Текст книги "Биология. Живой организм. 6 класс"

11. Дыхание

Дыхание амебы

Наблюдая за майским жуком, можно заметить, как его брюшко то уменьшается в объеме, то увеличивается. Это дыхательные движения. Жук дышит. В его организм при вдохе поступает воздух, содержащий кислород, а при выдохе выходит воздух, насыщенный углекислым газом. Происходит газообмен между организмом жука и окружающей средой.

Дышат все живые организмы, так как для поддержания жизни необходимо постоянное поступление кислорода, а запасов его в организме нет. Кислород участвует в химических процессах расщепления сложных органических веществ, в результате которых выделяется энергия, необходимая для поддержания жизнедеятельности организма, его роста, движения, питания, размножения и многих других процессов.

Одноклеточные организмы – как растения, так и животные – поглощают растворенный в воде кислород всей поверхностью своего тела. Это самый простой тип дыхания – клеточный. Образующийся в процессе дыхания углекислый газ выделяется сквозь оболочки непосредственно в воду.

Сходным образом дышат и многие многоклеточные животные (кишечнополостные, плоские черви), а среди растений всей поверхностью тела дышат водоросли.

У большинства же многоклеточных животных и растений для осуществления газообмена имеются специальные приспособления и органы. У цветковых растений – это устьица и чечевички. Устьица обычно располагаются на нижней стороне листа. Периодически то открываясь, то закрываясь, они регулируют поступление воздуха в листья. Стебель растения дышит через специальные отверстия среди клеток толстой и плотной пробки – чечевички.

Встречаются у растений и дополнительные приспособления: так, у болотного кипариса, растущего на переувлажненной почве, развиваются дыхательные корни.

Легочные мешки паука

Дыхательные корни

Жабры

У животных органы дыхания очень разнообразны. У большинства водных обитателей это жабры – особые разветвленные кожные выросты тела. Жабрами дышат рыбы, многие моллюски и членистоногие. Различают внутренние и наружные жабры. У рыб внутренние жабры. Заглатывая ртом воду и проталкивая ее через жаберные щели, рыба создает в них постоянный ток воды. Жабры пронизаны множеством кровеносных сосудов. Из омывающей жабры воды в кровь поступает кислород, а из крови в воду удаляется углекислый газ. Некоторые животные, например амфибии, на ранних стадиях своего развития и даже взрослые имеют наружные жабры.

Строение легких

Трахеи насекомого

Совершенно иначе устроена дыхательная система у насекомых. В каждом сегменте их тела имеется пара дыхалец – отверстий, от которых внутрь отходят ветвящиеся трубочки – трахеи. Они буквально пронизывают все тело. По этим трахеям в клетки тела насекомого поступает воздух, богатый кислородом.

Наземные позвоночные дышат легкими. Легкие имеют вид ячеистых мешков, пронизанных бесчисленным множеством кровеносных сосудов. Ячеистое строение позволяет увеличить внутреннюю поверхность легких во много раз.

Встречаются среди наземных позвоночных и животные, у которых легкие отсутствуют, например безлегочные саламандры – они дышат кожей.

Несмотря на наличие сложных органов дыхания, у позвоночных имеется и кожное дыхание. У лягушки оно даже преобладает над легочным, и при его нарушении лягушка с неповрежденными легкими погибает. Дышит кожей и человек: у него на долю кожного дыхания приходится около 1–2 % от его общего объема.

Устьица у большинства растений находятся в кожице на нижней стороне листовой пластинки. Число их огромно. Так, на 1 мм² листа подсолнечника их можно насчитать до 220, а на 1 мм² листа клена – до 550. Через устьица растения не только дышат, через них в лист поступает необходимый для фотосинтеза углекислый газ и выделяется образовавшийся в процессе фотосинтеза кислород. Регулируют устьица и процесс испарения воды.

Проверьте свои знания

1. Что такое дыхание?

2. Как дышат растения?

3. Что такое устьица и чечевички?

4. В чем суть клеточного дыхания?

5. Какие животные имеют кожное дыхание?

6. Как дышат насекомые?

7. Какое дыхание у рыб?

8. Как устроены легкие?

9. Как дышат одноклеточные животные?

10. В чем сходство дыхания растений и животных?

11. Выполните задание № 56 на с. 35 (Рабочая тетрадь).

12. Выберите правильный ответ. Тест на с. 86–89, вариант 1 (Тестовые задания).

Подумайте

Почему дыхание – важный признак всех живых организмов? Какова его роль?

• Работа с компьютером

• Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка: http://ru.wikipedia.org/ (Дыхание).

Все живые организмы дышат. При дыхании осуществляется газообмен: в организм поступает кислород, а из организма выделяется углекислый газ. Кислород необходим для расщепления сложных органических веществ на более простые. Выделяемая при этом энергия используется организмом для осуществления процессов жизнедеятельности. Одноклеточные организмы, кишечнополостные, многие черви дышат всей поверхностью тела. Различают несколько типов дыхания: клеточное, кожное, трахейное, жаберное и легочное.

12. Транспорт веществ в организме

Вы уже знаете, что в живых организмах происходят сложные процессы, в результате которых образуются разнообразные вещества. Обычно они передвигаются внутри клетки от органоида к органоиду, от одной клетки организма к другой.

Если под микроскопом рассмотреть лист элодеи – водного растения, широко встречающегося в наших пресных водоемах, то можно заметить, как хлоропласты медленно перемещаются вдоль клеточной оболочки. Это указывает на то, что цитоплазма клетки находится в движении. Этот процесс обеспечивает перемещение в клетке питательных веществ и газов.

Движением цитоплазмы переносятся различные вещества и у одноклеточных организмов. Так, у амебы цитоплазма перетекает из одной части тела в другую. Содержащиеся в ней вещества перемешиваются и разносятся по всей клетке. У инфузории туфельки – простейшего с постоянной формой тела – передвижение пищеварительного пузырька и распределение питательных веществ по всей клетке достигается непрерывным круговым движением цитоплазмы.

У многоклеточных организмов цитоплазма одной клетки не изолирована от цитоплазмы другой, соседней клетки полностью: через их мембраны может свободно проникать вода и растворенные в ней вещества. Цитоплазмы растительных клеток сообщаются между собой с помощью тончайших каналов, по которым из клетки в клетку могут также поступать вода и питательные вещества.

Более активное перемещение веществ у растений происходит по проводящим тканям. Эти ткани образуют сосудисто-волокнистые пучки, которые пронизывают все растение, соединяя его части – побеги, корни, цветки и плоды. Вода и растворенные в ней минеральные вещества передвигаются в растении от корней к надземным частям по сосудам древесины, а органические вещества – по ситовидным трубкам луба из листьев в другие части растения.

Водная элодея

Проводящий пучок корня

Транспорт веществ в растении

Клетки крови

Незамкнутая кровеносная система

Замкнутая кровеносная система

Многоклеточные животные для переноса веществ имеют особые системы органов. Так, хорошо известный дождевой червь имеет развитую кровеносную систему. Она состоит из сосудов, по которым циркулирует кровь. Кровь разносит по организму питательные вещества и кислород, выносит углекислый газ и другие продукты распада. Кровь состоит из бесцветной жидкости – плазмы и клеток крови. Различают красные и белые кровяные клетки. Красные кровяные клетки придают крови красный цвет, так как в их состав входит особое вещество – пигмент гемоглобин (от греческого «гема» – кровь и латинского «глобулюс» – шарик). Соединяясь с кислородом, гемоглобин разносит его по всему организму. Таким образом, кровь выполняет дыхательную функцию. Белые кровяные клетки выполняют защитную функцию: они уничтожают попавшие в организм болезнетворные микроорганизмы. Движение крови по сосудам обеспечивается у червя сокращением «сердец» – кольцевых сосудов. Они соединяют спинной и брюшной сосуды в единую замкнутую кровеносную систему.

У насекомых, моллюсков по сосудам течет гемолимфа (от греческого «гема» – кровь и латинского «лимфа» – чистая вода) – бесцветная или зеленоватая жидкость, выполняющая функции, сходные с функциями крови. Их кровеносная система состоит из сосудов и сердца. Из сердца гемолимфа поступает в сосуды, а из них изливается в промежутки между органами – в полость тела. Затем она вновь собирается в сосуды и поступает в сердце. Такая кровеносная система называется незамкнутой.

У позвоночных животных, к которым относятся рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие, кровеносная система устроена по единому «плану». Она замкнутая, состоит из сосудов и хорошо развитого сердца. Среди сосудов различают артерии, несущие кровь от сердца, вены, несущие кровь к сердцу, и мельчайшие сосуды – капилляры, которые буквально пронизывают все тело животного. (Вспомните: стоит поранить палец, и сейчас же появится капелька крови!) Именно в капиллярах происходит обмен веществами между кровью и тканями.

Сердце состоит из камер – предсердий и желудочков. В предсердия кровь собирается из вен, затем поступает в желудочки, а сокращения желудочков выталкивают ее в артерии, по которым она снова расходится по всему телу, разнося кислород и питательные вещества.

Наибольшего развития достигла кровеносная система у птиц и млекопитающих. Они имеют четырехкамерное сердце и замкнутую кровеносную систему. Их кровь несет к тканям большое количество кислорода, что поддерживает высокий уровень обмена веществ: все процессы в организме идут быстро и сопровождаются выделением большого количества энергии.

Четырехкамерное сердце

Капиллярная сеть

Сердце человека

У растений большое значение для перемещения воды имеет корневое давление и испарение воды листьями.

Вода поступает в растение через корневые волоски. Покрытые слизью, тесно соприкасаясь с почвой, они всасывают воду с растворенными в ней минеральными веществами. Затем вода по сосудам корня под давлением поднимается в другие, надземные органы растения. Корневое давление – это сила, вызывающая одностороннее движение воды от корней к побегам.

Попав в листья, вода испаряется с поверхности клеток и в виде пара через устьица выходит в атмосферу. Этот процесс обеспечивает непрерывный восходящий ток воды по растению: отдав воду, клетки мякоти листа, подобно насосу, начинают интенсивно поглощать ее из окружающих их сосудов, куда вода поступает по стеблю из корня.

Подсолнечник ежедневно теряет до 2 л воды, а старый дуб – до 600 л.

Опыт, демонстрирующий наличие корневого давления у растений

Сердце рыб состоит из одного предсердия и одного желудочка, у земноводных и пресмыкающихся (за исключением крокодила) сердце образовано двумя предсердиями и желудочком. У птиц и млекопитающих сердце четырехкамерное. Оно состоит из двух предсердий и двух желудочков.

Проверьте свои знания

1. Каково значение транспорта веществ в организме?

2. Как переносятся вещества у одноклеточных организмов?

3. Какова роль кровеносной системы?

4. Что такое кровь?

5. Из чего состоит кровь?

6. Что такое устьица, где они расположены?

7. Как осуществляется передвижение воды и минеральных веществ в растении?

8. По какой части стебля передвигаются органические вещества?

9. В чем заключается роль корневых волосков? Что такое корневое давление?

10. Каково значение испарения воды листьями?

11. Выполните задания № 57, 58 на с. 36 (Рабочая тетрадь).

12. Выберите правильный ответ. Тест на с. 94–95, вариант 1 (Тестовые задания).

Подумайте

Весной садовод обнаружил два поврежденных дерева. У одного мыши повредили кору частично, у другого зайцы обгрызли ствол «кольцом». Какое дерево может погибнуть?

Лабораторная работа

Выполните работу № 19 на с. 41–42 (Лабораторные работы).

• Работа с компьютером

• Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка: http://ru.wikipedia.org/ (Кровообращение).

У большинства животных перенос питательных веществ и газов осуществляется кровью или гемолимфой. Кровеносная система состоит из сердца и сосудов (артерий, вен, капилляров).

В растениях вещества транспортируются по проводящим тканям: вода и минеральные соли передвигаются по сосудам древесины, а органические вещества – по ситовидным трубкам луба. Перемещение веществ в клетке происходит благодаря движению цитоплазмы.

13. Выделение

В процессе жизнедеятельности организма – как растительного, так и животного – образуются вещества, которые для него не нужны, а иногда даже опасны. Это так называемые отходы – ими могут быть вода, углекислый газ, аммиак, мочевина и многие другие соединения. Поэтому перед каждым организмом стоит проблема удаления этих веществ. Решается она по-разному.

У простейших это происходит достаточно легко: продукты обмена веществ выходят из клетки через клеточную оболочку в окружающую среду, где их концентрации значительно ниже. А вот избавиться от излишков воды им сложнее. Пресноводные простейшие освобождаются от нее с помощью сократительной вакуоли – небольшого пузырька, лежащего в цитоплазме. Периодически сокращаясь, она выталкивает находящуюся в ней жидкость наружу.

У большинства же многоклеточных животных появляются различные специальные приспособления. Так, у плоских червей это система выделительных канальцев, которые берут начало от особых, так называемых мерцательных клеток, имеющих пучок постоянно колеблющихся ресничек. Они поглощают окружающую их жидкость с вредными продуктами обмена веществ и направляют ее в канальцы, которые выносят ее через выделительные поры наружу.

У дождевого червя выделение осуществляется через нефридии (от греческого «нефридион», уменьшительного от «нефрос» – почка) – канальцы, которые открываются реснитчатыми воронками в полость тела. В них собираются ненужные вещества и выводятся наружу через выделительные поры. Канальцы окружены многочисленными капиллярами, через стенки которых удаляются продукты обмена и из крови.

Выделительная система планарии

Амеба

Инфузория туфелька

Выделительная система дождевого червя

Нефридий

Выделительная система насекомых представлена тонкими, длинными трубочками, один конец которых лежит в полости тела, а другой открывается в задний отдел кишечника. Из гемолимфы, заполняющей полость тела насекомого, в выделительные трубочки через их стенки поступают продукты обмена. Затем они перемещаются в кишечник. В кишечнике вода всасывается в гемолимфу, а сухие вещества выделяются наружу.

Основной орган выделения позвоночных животных – почки. Через них удаляются ненужные для организма жидкие вещества. У рыб, например, почки имеют вид двух вытянутых лентовидных органов, расположенных под позвоночником в верхней части полости тела.

Кровь, проходя через разветвленную капиллярную сеть, которая пронизывает почки, отдает растворенные в ней продукты обмена. От почек отходят два мочеточника, по ним образовавшаяся моча собирается в мочевой пузырь, а затем через особое отверстие выходит наружу.

В процессе выделения принимают участие и другие органы. Так, углекислый газ выделяется у животных через кожу, жабры, легкие, вода – через кожу и легкие. А минеральные соли, некоторые органические вещества выводятся через кожу, кишечник и специальные приспособления. Некоторые животные имеют особые клетки, в которых накапливаются продукты обмена. Это «почки накопления».

Выделительные трубочки жука

Выделительная система рака

Выделительная система лягушки

Выделительная система голубя

Выделительная система кошки

Выделительная система рыбы

Капли росы на листе манжетки

У растений и грибов нет специальной выделительной системы. Многие ненужные для них вещества откладываются в клетках, многоклеточных вместилищах и сохраняются на протяжении всей их жизни. От многих вредных веществ растения освобождаются во время листопада, при слущивании наружных слоев коры – корки.

Некоторые растения от избытка воды и солей освобождаются через специальные, похожие на устьица группы клеток – водяные устьица, или гидатоды. Обычно они располагаются на верхушке и по краям листа. Выделяемые ими капли (росу) можно видеть на листьях утром в жаркую погоду.

Листопад – это естественное отделение листьев от стебля. В листьях накапливаются ненужные и даже вредные вещества. Они удаляются из растения в процессе сбрасывания листьев. А нужные вещества оттекают в другие органы, где используются или накапливаются в запасающих тканях. Перед листопадом листья теряют зеленый цвет, так как хлорофилл разрушается, и становятся видны другие красящие вещества – пигменты желтого, красного и оранжевого цвета. Вот почему осенью деревья и кустарники багряно-золотые.

Осенняя окраска листьев

В почках происходит образование мочи из веществ, приносимых кровью. В основе строения почки лежит нефрон (от греческого «нефрос» – почка) – ее главный структурный элемент. Образование мочи делится на два этапа. Первый – фильтрация, в результате которой из веществ, приносимых кровью, образуется первичная моча. Затем из нее происходит обратное всасывание в кровь воды и некоторых ценных для организма веществ. Это второй этап – образование вторичной мочи, которая и удаляется из организма.

Схема листопада

Проверьте свои знания

1. Каково значение процессов выделения у живых организмов?

2. Как удаляются ненужные вещества у одноклеточных?

3. Как устроена выделительная система дождевого червя?

4. Чем выделительная система плоских червей отличается от выделительной системы дождевого червя?

5. Какие органы образуют выделительную систему рыбы?

6. Как происходит выделение ненужных веществ у растений?

7. Что такое листопад?

8. Почему листья растений осенью желтеют?

9. Какие вещества растения выделяют круглосуточно, а какие – только на свету?

10. Могут ли накапливаться вредные вещества у растений и животных?

11. Выполните задание № 63 на с. 38 (Рабочая тетрадь).

12. Выберите правильный ответ. Тест на с. 37–38, вариант 1 (Тестовые задания).

Подумайте

Почему нельзя употреблять в пищу старые грибы?

• Работа с компьютером

• Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка: http://ru.wikipedia.org/ (Выделение).

В процессе жизнедеятельности в организме образуются ненужные и вредные вещества, которые необходимо из него удалять. У животных эти функции осуществляет выделительная система. Основной орган выделения у позвоночных – это почки. Растения и грибы не имеют специальных выделительных систем.

14. Обмен веществ и энергии

Обмен веществ и энергии – обязательное условие жизни.

Для того чтобы жить, организмы должны постоянно получать из окружающей среды различные вещества: растения – воду, минеральные соли, углекислый газ, кислород; животные – белки, жиры, углеводы, а также воду, минеральные соли, кислород. Без этого невозможны рост и обновление клеток любого организма.

Одновременно во внешнюю среду живые организмы выделяют продукты своей жизнедеятельности: растения – воду, углекислый газ, кислород; животные – воду, углекислый газ, мочевину и некоторые другие вещества. Другими словами, между организмом и внешней средой постоянно идет обмен веществ.

Вещества, поступившие извне в клетку организма, не остаются неизменными: прежде чем стать частью его тела, они подвергаются различным превращениям. Так, в зеленых клетках растений на свету из простых веществ – воды и углекислого газа – в результате фотосинтеза образуются сложные органические соединения – сахара, которые затем превращаются в крахмал, клетчатку, белки, жиры и некоторые другие вещества, необходимые растению. Они идут на построение новых клеток и органоидов, расходуются в процессе дыхания или откладываются в семенах, плодах «про запас».

Иначе происходит обмен у животных. Полученные ими в готовом виде питательные вещества – белки, жиры, углеводы – имеют очень сложное строение и не могут непосредственно использоваться организмом. Только в результате ряда превращений (вспомните – в пищеварительной системе животных!) они переводятся в более простые соединения, растворимые в воде, и уже в таком виде усваиваются клеткой. Здесь из них образуются другие сложные вещества, т. е. они превращаются в вещества тела организма.

Животные используют в пищу готовые питательные вещества

Одновременно с образованием сложных веществ в клетке идет противоположный процесс – распад сложных соединений на более простые. Это сопровождается выделением энергии, которая расходуется на образование новых веществ, работу различных внутренних органов, поддержание температуры тела.

Все эти превращения, связанные с образованием сложных веществ из простых и, наоборот, распадом сложных соединений на простые с выделением энергии, называют обменом веществ. Обмен веществ – один из важнейших признаков живого.

Многообразие живых организмов в природе, сложность их строения и поведения обусловили существование разных по сложности типов обмена веществ.

Давайте рассмотрим, как происходит обмен веществ у хорошо знакомых вам позвоночных животных.

У рыб он протекает медленно. Например, сердце окуня делает лишь 18–20 ударов в минуту. По кровеносной системе течет кровь, слабо насыщенная кислородом. Поэтому реакции обмена веществ идут медленно, энергии в результате распада сложных соединений выделяется мало, и температура тела рыбы зависит от температуры окружающей среды. Таких животных называют холоднокровными.

У земноводных, да и у пресмыкающихся, имеющих более совершенные кровеносные системы и органы дыхания, уровень обмена веществ также невысок, тепла образуется мало. А значит, температура их тела непостоянна и сильно колеблется в зависимости от температуры окружающей среды. Это тоже холоднокровные животные. С понижением температуры они становятся малоактивными, зиму переживают, впадая в спячку.

Обмен веществ и энергии

Совершенствование строения кровеносной, дыхательной, нервной систем

Холоднокровные животные. Непостоянная температура тела, зависит от температуры окружающей среды. Нет физиологических механизмов терморегуляции

Теплокровные животные. Постоянная температура тела, не зависит от температуры окружающей среды. Есть физиологические механизмы терморегуляции

Холоднокровные

Теплокровные

Другое дело – птицы. Пища у них переваривается быстро, более совершенные кровеносная и дыхательная системы обеспечивают богатое насыщение крови кислородом. Поэтому распад сложных органических веществ идет активно, высвобождается большое количество энергии, достаточное как для осуществления процессов жизнедеятельности, так и для согревания тела. Это теплокровные животные.

Высокий уровень обмена веществ способствовал широкому распространению птиц на нашей планете. Температура их тела не зависит от температуры окружающей среды, и это позволяет им легче приспособиться к неблагоприятным условиям.

Теплокровными животными являются и млекопитающие. Обмен веществ у них происходит энергично, поэтому температура их тела, как и у птиц, постоянна и не зависит от температуры окружающей среды.

Проверьте свои знания

1. Что такое обмен веществ?

2. Из каких процессов складывается обмен веществ?

3. Как протекает обмен веществ у растений?

4. Каких животных называют холоднокровными?

5. Назовите вещества, которые растения поглощают из окружающей среды.

6. Какие вещества растения выделяют в результате своей жизнедеятельности?

7. Назовите известных вам теплокровных животных.

8. Как осуществляется обмен веществ у рыб?

9. Какие вещества поступают в организм животного из внешней среды?

10. Какие вещества выделяют животные в результате своей жизнедеятельности?

11. Как происходит обмен веществ у птиц?

12. Почему обмен веществ у земноводных и пресмыкающихся протекает более активно, чем у рыб?

13. Способствовал ли активный обмен веществ у птиц и млекопитающих их широкому распространению на планете?

14. Назовите характерные признаки живого организма.

15. Какие органы растений принимают участие в обмене веществ?

16. Какие системы органов животных участвуют в процессах обмена веществ?

17. Выполните задания № 68, 69 на с. 41 (Рабочая тетрадь).

18. Выберите правильный ответ. Тест на с. 108–109, вариант 1 (Тестовые задания).

Подумайте

1. Почему обмен веществ и энергии является основным признаком живого организма?

2. Как земноводные и пресмыкающиеся ведут себя при резком понижении температуры среды? Приведите примеры.

• Работа с компьютером

• Обратитесь к диску. Изучите материал урока и выполните предложенные задания.

Интернет-ссылка: http://ru.wikipedia.org/ (Обмен веществ).

Обмен веществ и энергии – характерный признак живого. В ходе обмена веществ происходит постоянное превращение одних веществ в другие: из простых образуются сложные, сложные разлагаются на более простые. Выделяемая при этом энергия используется в многочисленных процессах, происходящих в организме.