На листке 8 вопросов. Отвечаю по порядку — сначала кратко, потом с объяснением принципа.
1. Почему выделение жизненно необходимо?
Выделение удаляет конечные продукты обмена веществ и поддерживает постоянство внутренней среды: водно-солевой баланс, pH, давление.
Если продукты обмена накапливаются, организм «самоотравляется»:
- аммиак — очень токсичен, нарушает работу клеток и нервной системы, меняет pH;
- мочевина — менее токсична, но в высоких концентрациях повышает осмотическое давление и повреждает клетки;
- мочевая кислота — плохо растворяется и может выпадать кристаллами в почках и суставах;
- углекислый газ — при накоплении закисляет кровь.
Вывод: без выделения животное погибнет от отравления продуктами собственного обмена и нарушения водно-солевого баланса.
2. Чем отличаются продукты выделения у водных и наземных животных?
Связь с водой здесь главная.
- Водные животные чаще выводят аммиак. Он хорошо растворяется в воде и быстро удаляется через жабры или покровы. В воде его можно разбавить, поэтому организм не тратит много энергии на превращение аммиака.
- Наземные животные вынуждены экономить воду. Поэтому аммиак превращается в:
- мочевину — у млекопитающих и взрослых земноводных; она менее токсична, но для выведения нужно умеренное количество воды;
- мочевую кислоту — у птиц, пресмыкающихся, насекомых; она почти нерастворима и выводится в виде кристаллов или пасты с минимальной потерей воды. Но её синтез энергетически «дорогой».
Принцип: чем меньше доступной воды, тем сильнее организм экономит её и тем менее растворимый продукт выделения использует.
3. Как удаляют излишки воды и вредные вещества одноклеточные?
У них нет органов выделения, но есть специальные структуры.
- Амёба — сократительная вакуоль. Она собирает излишки воды из цитоплазмы, растягивается, затем сокращается и выбрасывает содержимое наружу через пору в мембране.
- Инфузория-туфелька — две сократительные вакуоли с радиальными каналами. Каналы собирают воду, она поступает в центральный пузырёк, и тот периодически выталкивает её наружу.
Часть растворённых вредных веществ может удаляться и через клеточную мембрану. Главная задача сократительных вакуолей — осморегуляция: без них пресноводная клетка «набрала» бы слишком много воды и могла лопнуть.
4. Что такое протонефридии у плоских червей?
Протонефридии — это органы выделения плоских червей, например белой планарии.
Они устроены так:
- система слепозамкнутых трубочек;
- внутренние концы трубочек заканчиваются звёздчатыми клетками с пучком ресничек — их называют «клетками с ресничным пламенем»;
- реснички постоянно колеблются и создают ток жидкости;
- жидкость с продуктами обмена идёт по трубочкам и выводится наружу через выделительные поры.
У протонефридиев нет открытой воронки, которая сообщалась бы с полостью тела. Они лежат среди паренхимы и работают как небольшие «фильтры-насосы».
5. Чем выделительная система дождевого червя отличается от системы плоских червей?
- У плоских червей — протонефридии: слепые трубочки с «пламенными» клетками, без открытой воронки.
- У дождевого червя — метанефридии. Это парные органы, расположенные в большинстве сегментов тела.
Метанефридий устроен иначе:
- начинается воронкой с ресничками, которая открыта в целом — вторичную полость тела;
- далее идёт извитой каналец;
- заканчивается выделительной порой на поверхности тела.
Преимущество метанефридиев: они могут фильтровать жидкость из целома и всасывать обратно воду и полезные вещества. Поэтому выделение у кольчатых червей эффективнее, чем у плоских.
6. Какие структуры отвечают за выделение у насекомых?
У насекомых это мальпигиевы сосуды.
Принцип работы:
- мальпигиевы сосуды — слепые трубочки, которые открываются в заднюю кишку;
- они извлекают из гемолимфы мочевую кислоту и соли;
- содержимое попадает в кишечник;
- в задней кишке вода всасывается обратно, а мочевая кислота выводится в виде кристаллов или пасты вместе с остатками пищи.
Почему это выгодно наземным животным: почти не теряется вода. Мочевая кислота плохо растворяется, поэтому её можно вывести «в сухом виде». Это важное приспособление к жизни на суше.
7. Зелёные железы у ракообразных
Зелёные железы — это парные выделительные органы речного рака. Они расположены в головном отделе, у основания антенн — поэтому их ещё называют антеннальными железами. Протоки открываются наружу у основания антенн.
Функции:
- удаление продуктов азотистого обмена;
- осморегуляция — удаление избытка воды;
- поддержание солевого баланса.
По сути, это «почки» ракообразных.
8. Могла бы лягушка жить на суше с выделительной системой пресноводной рыбы?
Нет, нормально жить на суше она бы не смогла.
Пресноводная рыба живёт в среде, где воды много: вода постоянно поступает в организм, поэтому рыба выводит много разбавленной мочи и избавляется от аммиака через жабры.
На суше всё наоборот:
- воду нужно экономить;
- обильная разбавленная моча быстро привела бы к обезвоживанию;
- аммиак нечем было бы разбавлять и выводить, он бы накапливался и отравлял организм;
- почки не смогли бы концентрировать мочу и удерживать воду.
Взрослая лягушка выделяет в основном мочевину и может всасывать воду обратно, например из мочевого пузыря. Поэтому она может жить в полуводной среде. Но с «рыбьей» системой выделения на суше она бы быстро потеряла воду и погибла.
Главный принцип для понимания темы
Выделение — это не просто «выбросить отходы». Организм должен одновременно:
- удалить вредные продукты обмена;
- сохранить нужные соли и воду;
- поддержать постоянство внутренней среды.
Поэтому:
- где воды много — можно выводить аммиак и много разбавленной мочи;
- где воды мало — нужно превращать аммиак в мочевину или мочевую кислоту и всасывать воду обратно.