изменения объема грудной клетки. |
| Класс Птицы | Легкие птиц представляют собой плотные губчатые тела. Входя в легкие, бронхи ветвятся, часть ответвлений доходит до множества мелких полостей. Другая часть бронхов проходит через легкие и за их пределами образует большие тонкостенные воздушные мешки. Они располагаются между внутренними органами, проникают в полые кости, между мышцами, под кожу. У птиц двойное дыхание: газообмен происходит и при вдохе, и при выдохе. В покое дыхание обеспечивается движением грудной клетки (опускание грудины – вдох, поднятие – выдох). В полете дыхание осуществляется за счет движения крыльев (подъем крыла – вдох, опускание – выдох). Объем воздушных мешков в 10 раз больше объема легких.Певчая гортань расположена в месте разделения трахеи на бронхи. |
| Класс Млекопитающие | Губчатые легкие млекопитающих устроены сложнее, чем у пресмыкающихся. Они большие и растяжимые. Бронхиолы заканчиваются альвеолами, оплетенными капиллярами. Общая поверхность альвеол примерно в 100 раз больше поверхности тела. Вдох и выдох происходят за счет сокращения межреберных мышц и диафрагмы. |
Вывод:
Эволюция органов дыхания у позвоночных шла по пути: – увеличения площади легочных перегородок; – совершенствования транспортных систем доставки кислорода к клеткам, расположенным внутри организма.
Таблица «Покровы тела»
| Представители | Особенности покровов тела |
| Класс Хрящевые рыбы | Кожа образована многослойным эпителием, в котором расположены многочисленные одноклеточные железы. В нижнем слое эпидермиса находятся пигментные клетки. Нижний слой – собственно кожа, или кориум. У хрящевых рыб тело покрыто примитивной плакоидной чешуей – это пластинки с зубцами. Чешуи отделены друг от друга слоем кожи. |
| Класс Костные рыбы | Кожа двуслойная, как у хрящевых рыб. Многочисленные одноклеточные железы эпидермиса выделяют слизистый секрет. У примитивных костных рыб (например, панцирной щуки) тело покрыто ганоидной чешуей. Это плотно прилегающие друг к другу чешуи ромбовидной формы, покрытые сверху особым веществом – ганоином. У большинства костных рыб тело покрыто циклоидными и ктеноидными чешуями, которые расположены налегающими друг на друга рядами. |
| Класс Земноводные | Кожа земноводных голая и влажная, богатая железами. Железы выделяют слизь, предохраняют кожу от пересыхания и способствуют газообмену. Эпидермис многослойный, кориум тонкий, кожа богата многоклеточными железами. В нижнем слое эпидермиса и в кориуме расположены пигментные клетки. У некоторых земноводных кожные железы выделяют секрет, содержащий ядовитые вещества. |
| Класс Пресмыкающиеся | У рептилий кожа сухая, покрыта роговыми чешуйками и щитками. Верхние слои многослойного эпидермиса ороговевают, под этим мертвым слоем расположен нижний, мальпигиев, слой, состоящий из живых размножающихся эпидермальных клеток. У некоторых видов наряду с роговыми образованиями имеются костные пластинки (у черепах они сливаются в костный панцирь, прирастающий к позвоночнику). Кожа почти лишена желез (одиночные железы сохранились на морде). Кожа обеспечивает хорошую защиту от: – потерь воды испарением; – механических повреждений; – проникновения болезнетворных организмов. Одновременно она утратила способность к: – газообмену; – испарению воды; – выделению продуктов метаболизма. |
| Класс Птицы | Кожа у птиц тонкая, сухая, не имеет желез (кроме копчиковой), тело покрыто перьями. Кожа состоит из двух слоев. Поверхностные клетки эпидермалъного слоя ороговевают, соединительный слой кожи подразделяется на тонкую, но довольно плотную собственно кожу (дерму) и подкожную клетчатку – рыхлый слой, где откладываются запасы жира. Птерилии – участки кожи, на которых укреплены контурные перья, покрывающие все тело птицы. Аптерии – участки кожи, на которых перья не растут. У страусов и пингвинов перья равномерно распределены по всей поверхности кожи. |
| Млекопитающие | Относительно толстая кожа состоит из двух слоев. Эпидермис многослойный, его верхний слой ороговевает и постепенно слущивается. Собственно кожа – кориум – обычно толще эпидермального слоя. Нижний, самый глубокий слой кориума называется подкожной жировой клетчаткой. Кожа богата железами. Тело большинства млекопитающих покрыто шерстью, защищающей от переохлаждения или от перегрева. Также встречаются различные видоизменения волос (иглы ежей и дикобразов, щетина кабанов). Производные эпителия: когти, ногти, копыта, волосы, рога у носорогов, рога у полорогих (срастаются с лобными костями). Рога оленей – костные образования, производные кориума, они ежегодно сбрасываются. |
Вывод:Эволюция покровов тела шла по пути: – увеличения числа слоев; – появления новых образований: ресничек, желез, известковых и хитиновых покровов, чешуи, когтей, перьев, волос, рогов, копыт и т.д.
| Медицина Экономика Финансы Биология Ветеринария Сельское хозяйство Юриспруденция Право Языкознание Языки Логика Этика Философия Религия Политология Социология Физика История Информатика Искусство Культура Энергетика Промышленность Математика Вычислительная техника Химия Связь Электротехника Автоматика Экология Геология Начальные классы Механика Строительство Доп образование Воспитательная работа Русский язык и литература Другое Классному руководителю Дошкольное образование Казахский язык и лит Физкультура Технология География Школьному психологу Иностранные языки Директору, завучу Астрономия Музыка ОБЖ Обществознание Социальному педагогу Логопедия |
Реферат
Учебное пособие
Учебник
Задача
Лекция
Курсовая
Тесты
Закон
Отчет
Практикум
Программа
Таблица Эволюция кровеносной системы организмов. Кровеносная система простейшие, кишечнополостные, плоские черви, круглые черви
Эволюция репродуктивной системы животных
Незамкнутая.
1. Укажем стрелками процессы.
2. Дадим определение понятий.
Почка – парный бобовидный орган, выполняющий посредством функции мочеобразования регуляцию постоянства химического состава организма.
Моча – продукт жизнедеятельности животных и человека, выделяемый почками.
Мочеточники – полый трубчатый орган, соединяющий почку с мочевым пузырем (у большинства млекопитающих) или клоакой (у птиц, рептилий и земноводных).
Мочевой пузырь – полый, мышечный орган выделительной системы позвоночных животных и человека; служит для накопления оттекающей из почек мочи и периодического ее выведения через мочеиспускательный канал.
3. Вставим пропущенные термины.
Почки состоят из многочисленных почечных канальцев, пронизанных густой сетью капилляров. В них жидкие продукты жизнедеятельности из крови поступают в почечные канальцы.
Методичка: Эволюция систем органов живых существ
От каждой почки отходит по одному мочеточнику, который открывается в мочевой пузырь. Он открывается особым отверстием наружу.
4. Объясним особенность работы органов выдения.
У птиц отсутствует мочевой пузырь.
5. Заполним таблицу.
Органы: почки, почка, мочеточник, мочеточники, мочевой пузырь, клоака.
6. Объясним цвет почек у позвоночных.
Почки позвоночных имеют корковый слой, пронизанный кровеносными сосудами. Почки фильтруют кровь, поэтому сеть капилляров, идущих к почкам и от них, густая.
7. Напишем ответ об эволюции выделительной системы.
У одноклеточных животных и кишечнополостных процессы выделения токсических продуктов обмена осуществляются путем их диффузии из клеток во внеклеточную среду. У плоских червей появляется система канальцев – протонефридии. У кольчатых червей – более усложненные канальцы (метанефридии). У членистоногих органами выделения служат либо видоизмененные метанефридии, либо мальпигиевы сосуды, либо специализированные железы. Эволюция выделительной системы хордовых выражается в переходе от нефридий низших хордовых к специальным органам – почкам. У рыб, амфибий – это парные туловищные почки, у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих – тазовые почки. Специализированные органы обеспечивают выведение из организма образующихся в процессе жизнедеятельности опасных и ядовитых веществ.
Энциклопедический словарь
юного биолога
Органы чувств
Органами чувств называют специализированные рецепторные образования (см. Рецепторы), с помощью которых животные и человек воспринимают и анализируют разнообразные раздражения. И. П. Павлов назвал их анализаторами.
Каждый анализатор состоит из трех взаимосвязанных отделов — периферического, проводникового и центрального.
Периферический отдел состоит из рецепторов, представленных нервными окончаниями или специализированными нервными клетками, воспринимающими и частично анализирующими раздражитель. В рецепторах высших животных и человека при возбуждении возникают импульсы разной частоты и амплитуды, которые по центростремительным волок- нам доставляются в соответствующую зону коры больших полушарий. Центростремительные волокна образуют проводниковый отдел анализатора.
Центральный отдел представлен нервными центрами ствола мозга и коры больших полушарий, где происходит окончательный анализ поступившей информации. На основе полученных сведений о состоянии внешней или внутренней среды центральная нервная система обеспечивает рефлекторную приспособительную деятельность. Человек с помощью анализаторов познает все многообразие окружающего мира. У него возникают ощущения, представления, сознание.
В ходе эволюции у животных образовались различные рецепторы, в зависимости от среды обитания.
Уже одноклеточные животные чувствительны к разным раздражителям. Но рецепторов у них еще нет. Видимо, восприятие раздражителя у простейших происходит особо чувствительными участками клеточной мембраны.
У многоклеточных животных есть специализированные рецепторные клетки. Это позволяет им быстрее и точнее реагировать на разные раздражения.
С развитием центральной нервной системы у животных устанавливается устойчивая связь между высокоспециализированными рецепторами и исполнительными органами. У животных в большей степени развиты контактные рецепторы, возбуждающиеся при соприкосновении с раздражителями (например, вкусовые, тактильные). В ходе эволюции появились дистантные рецепторы, которые воспринимают раздражители на расстоянии (обонятельный, слуховой, зрительный). Организмы с дистантными рецепторами легче приспосабли- ваются к изменениям окружающей среды.
Дальнейшее развитие рецепторных участков анализаторов связано с появлением вспомогательных структур, усиливающих действие соответствующего раздражителя и ограничивающих действие других. Например, звуки воспринимаются слуховыми клетками внутреннего уха. Вспомогательные структуры: ушная раковина, барабанная перепонка, слуховые косточки — усиливают звуковые колебания и обеспечивают восприятие только звуковых раздражителей.
Органы чувств достигли большого совершенства в своем развитии, они способны воспринимать раздражения очень небольшой силы. Так, обонятельные рецепторы возбуждаются при действии одной молекулы пахучего вещества.
Вкусовой и обонятельный анализаторы относятся к химическим рецепторам. Вероятно, они появились ранее других органов чувств, так как важны для поиска пищи, партнера, общения между особями.
У млекопитающих органы вкуса представлены вкусовыми почками на языке, состоящими из чувствительных клеток (рис. 1).
Рис. 1. Схема строения вкусовой почки:
1 — вкусовая пора; 2 — эпителий языка; 3 — чувствительная клетка; 4 — опорная клетка; 5 — вкусовой нерв.
Вкусовые почки открываются на поверхности языка порами. Многообразие вкусовых ощущений возникает путем смешения только четырех компонентов: горького, соленого, кислого и сладкого. Раздражение вкусовых рецепторов помогает определить качество пищи и оказывает рефлекторное влияние на выработку пищеварительных соков.
Органы обоняния у млекопитающих расположены в эпителии верхних частей носа в виде обонятельных луковиц, которые возбуждаются пахучими веществами.
Возбуждение далее передается через подкорковые центры в кору больших полушарий, где и происходит окончательный анализ биологической значимости запахов. Так, многие млекопитающие выделениями специальных желёз маркируют границы охотничьих территорий, по запахам узнают особей своего вида и т. д.
Обоняние в жизни человека играет гораздо меньшую роль, чем у животных. Однако у парфюмеров, дегустаторов и людей, потерявших зрение и слух, обоняние развивается и становится очень острым.
Кожный анализатор. В коже находятся рецепторы, чувствительные к прикосновению, давлению, теплу,холоду и боли (рис.
2).
Рис. 2. Схема строения рецепторов кожи.
Рецепторы, воспринимающие прикосновение и давление, называются тактильными или осязательными.
У беспозвоночных развит осязательный волосок, который легко возбуждается при его деформации от прикосновения или движения воздуха. В коже позвоночных развиваются многочисленные тактильные рецепторы.
Тактильные окончания на голове рыб и орган боковой линии возбуждаются при смещении воды вдоль тела. Тактильные рецепторы обнаружены в коже земноводных и пресмыкающихся, особенно в околоротовой области и в конечностях. У птиц и млекопитающих тактильные рецепторы расположены у основания пера или волоса. У человека высокую тактильную чувствительность имеют отдельные участки кожи, например пальцев рук, ног; губы, язык.
Терморецепторы есть у всех животных, но они мало изучены. У человека различают тепловые и холодовые рецепторы. Больше всего их в коже лица и шеи. Информация от терморецепторов включает рефлекторно механизмы терморегуляции, обеспечивая постоянную температуру тела.
Болевая чувствительность имеет особое значение для выживания организма. Чаще болевые ощущения возникают при действии сильных механических, термических, световых и других раздражителей и при раздражении свободных нервных окончаний. У человека на поверхности тела насчитывается около 1 млн. болевых точек.
Зрительный анализатор — важнейший из всех органов чувств. Он дает 90% всей информации, поступающей в мозг человека от всех рецепторов. В ходе эволюционного развития световоспринимающие органы совершенствовались.
Впервые отдельные светочувствительные клетки появились у кишечнополостных животных; у медуз они находятся на щупальцах и по краю купола. У червей они расположены по всей поверхности тела; у некоторых червей имеются скопления их в головной части. У моллюсков кроме светочувствительных рецепторов глаз имеется простейший оптический аппарат, который преломляет поток световых лучей, делая изображение в глазу более четким. У насекомых большого развития достигли сложные фасеточные глаза, которые- состоят из нескольких тысяч отдельных световое — принимающих образований и неподвижной линзы. Такой глаз не дает единого изображения, а создает мозаику из тысячи изображений, полученных каждым отдельным элементом сложного глаза. У некоторых беспозвоночных, но главным образом у позвоночных, и особенно у человека, развиваются глаза камерного устройства (рис. 3).
Рис. 3. Схема строения глаза человека и изображение предметов на сетчатке:
1 — белочная наружная оболочка; 2 — сосудистая оболочка; 3 — сетчатка; 4 — стекловидное тело; 5 — хрусталик; 6 — ресничная мышца; 7 — роговица; 8 — радужная оболочка; 9 — зрачок; 10 — водянистая влага (передняя камера); 11 — зрительный нерв. Внизу — отражение предмета на сетчатке, подобно тому, которое дает оптическая система фотоаппарата.
Камерный глаз имеет шарообразную форму, внутри его находятся светопреломляющие вспомогательные образования и светочувствительные рецепторы.
Глаз состоит из белочной оболочки, которая в передней части образует прозрачную роговицу, через нее проходит свет. С помощью прибора — офтальмоскопа можно осмотреть внутреннюю камеру глаза. Под белочной располагается сосудистая оболочка, которая в переднем отделе образует пигментированную радужную оболочку и зрачок. Внутренняя оболочка — сетчатка состоит из палочек, колбочек и нервных клеток, от которых возбуждение идет в головной мозг. Позади радужной оболочки на связках находится хрусталик, погруженный в водянистую влагу. За хрусталиком располагается прозрачное стекловидное тело, которое заполняет внутреннюю часть глазного яблока.
Роговица, водянистая влага, хрусталик, стекловидное тело преломляют ход световых лучей, и на сетчатке глаза возникает уменьшенное обратное изображение видимого предмета. Сетчатка позвоночных имеет сложное строение, она состоит из нервной ткани и является частью мозга, выдвинутого на периферию (рис. 4).
Рис. 4. Схема строения сетчатки глаза человека:
1 — палочки; 2 — колбочки; 3 — биполярные нейроны; 4 — ганглиозные нейроны, отростки которых образуют зрительный нерв (5). Стрелки показывают направление световых лучей.
Сетчатка состоит из палочек и колбочек. Палочки обладают очень большой чувствительностью. Они теоретически могут «увидеть» свечу на расстоянии 200 км. Палочковое зрение хорошо развито у животных, ведущих ночной образ жизни (например, у сов). Колбочки хорошо функционируют при дневном свете. Их много у животных дневного образа жизни (например, у кур). У человека в сетчатке 6—7 млн. колбочек и 110—125 млн. палочек.
Цветовое зрение объясняют наличием колбочек, чувствительных к красному, зеленому и фиолетовому цветам. Смешение всех спектральных цветов дает белый цвет.
Фотохимические процессы в палочках и колбочках очень сложны. Под воздействием света происходит цикл фотохимических и фотофизических превращений зрительного пигмента с обязательным участием витамина А. Если витамина А в организме недостаточно, то восприятие света нарушается. Фотохимические процессы в сетчатке — лишь начальный процесс в цепи трансформации световой энергии в нервное возбуждение, которое по зрительным нервам доходит до коры больших полушарий и там анализируется (рис. 5).
Рис. 5. Схема зрительного анализатора человека:
1 — глаз; 2 — перекрещивающаяся часть зрительных путей; 3 — не- перекрещивающаяся часть зрительных путей; 4 — мозговой конец зрительного анализатора в затылочной области коры больших полушарий.
Слуховой анализатор. Орган слуха имеет большое значение для ориентации животных в окружающей среде. Особенно важное значение слуховой анализатор приобрел у человека в связи с развитием речи. В ходе эволюции развились рецепторы, способные воспринимать звуки. Так, членистоногим органом слуха служат особые мембраны, в связках которых находятся рецепторные клетки. У рыб органом слуха являются структу- ры овального мешочка в основании лабиринта (лагена). У амфибий, рептилий на лагене развиваются специальные слуховые рецепторы. У птиц, а затем у млекопитающих канал лагены изгибается и закручивается, образуя улитку внутреннего уха. Орган слуха человека состоит из наружного, среднего и внутреннего уха (рис. 6).
Рис. 6. Схема строения органа слуха человека:
1 — слуховой проход; 2 — барабанная перепонка; 3 — слуховые косточки среднего уха; 4 — полукружные каналы; 5 — улитка; 6 — евстахиева труба.
Ушная раковина концентрирует звуки, направляя их в слуховой проход к барабанной перепонке, отделяющей наружное ухо от сред- него. Колебания барабанной перепонки передаются через заполненную воздухом полость среднего уха слуховым косточкам, молоточку, наковальне и стремечку и далее мембране овального окна. При этом давление звуковых волн увеличивается в 30 раз, что облегчает колебания жидкости во внутреннем ухе.
С помощью евстахиевой трубы, соединяющей полость среднего уха с носоглоткой, давление в среднем ухе уравнивается с атмосферным, что облегчает колебания барабанной пе- репонки. На границе среднего и внутреннего уха имеется круглое очно с мембраной. Если бы его не было, колебания жидкости в улитке из-за ее несжимаемости были бы невозможны. Во внутреннем ухе имеется костный лабиринт, а в нем перепончатый, заполненный лимфой (рис. 7). Канал улитки разделен как бы на два этажа основной мембраной, состоящей из отдельных волокон разной длины. Самые длинные волокна располагаются на вершине улитки, а самые короткие — у основания. На волокнах основной мембраны находятся слуховые волосковые клетки, входящие в состав кортиева органа (рис. 7).
Рис. 7. Схема строения улитки (поперечный разрез):
1 — основная мембрана; 2 — слуховой нерв. Внизу — строение кортиевого органа: 3 — волосковые рецепторные клетки; 4 — покровная мембрана; 5 — улитковый нерв.
Соприкасаясь при колебании жидкости с покровной мембраной, они возбуждаются. Волосковые клетки на вершине улитки воспринимают низкие звуки, у основания — высокие. От волосковых клеток возбуждение по слуховому нерву идет в височную область коры больших полушарий (рис. 8).
Рис. 8. Схема слухового анализатора человека:
1 — слуховые рецепторы кортиева органа; 2 — слуховые нервы; 3 — мозговые концы слухового анализатора в височной области коры больших полушарий.
Человек может воспринимать звуки с частотой от 16 до 20 000 Гц. Для слуха вредны слишком громкие звуки.
Вестибулярный анализатор играет большую роль в пространственной ориентации и в поддержании равновесия тела. Беспозвоночные животные получают сигналы о движении тела в пространстве от специальных органов равновесия — статоцистов и внутриклеточных включений — статолитов типа отолитов, которые своей тяжестью раздражают рецепторные клетки. Позвоночные животные определяют положение и движение тела с помощью вестибулярного аппарата (рис. 9).
Рис. 9. Схема строения вестибулярного аппарата человека (внешнее):
1.2.3 — полукружные каналы; 4 — отолитовы мешочки; 5 — улитки.
Он состоит из трех полукружных каналов, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях.
Эволюция систем органов животных
У ос- нования канала образуются расширения, внутри которых находятся волосковые клетки, погруженные в студенистую массу (рис. 10).
Рис. 10. Схема строения вестибулярных рецепторов человека.
Слева — рецепторы отолитова мешочка,
справа — рецепторы полукружных каналов: 1 — волосковые чувствительные клетки; 2 — опорные клетки; 3 — волокна вестибулярного нерва; 4 — студенистая масса; 5 — отолиты.
В ней имеются известковые кристаллы — отолиты. При изменении линейного ускорения тела или наклоне головы волосковые клетки воспринимают изменение направления движения студенистой массы. Полукружные каналы заполнены лимфой, в них тоже есть волосковые клетки, которые ощущают смещение жидкости при вращении. Импульсы от волосковых клеток ото- литовых мешочков и полукружных каналов вызывают через вестибулярный нерв и височную область коры больших полушарий рефлекторное перераспределение напряжения (тонуса) мышц скелетной мускулатуры.
При сильных раздражениях вестибулярного аппарата могут возникать нарушения деятельности сердечно-сосудистой, пищеварительной и других систем.
Чувствительность вестибулярного аппарата уменьшается при специальной тренировке, особенно необходимой космонавтам, летчикам, спортсменам.
Двигательный анализатор представлен механорецепторами мышц, сухожилий, суставных сумок, которые возбуждаются при движении или изменении тонуса мышц. Информация поступает в центральную нервную систему, обеспечивающую рефлекторную координацию движений.
Висцеральный анализатор. Во внутренних органах имеются различные рецепторы, воспринимающие изменения внутренней среды организма. К ним относятся ме- ханорецепторы, хеморецепторы, терморецепторы, болевые рецепторы и др. Информация от внутренних рецепторов идет в центральную нервную систему, оказывая влияние на самочувствие и настроение человека.