Органы пищеварения и выделения. Обмен веществ

В отличие от большинства растений все животные являются потребителями готовых органических веществ. К органическим веществам относятся: белки, жиры и углеводы.

Органические вещества служат источником энергии для осуществления всех жизненных функций, а также источником строительного материала для роста и развития.

Органические вещества животные получают, питаясь отмершими организмами, или только растениями, или только животными, или и теми, и другими.

В зависимости от того, чем питаются животные, их часто подразделяют на различные категории, например: травоядные, хищные (плотоядные), всеядные, паразиты, однако деление это условное.

При любом типе питания пища должна пройти соответствующую обработку, прежде чем будет усвоена. Лучшему усвоению пищи помогает предварительное механическое измельчение пищи, а затем (или во время измельчения) химическое воздействие на неё. Процессы измельчения, расщепления, всасывания и есть пищеварение.

Существует множество способов пищеварения: от наружного, когда пищеварительные соки вводят в тело жертвы, как у пауков, или она обволакивается выворачивающимся через ротовое отверстие желудком, как у морских звёзд, до внутреннего — в специальных отделах пищеварительной системы.

Как проходило эволюционное развитие органов пищеварения, можно понять, рассмотрев строение пищеварительных органов и систем у разных систематических групп животных.

Одноклеточным животным свойственно внутриклеточное пищеварение. Пища в их организме переваривается пищеварительными вакуолями, в которые поступают особые вещества — пищеварительные ферменты.

Кишечнополостные — многоклеточные животные с внутренней полостью, в которой вначале происходит внеклеточное переваривание, заканчивающееся в клетках внутреннего слоя стенок эпителия.

У гидры — мешковидного полипа вытянутой формы, пищеварение происходит в пищеварительных клетках, которые выстилают пищеварительную полость. Жгутики находятся в постоянном движении и подгребают к клеткам частицы пищи, которые они захватывают ложноножками. Внутри их происходит окончательное переваривание пищи.

У медуз пищеварение происходит в пищеварительной полости. Медузы имеют желудок с четырьмя кармановидными выпячиваниями и сеть радиальных и кольцевого каналов, по которым питательные вещества из желудка разносятся по всему телу, а непереваренные остатки возвращаются в желудок и удаляются через рот.

Пищеварительная система круглых червей имеет вид трубки, подразделённой на переднюю, среднюю и заднюю кишки с анальным отверстием на конце тела.

У кольчатых червей пищеварительная трубка также имеет три отдела. В переднем её отделе различают глотку, пищевод, зоб, желудок.

Моллюски уже обладают более сложной пищеварительной системой. У них появляется пищеварительная железа — печень, способствующая перевариванию пищи.

У членистоногих имеется хорошо развитая пищеварительная система, в которой выделяют переднюю, среднюю и заднюю кишку.

Развиты пищеварительные железы — слюнные. Печень у насекомых отсутствует.

Пищеварительная система позвоночных животных начинается ротовым отверстием. За ротовым отверстием следуют глотка, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишки с анальным отверстием, открывающимся либо наружу, либо в специальное образование — клоаку (расширенную часть задней кишки).

В пищеварительной системе птиц наблюдаются изменения, связанные с полётом. Исчезают зубы. Появляется роговой клюв, в пищеводе обособляется зоб, желудок подразделён на два отдела — железистый, в котором осуществляется химическая переработка пищи, и мускульного, в нем происходит механическое измельчение. Длина тонкого отдела кишечника увеличивается, толстого — укорачивается.

Млекопитающие обладают наиболее сложной пищеварительной системой. В зависимости от функций захватывания, удержания, разрывания или пережёвывания пищи меняется и строение зубов. Развиваются резцы, клыки, коренные зубы. Их число и форма постоянны для особей одного вида.

У грызунов верхние резцы растут всю жизнь.

В стенках желудка позвоночных имеются пищеварительные железы.

У большинства млекопитающих желудок простой, однокамерный.

У жвачных парнокопытных он сложный и состоит из четырёх отделов.

В первых трёх отделах (рубце, сетке и книжке) с участием населяющих многочисленных бактерий и инфузорий происходит расщепление стенок растительных клеток. В последнем отделе — сычуге, который является истинным желудком, имеющем пищеварительные железы, происходит переваривание всех питательных веществ растительной пищи и белков.

У млекопитающих есть печень и поджелудочная железа. Кишечник делится на несколько отделов. Длина толстого кишечника увеличивается.

Таким образом, каждое новое образование в пищеварительной системе появлялось в процессе эволюции в связи с необходимостью либо осваивать новый тип пищи, либо получать из того же объёма пищи значительно больше строительного материала или энергии.

Процесс выделения ненужных и вредных для организма продуктов обмена протекает весьма различно у животных разных систематических категорий. Так, одноклеточные организмы удаляют продукты жизнедеятельности через поверхность тела. Например, в клетке амёбы периодически образуется пульсирующая сократительная вакуоль, которая выводит излишнюю воду наружу. У инфузории-туфельки оставшиеся внутри пищеварительной вакуоли непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу в задней части тела через особый участок поверхности клетки — порошицу.

Губки и кишечнополостные не имеют специализированных органов или систем выделения. Удаление продуктов обмена (углекислого газа и непереваренных остатков пищи) осуществляется всеми клетками тела.

Выделительная система впервые появляется у плоских червей. Она представлена тонкими извилистыми трубочками — канальцами. Один конец такого канальца начинается в теле червя закрытой воронкой, другой открывается наружу выделительной порой. Ненужная жидкость из клеток тела диффузно поступает вначале в закрытые воронки, затем проникает в канальцы, а из них удаляется из организма.

Выделительная система круглых червей часто представлена кожными железами, в некоторых случаях такая же, как у плоских червей.

Выделительная система кольчатых червей представлена особыми образованиями в каждом сегменте тела.

Она состоит из пары открытых воронок, извилистых трубочек — канальцев, открывающихся наружу двумя выделительными порами.

У моллюсков выделительная система представлена одной или двумя почками, проводящими каналами и выделительными порами. У иглокожих выделительной системы и специальных органов выделения нет.

Выделительная система членистоногих представлена различными органами выделения, которые открываются наружу через отверстия. У ракообразных она представлена парой зелёных желёз, которые располагаются в переднем конце тела.

У более совершенных групп насекомых основным органом выделения являются мальпигиевы сосуды. Они имеют вид трубочек, открывающихся на границе средней и задней кишок.

Выделительная система позвоночных животных характеризуется дальнейшим усложнением и представлена двумя почками. От каждой почки отходит по одному мочеточнику, который открывается в мочевой пузырь. Он открывается особым отверстием наружу.

Почки состоят из многочисленных почечных канальцев, пронизанных густой сетью капилляров. В почках жидкие продукты жизнедеятельности из крови поступают в почечные канальцы, затем транспортируются по выделительной системе наружу.

Рыбы имеют две почки красно-бурого цвета, расположенные в полости тела между плавательным пузырём и позвоночником, два мочеточника, а у некоторых рыб есть мочевой пузырь. Его непарный канал открывается отверстием, расположенным чуть позади анального.

У земноводных продолговатые почки красно-бурого цвета находятся в полости тела справа и слева от позвоночника. Им постоянно приходится решать задачу избавления от постоянного избытка воды в организме. Моча от почек оттекает по двум мочеточникам вначале в расширенную часть задней кишки — клоаку. Оттуда поступает в мочевой пузырь. По мере наполнения мочевого пузыря жидкостью стенки его сокращаются и выталкивают её вновь в клоаку, а из неё она удаляется наружу.

В отличие от туловищных почек амфибий, почки рептилий располагаются в тазовой области с брюшной стороны клоаки и по её бокам. То есть появляются тазовые почки, которые соединяются с клоакой через мочеточники.

Особенностью выделительной системы птиц является отсутствие мочевого пузыря. Экскременты (помёт) в организме у пернатых смешиваются с мочой и выводятся через клоаку.

У млекопитающих жидкие продукты жизнедеятельности удаляются из крови двумя бобовидными почками, находящимися в поясничной области по бокам от позвоночника. Моча из почек стекает по двум мочеточникам в мочевой пузырь, а из него по мочеиспускательному каналу периодически выбрасывается наружу.

Таким образом, эволюция системы выделения шла в направлении создания специализированных органов, которые обеспечивают выведение из организма образующихся в процессе жизнедеятельности опасных, а иногда просто ядовитых веществ.

Основной конечный продукт, выводимый через систему выделения у рыб, земноводных и млекопитающих, — мочевина, а пресмыкающихся и птиц — мочевая кислота. В любой организм должны поступать какие-то вещества из окружающей среды, а какие-то вещества должны выделяться.

Процесс обмена веществ идёт с момента рождения и до самой смерти. Скорость его протекания может быть различной: от обычной — в активном состоянии животного, до весьма замедленной — в спячке. А в отдельных случаях могут быть периоды полной остановки, например при вмерзании в лёд. В процессе питания в организм животного поступают вещества, переваривая их, животное получает тот строительный материал, который потом усваивается организмом и используется для его роста и развития.

Обмен веществ неотделим от превращения энергии в организме. Источником энергии является пища. Разложение сложных веществ пищи до простых и усвоение их сопровождаются выделением энергии. Эта энергия используется организмом для изменения структуры и функций клеток, поддержания определённой температуры тела (у теплокровных), для совершения какой-либо работы мышц и тому подобного.

Таким образом, любой живой организм усваивает поступающие в него необходимые для жизнедеятельности вещества и выделяет в окружающую среду вещества, ненужные организму. Вся жизнь живого организма — это непрерывный обмен веществами с окружающей средой.