Підручник з Біології і екології (профільний рівень). 10 клас. Задорожній - Нова програма

§ 50. Виділення у тварин

Поміркуйте

Розмір тіла бурої планарії не дуже відрізняється від розміру тіла гідри. При цьому у бурої планарії є спеціалізовані органи виділення, а у гідри їх немає. Чому?

Згадайте

Екзоцитоз

Прото- і метанефридії

Будова нирок

Фільтрація і реабсорбція

Екскреція та екскрети

У ході обміну речовин утворюються різні відходи, які повинні виводитися з організму. Якщо вони накопичуються понад певної концентрації, то виникає загроза порушення нормального перебігу фізіологічних процесів.

Екскреція — це виведення з організму кінцевих продуктів обміну речовин.

Екскрети — це кінцеві продукти обміну речовин у живих організмах, які більше не беруть участі у життєвих процесах.

Основні продукти екскреції у тварин:

вуглекислий газ, що утворюється в процесі клітинного дихання;

нітрогенвмісні продукти розпаду білків і нуклеїнових кислот — амоніак, сечовина і сечова кислота;

жовчні пігменти, які утворюються під час руйнування гема в печінці.

Виділення продуктів метаболізму клітиною

Переміщення речовин із клітини в зовнішнє середовище відбувається шляхом екзоцитозу. Цей процес дозволяє клітинам видаляти відходи, а також секретувати гормони і білки.

Видалення відходів у клітині здійснюють лізосоми, які руйнують відпрацьовані клітинні компоненти. Перетравлений матеріал вивільняється у позаклітинне середовище.

Клітини, які секретують біологічно активні речовини, формують спеціальні секреторні везикули. Такі везикули містять гормони, нейромедіатори або травні ферменти. Вони формуються з мембран комплексу Гольджі й вивільняють уміст назовні після надходження в клітину спеціального сигналу.

Різноманітність органів виділення

В одноклітинних тварин виділення відбувається безпосередньо через клітинну мембрану, у нижчих безхребетних — через епідерміс. У тварин, що стоять на вищому щаблі еволюції, розвинулися спеціальні органи, які виконують функцію екскреції. Вуглекислий газ виділяється через легені, трахеї або зябра; вода, сечовина і солі — через шкіру (з потом) і нирки (із сечею). Екскреція жовчних пігментів відбувається через печінку і виводиться з організму з послідом.

Органи виділення у тварин

Тварини

Органи виділення

Черви

Протонефридії, метанефридії

Членистоногі

Зелені залози, мальпігієві судини, трахеї

Риби, земноводні

Нирки, печінка, зябра, шкіра

Наземні хребетні

Нирки, печінка, легені, шкіра

Еволюція видільної системи у безхребетних

Шляхом дифузії через клітинну мембрану видаляють продукти обміну губки й кишковопорожнинні, які не мають спеціальних органів виділення.

Перші видільні органи — протонефридії — з’являються у плоских червів. Протонефридії регулюють переважно вміст води в організмі (мал. 50.1).

Більш досконалі органи виділення — метанефридії — з’являються у кільчастих червів. Метанефридій являє собою канал, внутрішній кінець якого відкривається в порожнину тіла воронкою з війками, а інший кінець відкривається назовні видільною порою. Рухами війок продукти обміну видаляються з організму.

У ракоподібних органами виділення є зелені залози, розташовані біля основи антен. Вони являють собою мішечки з каналом, який іде до сечового міхура. Сеча накопичується в сечовому міхурі, а потім виливається назовні.

У комах і павукоподібних є мальпігієві трубочки. Продукти обміну надходять туди з гемолімфи і по трубочках виводяться в травний тракт. Крім того, у комах є жирове тіло, де накопичуються шкідливі речовини.

У молюсків головними органами виділення є нирки, схожі на метанефридії.

Еволюція видільної системи у хребетних

Система виділення хребетних еволюціонувала від окремих ниркових канальців — нефронів — до спеціальних органів — нирок, які складаються з багатьох видільних канальців із загальною вивідною протокою. У наземних хребетних удосконалюються способи мінімізації втрати води шляхом її зворотної реабсорбції.

Переднирки круглоротих і деяких риб схожі на метанефридії кільчастих червів.

Первинні, або тулубні, нирки є в більшості риб і земноводних. Вони мають мальпігієве тільце — з’єднання воронки нефридію з клубочком капілярів. Так встановлюється безпосередній зв’язок між кровоносною та видільною системами. Видільний каналець стає довшим, утворює вигини, що дозволяє виконувати зворотне всмоктування води, глюкози й інших речовин.

Вторинні, або тазові, нирки розвинені в плазунів, птахів і ссавців. Одиницею будови нирки є нефрон, який починається капсулою Шумлянського — Боумена з клубочком капілярів. У судинних клубочках відбувається фільтрація й утворюється первинна сеча. Від ниркового тільця відходить видільний звивистий каналець. У довгих ділянках ниркового канальця відбувається реабсорбція — зворотне всмоктування води, і тому виділяється дуже концентрована вторинна сеча. Усе це дозволило тваринам успішно пристосуватися до життя на суходолі й економно витрачати воду.

Мал. 50.1. Еволюція видільної системи у тварин

Ключова ідея

В одноклітинних організмів екскреція відбувається шляхом екзоцитозу. Найбільш прості органи виділення у багатоклітинних тварин — це протонефридії плоских червів і метанефридії кільчастих червів. Система виділення хребетних еволюціонувала від окремих канальців — нефронів — до спеціалізованих органів — нирок.

Запитання та завдання

1. Чи завжди продукти екскреції є непотрібними відходами метаболізму? Наведіть приклади, як екскрети можуть використовуватися як хімічні сигнали (не тільки на рівні клітин, але й на рівні окремих організмів). 2. Які органи виконують функцію екскреції в людини? Які продукти обміну речовин вони виводять? 3. Як запобігається втрата води в наземних тварин? 4. Чим мальпігієве тільце відрізняється від метанефридію?