Текст книги "Биология. Животные. 7 класс"

1. Какие продукты образуются в результате обмена веществ?

2. Как вещества выделяются из организма?

В результате обмена веществ в организме животных образуются продукты распада. Часть из них используется организмом, а другая часть удаляется из него. Газообразные вещества (кислород, азот, углекислый газ) обычно удаляются через дыхательную систему. Непереваренные остатки пищи – через пищеварительную, а вещества, образовавшиеся в результате жизнедеятельности, – через выделительную систему и кожные покровы.

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

Рис. 166. Схема строения выделительной системы кольчатых червей: 1 – выделительная воронка; 2 – выделительный каналец; 3 – выделительная пара. А – продольный разрез; Б – поперечный разрез

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 кольчатых червей представлена особыми образованиями в каждом сегменте тела. Она состоит из пары открытых воронок, извилистых трубочек – канальцев, открывающихся наружу двумя выделительными порами (рис. 166 А, Б).

У моллюсков выделительная система представлена одной или двумя почками, проводящими каналами и выделительными порами.

У иглокожих выделительной системы и специальных органов выделения нет.

У насекомых органами выделения являются пористые длинные трубочки, открывающиеся передним концом в заднюю кишку, а свободные концы располагаются в полости тела и омываются кровью.

У некоторых беспозвоночных животных (круглые черви, членистоногие) продукты обмена веществ накапливаются в теле или сбрасываются во время линьки.

Рис. 167. Выделительная система рыб: 1 – плавательный пузырь; 2 – почка; 3 – мочеточник; 4 – мочевыводящее отверстие

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 пузырем и позвоночником (рис. 167), 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. 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 ее вновь в клоаку, а из нее она удаляется наружу. У пресмыкающихся почки располагаются в области тазовых костей. У ящериц и черепах есть мочевой пузырь.

Птицы обладают довольно крупными почками. От них отходят парные мочеточники, открывающиеся в клоаку. Моча в органах выделения не накапливается, а из клоаки моментально выводится наружу (рис. 168).

Рис. 168. Схема строения выделительной системы птиц: 1 – почка; 2 – мочеточник; 3 – клоака

Рис. 169. Схема строения выделительной системы млекопитающих: 1 – почка; 2 – мочеточник; 3 – мочевой пузырь; 4 – мочеиспускательный канал

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 (рис. 169).

Эволюция системы выделения шла в направлении создания специализированных органов, обеспечивающих выведение из организма образующихся в процессе жизнедеятельности опасных, а иногда просто ядовитых веществ.

Канальцы – извилистые трубочки. Почка. Мочеточник. Мочевой пузырь. Моча.

1. В связи с чем животным необходимо избавиться от образующихся в процессе жизнедеятельности веществ?

2. Почему не у всех животных существуют органы выделения?

3. У птиц мочевой пузырь отсутствует, а у млекопитающих он есть. Объясните, с чем это связано?

Знаете ли вы, что:

Некоторые млекопитающие животные из отряда хищных метят свою территорию мочой, имеющей стойкий запах. Такая метка информирует представителей того же вида о хозяине данной территории.

Основной конечный продукт, выводимый через систему выделения у рыб, земноводных и млекопитающих, – мочевина, а у пресмыкающихся и птиц – мочевая кислота.

1. Какие характерные особенности строения позволяют отличить клетку нервной системы от любых других клеток организма?

2. Что общего между инстинктом и рефлексом?

Характер взаимоотношений животных с окружающей их средой обитания и другими животными определяется уровнем развития нервной системы, в основе которой лежат высокоспециализированные нервные клетки (рис. 170). Нервные клетки обладают чувствительностью. Функция нервной клетки заключается в приеме, возбуждении, проведении и передаче нервных импульсов. Характер импульсов может быть весьма различным.

Даже у простейших отмечается реакция всей клетки на какое-либо воздействие. Так, если часть сосуда, в котором живут амебы, осветить, то через некоторое время большинство из них соберется на освещенной стороне. Инфузория-туфелька не подплывает к кристаллам поваренной соли, лежащим на дне сосуда. Эти и другие примеры свидетельствуют, что и у одноклеточных животных наблюдается способность реагировать на раздражение. Это свойство получило название – раздражимость.

Впервые нервные клетки появляются у кишечнополостных (см. выше). Они имеют звездчатую форму и тонкими отростками соединяются между собой. Располагаются нервные клетки под кожно-мускульными и разбросаны по всему телу, образуя нервную сеть (рис. 171). Клетки этой сети связаны с чувствительными нервными клетками, нервные отростки которых возвышаются над наружным и внутренним слоями клеток тела. Благодаря отросткам чувствительных клеток внешние механические, химические или другие раздражения быстро передаются всей нервной сети, что приводит к сокращению кожно-мускульных клеток всего тела.

Рис. 170. Нервная клетка: 1 – тело клетки; 2 – отростки

У свободноплавающих медуз наблюдается концентрация нервных клеток по краю зонтика.

Ответная реакция организма на любое воздействие раздражителя при помощи нервной системы называется рефлексом.

Дальнейшее развитие нервной системы беспозвоночных животных пело в направлении концентрации нервных клеток в определенных местах тела. Сформировалась нервная ткань.

У плоских червей скопление нервных клеток привело к образованию парных головных нервных узлов, от которых вдоль тела отходят нервные стволы. Они соединяются между собой тяжами, и от них отходят многочисленные нервные ответвления к кожным покровам, органам чувств (рис. 172). У круглых червей в передней части тела располагается глоточное нервное кольцо, образованное вследствие слияния парных надглоточных и подглоточных нервных узлов. От нервного кольца вперед и назад отходят парные нервные стволы.

Кольчатые черви также имеют глоточное нервное кольцо, а в каждом сегменте тела брюшная нервная цепочка формирует пару самостоятельных нервных узлов с отходящими от них нервами (рис. 173).

Нервная система моллюсков представлена несколькими нервными узлами, располагающимися в разных частях тела и соединенными между собой нервными тяжами (рис. 174).

Нервная система членистоногих и кольчатых червей сходна (рис. 175).

В результате дальнейшей концентрации нервных клеток надглоточный нервный узел увеличивается и образует большую нервную массу. В ней происходит обособление отдельных нервных центров. С ними связано усложнение органов чувств, более сложное поведение.

Рис. 171. Нервная сеть гидры

Рис. 172. Схема строения нервной системы плоского червя: 1 – головные нервные узлы; 2 – нервный ствол; 3 – нервное окончание

Рис. 173. Схема строения нервной системы кольчатого червя: 1 – глоточное нервное кольцо; 2 – узел брюшной нервной цепочки; 3 – нервы членика

Рис. 174. Схема строения нервной системы моллюсков: 1 – нервные узлы; 2 – нервные окончания

Вследствие уменьшения численности члеников тела членистоногих брюшная нервная цепочка сокращается. Парные нервные узлы в каждом членике укрупняются.

Наибольшего развития нервная система достигает у хордовых животных.

Нервная система ланцетника устроена просто. Это всего лишь полая трубка с расширенным передним концом, представляющим собой зачаток головного мозга.

Нервная система позвоночных животных состоит из головного и спинного мозга, а также отходящих от них нервов. Головной мозг имеет пять отделов: передний, промежуточный, средний, продолговатый и мозжечок. Продолговатый мозг переходит в спинной. Нервная система у животных, принадлежащих к разным классам позвоночных, развита неодинаково.

Нервная система рыб представлена головным и спинным мозгом с отходящими от них многочисленными нервами, ведущими к внешним и внутренним органам (рис. 176).

Нервная система земноводных в связи с полуводным-полуназемным образом жизни характеризуется более сложным строением по сравнению с нервной системой рыб. В головном мозге имеются те же пять отделов, но значительного развития достигает передний мозг. Медленные и в основном однообразные движения отразились на слабом развитии мозжечка. Из органов чувств хорошо развиты зрение, обоняние (рис. 176).

Нервная система пресмыкающихся в связи с активным наземным существованием претерпевает дальнейшее усложнение. Значительно развиваются все отделы головного мозга, увеличивается и становится выпуклым мозжечок. Совершенствование нервной системы отразилось на развитии органов чувств.

Нервная система птиц в связи с полетом характеризуется более сложным строением, чем у пресмыкающихся. Дальнейшего развития достигают большие полушария переднего мозга и зрительные доли, средний мозг, более развит мозжечок. Совершенствуются органы чувств.

Наивысшего развития достигает нервная система млекопитающих. Значительные размеры приобретает кора переднего мозга, состоящая из нескольких слоев нервных клеток. Кора содержит извилины и складки. Большое количество извилин в коре переднего мозга определяет более сложное поведение животных. Значительного развития достигают средний мозг и мозжечок (рис. 176).

Развитие нервной системы привело к значительному усложнению всех ее отделов. Внешне это проявляется в поведении животных, которое становится все более и более сложным и многоплановым в зависимости от характера воздействий среды на организм. В основе всех реакций организма на раздражения лежит рефлекс.

Приведем пример рефлексов у млекопитающих:

• оскаливание зубов, рычание или лай собаки в ответ на взмах руки;

• прогибание спины, мурлыканье кошек в ответ на поглаживание;

• отдергивание зверем лапы при уколе булавкой и т. д.

Рефлексы бывают врожденные и приобретенные. К врожденным относятся: сосание молока детенышами млекопитающих, подача голоса в случае, если детеныш голоден. Последовательность рефлекторных действий, закрепленная наследственно, называется инстинктом. Например, поиск места и строительство норы, гнезда, логова, кормление детенышей.

Рис. 175. Схема строения нервной системы членистоногих: 1 – надглоточные нервные узлы; 2 – брюшные нервные узлы

Рис. 176. Головной мозг позвоночных животных: 1 – передний мозг; 2 – средний мозг; 3 – мозжечок; 4 – промежуточный мозг; 5 – продолговатый мозг

К приобретенным рефлексам можно отнести попрошайничество животными, выполнение несложных команд.

Чем выше организация животного, тем больше у него возможностей для выбора ответной реакции. Выбор зависит от анализа всех условий данной ситуации, а это возможно только при наличии развитого головного мозга и особенно коры переднего мозга.

Таким образом, в жизни большинства животных рефлекс и инстинкт играют настолько важную роль, что без них просто невозможно существование животного.

Лабораторная работа № 12

Изучение ответной реакции животных на раздражения

Оборудование:

черви дождевые, моллюски, ракообразные, насекомые, рыбы, земноводные, рептилии, птицы, млекопитающие в аквариумах, террариумах, клетках.

Ход работы

Прикоснитесь или попытайтесь прикоснуться к животному. Объясните ответную реакцию.

Отметьте:

как реагирует дождевой червь на прикосновение; какова реакция моллюска, если слегка ударить по его раковине палочкой; каково поведение ракообразных и насекомых, когда к ним приближается палочка; позволяют ли прикоснуться к себе рыбы, земноводные и пресмыкающиеся; как ведут себя птицы и млекопитающие при попытке прикоснуться к ним палочкой.

Сформулируйте вывод на основании изучения реакций животных на раздражения: наблюдали ли вы пассивные или активные реакции, попытки защиты, агрессии? Каково значение этих реакций в жизни животных?

Раздражимость. Нервная ткань. Нервный узел. Нервная цепочка. Нервное кольцо. Нервы. Головной мозг. Большие полушария и кора головного мозга. Спинной мозг. Рефлекс. Инстинкт.

1. На примере нервной клетки покажите, как взаимосвязаны строение и функция.

2. Какие изменения нервной системы связаны с выходом животных на сушу?

3. Можно ли утверждать, что рефлекс лежит в основе инстинкта?

Знаете ли вы, что:

Если отнести массу головного мозга к массе тела, окажется, что у мыши и воробья этот показатель будет больше, чем у человека: 3,2 %, 2,9 % и 2,5 % соответственно.

Максимальная масса мозга слона 4925 г, а у синего кита, который приблизительно в 25 раз больше слона, всего 4700 г.

1. Как животное получает необходимую информацию из внешней среды?

2. Почему у различных животных органы чувств развиты неодинаково?

3. Каким образом происходит регуляция состояния организма животного?

Органы чувств. Большинство животных обладает способностью чувствовать окружающую среду, состояние своего организма, положение его в пространстве. Для этой цели у них имеются органоиды (у одноклеточных), нервные клетки или специальные органы (у многоклеточных).

Наличие органов чувств или их предшественников позволяет животному организму получать различную информацию, реагировать на нее в зависимости от ее значения, определять характер собственных действий в данной ситуации.

Среди многочисленных органов чувств самыми распространенными являются органы: равновесия, зрения, осязания, химической чувствительности, обоняния, слуха.

В эволюционном плане развитие органов чувств происходило следующим образом.

У простейших мы отмечаем осязание (всей поверхностью клеточного тела у амебы, ресничками у инфузорий), наличие светочувствительного глазка (у эвглены), химическое восприятие солености воды (у инфузорий).

У гидры раздражения воспринимают нервные клетки и передают возбуждение от раздражения кожно-мускульным клеткам, которые вызывают сокращение тела гидры.

Плоские свободноживущие черви имеют простые глаза, органы осязания и равновесия. У круглых червей органы чувств развиты слабо: на головном конце тела имеются чувствительные сосочки в виде бугорков и маленькие щелевидные углубления – органы химического распознавания.

Кольчатые черви специализированных органов чувств не имеют, но по всему их телу разбросаны чувствительные клетки.

Рис. 177. Схема строения боковой линии рыб: 1 – канал боковой линии; 2 – боковой нерв; 3 – чувствительные нервные окончания; 4 – наружные отверстия канала в чешуе рыб

У двустворчатых моллюсков органы чувств развиты слабо. Имеются органы равновесия – у основания ноги, химического чувства – чувствительные клетки в жабрах и по всем покровам тела. У брюхоногих моллюсков развиты глаза и органы осязания. У головоногих глаза так сложно устроены, что почти аналогичны глазам млекопитающих.

Органы чувств взрослых раков представлены сложными (фасеточными) глазами, состоящими из простых глазков (см. выше). Органы равновесия расположены в передних усиках, а органы осязания и химического распознавания представлены волосками и щетинками на различных частях тела.

У пауков органы чувств устроены разнообразно и сложно. Механические и осязательные раздражения воспринимаются волосками на конечностях пауков. Органы химического чувства находятся в углублениях покровов тела. Органы зрения в виде простых и сложных глаз.

Органы чувств насекомых достаточно хорошо развиты. Органы зрения – глаза простые или сложные (фасеточные). Они наделены способностью видеть ультрафиолетовую часть спектра. Обладают свойством видеть и распознавать цвета. Но видят хорошо лишь на близком расстоянии. Достаточно сложно устроены органы равновесия, обоняния, осязания, вкуса и слуха.

У ланцетников, как первых представителей хордовых животных, органы чувств примитивны. Светочувствительные клетки располагаются вдоль нервной трубки. Углубление на переднем расширенном конце нервной трубки выполняет функцию органа обоняния. Осязательными клетками усеяны ротовые щупальца.

Рис. 178. Схема строения глаза земноводных: 1 – роговица; 2 – хрусталик; 3 – ресничные мышцы

Рыбы, в отличие от ланцетников, имеют развитые органы зрения, слуха, обоняния и вкуса. Боковая линия воспринимает также направление и силу тока воды. Благодаря этому даже ослепленная рыба не натыкается на препятствия и способна ловить движущуюся добычу (рис. 177).

Выход земноводных на сушу отразился на строении их органов чувств. В строении глаза появились выпуклая роговица и линзовидный хрусталик (рис. 178). У земноводных четкое видение предметов осуществляется перемещением хрусталика относительно сетчатки при помощи ресничных мускулов. Глаза снабжены подвижными веками, защищающими их от загрязнения и высыхания. В углу глаз имеется мигательная перепонка – третье веко в виде скользящей поперечной пленки. Слабое распространение звуковых волн в воздухе, в отличие от водной среды, способствовало появлению в органах слуха земноводных полости среднего уха, отсутствующей у рыб. Органами обоняния являются наружные и внутренние ноздри, расположенные на верхней части головы и сообщающиеся с ротовой полостью. Они служат для восприятия запахов и для дыхания.

У пресмыкающихся, птиц и зверей глаза сходны по строению. Они четко различают предметы, находящиеся на различных расстояниях. Органы слуха у пресмыкающихся более приспособлены к восприятию звуковых волн, чем у земноводных. Имеется внутреннее и среднее ухо. Наружное ухо отсутствует. Механические раздражения воспринимаются чувствительными клетками с осязательными волосками на чешуйках тела. Органы обоняния и вкуса расположены в области ротовой полости.

У птиц четко прослеживается взаимосвязь строения головного мозга с органами чувств и их функциями. Сравнительно незначительная роль обоняния в жизнедеятельности птиц находится в прямой зависимости от малых размеров обонятельных долей мозга. Совершенство органов зрения обусловлено увеличенными размерами зрительных бугров хорошо развитого среднего мозга. Сложные и разнообразные движения во время полета и совершенство ориентации птиц обусловлены усиленным развитием мозжечка. Органы зрения птиц характеризуются сложным строением и прекрасной приспособленностью к рассматриванию объектов, расположенных на разных расстояниях. Глаза предохраняются верхними и нижними веками и мигательной перепонкой, расположенной в углу глаза. Большинство птиц имеет монокулярное зрение. Бинокулярным зрением обладают, к примеру, совы (рис. 179). У птиц очень хорошее зрение. Так, сокол хорошо различает летящую птицу на расстоянии более чем 1000 м. Органы слуха состоят из внутреннего и среднего уха. Птицы прекрасно слышат. В этом им помогают кроющие перья, расположенные вокруг барабанной перепонки.

Рис. 179. Монокулярное и бинокулярное зрение птиц

У млекопитающих органы зрения имеют меньшее значение, чем у птиц. Животные полагаются на другие органы чувств. В отличие от птиц, у которых каждый глаз видит предметы отдельно (за исключением сов), млекопитающие обладают бинокулярным зрением, позволяющим видеть окружающие предметы двумя глазами одновременно.

Наземные млекопитающие в органах слуха имеют наружный слуховой проход и ушную раковину.

Чуткие органы обоняния млекопитающих располагаются в переднем и заднем обонятельных отделах носовой полости и позволяют улавливать специфические запахи, источники которых находятся за несколько сот метров от животного. Звери могут почуять запахи, находящиеся глубоко под землей.

Лабораторная работа № 13

Изучение органов чувств животных

Оборудование:

раки, рыбы, лягушки, ящерицы, птицы, хомячки. Коллекции бабочек и стрекоз.

Ход работы

I. Знакомство с особенностями органов зрения у различных животных

1. Рассмотрите предложенных вам животных.

Отметьте место расположения глаз, их число; величину глаз относительно головы.

Выясните, у каких животных глаза подвижны; как и чем защищены глаза у разных животных.

2. Рассмотрите с помощью лупы глаза у бабочек и стрекоз (в предложенных коллекциях).

Выясните, видно ли, что глаза у бабочек и стрекоз состоят из многочисленных простых глазков.

II. Знакомство с внешним строением органов слуха у различных животных

Рассмотрите предложенных вам животных.

Выясните, у каких животных имеются видимые наружные органы слуха; каково значение ушной раковины у млекопитающих (определите направление и силу звука с приставленными к вашим ушным раковинам ладонями и без них).

Определите место расположения ушных раковин у исследуемых животных.

III. Знакомство с органами осязания

Рассмотрите предложенных вам животных: рака, таракана, рыбку гурами, кролика.

Отметьте, как исследуемые животные используют антенны, усы, нитевидные брюшные плавники и другие органы.

Регуляция деятельности организма. Организм животного, даже простейшего, может существовать только при условии регуляции своей деятельности. Голод заставляет искать пищу, а сытое животное ищет укромное место для отдыха. Повышение температуры окружающей среды приводит к поискам более комфортных условий или к активному понижению температуры тела. Понижение температуры среды ведет к поиску способов сохранить тепло или к активному повышению температуры тела. От простейших до млекопитающих одной из систем включения регуляции является количество того или иного вещества внутри клетки или организма, а также температура, влажность и другие климатические факторы. Стремление сохранить неизменной внутреннюю среду организма привело вначале к появлению жидкостной регуляции, а затем с помощью нервной системы и органов чувств – к нервной регуляции.

Нервная регуляция действует значительно быстрее: она позволяет организму в считанные доли секунды отрегулировать то или иное действие, например избежать опасности, схватить добычу.

У многих животных две системы регуляции существуют одновременно и дополняют одна другую. При нервной регуляции системой запуска регуляторного механизма является нервный импульс, полученный от органа чувств и переданный к нервному узлу, кольцу или головному мозгу.

Глаз. Простой глазок. Сложный фасеточный глаз. Монокулярное зрение. Бинокулярное зрение. Нервная регуляция. Жидкостная регуляция.

1. Каково значение органов чувств для животного?

2. Докажите, что без органов чувств животное не выживет.

3. Можно ли утверждать, что регуляция деятельности организма с помощью органов чувств более совершенна, чем с помощью жидкости? Почему?

4. С помощью каких простых опытов можно доказать наличие жидкостной и нервной регуляции?

Знаете ли вы, что:

У различных насекомых органы обоняния развиты неодинаково. У стрекоз 10–12 обонятельных ямок на каждом усике, у пчел – их 14–15 тыс., а у майского жука – 50 тыс. у самца и 8 тыс. – у самки.

Сокол-сапсан реагирует на двигающуюся птицу, на расстоянии 1100 м, а парящий гриф обнаруживает добычу за 3–4 км. У опоссума, хоря лесного и ряда других млекопитающих цветовое зрение не обнаружено. Все цвета спектра могут различать лишь высшие обезьяны, обитающие в восточном полушарии, и люди.