Сравнительный обзор пищеварительной системы.

    Пищеварениеу простейших происходит в одной клетке. Поступление веществ осуществляется также путем диффузии, активного переноса или пиноцитоза и фагоцитоз. Переваривание происходит в пищеварительных вакуолях:

У всех многоклеточных животных основная часть пищеварительного канала развивается из эндодермы, из первичной кишки. Пищеварительная система беспозвоночных, начиная от плоских червей до кольчатых и членистоногих, развивались в направлении дифферинцировкиотделов, выполняющих разные функции, появление специального ротового аппарата, пищеварительных желез.

У кишечнополостных еще нет пищеварительной системы; переваривают пищу только клетки энтодермы (внутреннего слоя клеток). Они выделяют пищеварительные ферменты в просвет полости, где пища размельчается (внеклеточное переваривание) и затем всасывается внутрь энтодермальных клеток, в которых происходит окончательное внутриклеточное переваривание. Непереваренные остатки пищи выбрасываются через то же отверстие в полости, через которое пища поступает. У плоских червей уже имеется пищеварительная система, состоящая изо рта, глотки и желудка, но нет анального отверстия: поступление пищи внутрь и выход остатков наружу происходит одним и тем же путем. Желудок сильно разветвлен, что облегчает распределение всосавшейся переваренной пищи.
    Кольчатые черви обладают полной пищеварительной системой: она состоит изо рта, мышечной глотки, пищевода, твердого мышечного желудка, в нем пища измельчается при помощи мелких камешков, прямой и длинной кишки (в которой осуществляется внеклеточное переваривание пищи) и анального отверстия, через которое удаляются непереваренные остатки пищи. У других беспозвоночных строение пищеварительной системы примерно такое же, но имеет свои особенности.

У позвоночных животных пищеварительная система постепенно усложнялась, в ней появлялись новые органы. У всех современных животных - от рыб до человека - эта система построена по единому плану: за желудком следует тонкая кишка, в которой переваривается и всасывается большинство видов пищи, за тонкой кишкой следует толстая кишка, где процессы переваривания и всасывания завершаются. У позвоночных - более совершенные пищеварительные железы - печень и поджелудочная железа.

Пищеварительный канал хордовых почти целиком имеет энтодермальное происхождение. Только небольшой ротовой отдел и задний отдел кишок произошли из эктодермы. Значительная часть переднего отдела кишок многих хордовых преобразована в орган дыхания. Стенки глотки многих хордовых пронизаны многочисленными жаберными отверстиями.

Пищеварительная система низших хордовых представлена слабо дифференцированной кишечной трубкой. Так, у ланцетника это прямая трубка с одним слепым печеночным выростом. Передний отдел трубки- глотка- пронизан многочисленными жаберными щелями.

Усложнение пищеварительного канала позвоночных выражается в дифференцировке на ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкую и толстую кишки. У рыб с появлением челюстей возникают многочисленные зубы и костные пластины, которые служат для схватывания и удерживания добычи. Желудок у большинства рыб развит слабо.

У амфибий на челюстях и костях черепа имеются мелкие однорядные зубы. В связи с выходом на сушу появляются слюнные железы, выделяющие секрет для смачивания пищи. В пищеварительной системе амфибий уже хорошо обособлены желудок, тонкая и толстая кишки, заканчивающиеся клоакой.

У рептилий зубы остаются преимущественно однородными, но иногда отмечается и дифференцировка. На границе между тонкой и толстой кишками появляются зачатки слепой кишки.

Пищеварительная система птиц в связи с приспособлением к полету изменилась - исчезли челюсти и зубы, появился роговой клюв. В пищеводе большинства птиц имеется мешковидное расширение- зоб. Желудок птиц делится на две части: кардиальную (железистую) и мускулистую, которая предназначена для механического измельчения пищи. Кишки птиц представлены длинной тонкой, двумя отростками слепой и сравнительно короткой толстой кишками.

Для млекопитающих характерна гетеродонтная зубная система: имеются резцы, клыки и коренные зубы. Желудок млекопитающих дифференцирован на отделы и содержит пищеварительные железы разных типов. Значительно усложняются и кишки: резко увеличивается по сравнению с представителями других классов длина толстой кишки, развиваются слепая кишка и червеобразный отросток. Только у яйцекладущих млекопитающих кишки заканчиваются клоакой, у всех же вышестоящих - заднепроходным отверстием, отделенным промежностью от мочеполового.

Задания:

1) Прочитайте параграф (§40 учебника) и рассмотрите рис.10. 2) Заполните сводную таблицу. 3) Заполните таблицу:

Типы гетеротрофного питания.

Подумайте и ответьте:

1) Как связаны между собой пищеварительная и дыхательная системы у позвоночных? 2) У каких животных впервые появилась пищеварительная трубка? 3) Какая пищеварительная железа появляется у моллюсков впервые? 4) Что такое внеорганизменное пищеварение и для каких животных оно характерно? 5) У каких классов позвоночных нет анального отверстия? Чем заканчивается у них прямая кишка? 6) Какие части тела принимают участие в процессе глотания у земноводных? 7) Какие отделы пищеварительной системы уменьшились у птиц в связи с полетом? 8) У каких млекопитающих кишечник длиннее: у хищников или травоядных? Почему? 9) В каком направлении шла эволюция пищеварительной системы?

§4. Сравнительный обзор дыхательной системы.

У некоторых типов беспозвоночных(кишечнополостные, плоские, круглые черви) отсутствуют специальные органы дыхания. Газообмен между тканями таких организмов и окружающей средой может происходить через всю поверхность тела. У представителей других типов тоже может отсутствовать морфологически обособленная дыхательная система, если размеры их небольшие (менее 1 мм.) или обмен веществ происходит вяло. У большинства же видов для усиления процесса газообмена развиваются разнообразные органы. В основе строения всех этих органов лежит принцип увеличения поверхности соприкосновения с окружающей средой и повышения проницаемости стенок. Существует два основных типа органов - водного дыхания (жабры) и воздушного дыхания (трахейная система и легкие).

Дыхательная система всех хордовых топографически, и по происхождению связана с кишками. У водных хордовых функцию дыхания выполняют жаберные щели, пронизывающие передний отдел кишечной трубки (глотка). У представителей наземных хордовых жаберные щели закладываются во время эмбрионального развития, а затем исчезают. Функцию дыхания у них выполняют легкие, образующиеся из выпячивания кишечной стенки.

Эволюция жаберного аппарата у хордовых выражалась в уменьшении числа жаберных щелей при одновременном увеличении дыхательной поверхности путем образования жаберных лепестков. Эволюция легких шла в направлении обособления более или менее сложных дыхательных путей и увеличении дыхательной поверхности путем образования легких губчатого строения со сложной системой разветвлений внутрилегочных бронхов, заканчивающихся пузырьками с ячеистыми стенками.

Наиболее примитивна дыхательная система у ланцетника. Передний раздел кишки - стенка глотки - прободен жаберными щелями, которые открываются в артиальную (околожаберную) полость.

У рыб имеется 4 - 7 (чаще 5) жаберных мешков в виде щелевидных пространств между жаберными дужками. В них находятся многочисленные жаберные лепестки, пронизанные капиллярами. Тычинки, расположенные на вогнутой поверхности жаберных дужек, препятствуют попаданию пищи из глотки в жабры. Помимо этого, у некоторых рыб имеются добавочные органы дыхания, позволяющие им использовать кислород воздуха.

Особый интерес представляет использование жаберного пузыря для воздушного дыхания и образования легких. Стенки плавательного пузыря богаты кровеносными сосудами, поэтому у некоторых зарывающихся в ил рыб он может служить для газообмена. Не смотря на это, плавательный пузырь у большинства рыб не гомологичен легким, так как они развиваются из брюшной части жаберного мешка, плавательный пузырь - из спинной его части. Только у кистеперых рыб плавательный пузырь образуется, как выпячивание вентральной части кишки и служит гомологом легких наземных животных. У двоякодышащих рыб легкие есть, а плавательный пузырь отсутствует.

У личинок амфибий, как и у некоторых рыб, органы дыхания представлены древовидно ветвящимися наружными жабрами. Очевидно, они развились из жаберных лепестков верхних концов жаберных дуг в результате их перемещения наружу. У большинства взрослых амфибий появляются легкие в виде тонкостенных ячеистых мешков. Они закладываются еще у личинок в виде парных выростов брюшной стенки глотки сзади от последнего жаберного мешка. У амфибий функцию дыхания кроме легких выполняет также кожа, пронизанная большим количеством кровеносных капилляров и слизистых желез.

У рептилий легкие усложняются. Развиваются многочисленные ячеистые перекладины, резко увеличивающие поверхность легких. В дыхательных путях тоже наблюдается прогресс, появляются разветвленные бронхи.

Легкие у птиц представляют собой губчатые тела, пронизанные разветвлениями бронхов, а не мешки, как у рептилий.

У млекопитающих идет дальнейшее усложнение бронхиального дерева, появляются бронхи второго, третьего и четвертого порядков, бронхиолы, на разветвлениях которых находятся альвеолы. Грудная полость отделяется от брюшной диафрагмой, которая играет важную роль в акте дыхания.

Задания:

1) Прочитайте параграф (§39 учебника) и зарисуйте строение легких наземных животных (рис.1). Дайте обозначение. 2) Заполните таблицу:

Типы органов дыхания.

3) Заполните сводную таблицу.

Подумайте и ответьте:

1) Какие животные называются пойкилотерными и гомойотеными и почему? 2) Почему земноводные на суше чаще неподвижны? 3) Почему у птиц нет одышки во время полета и не накапливается молочная кислота в мышцах? 4) Какая связь дыхания с интенсивностью обмена веществ в организме? 5) Какое преимущество дает кишечнополостным и плоским червям большое отношение поверхности тела к объему? 6) Какие дыхательные пигменты встречаются в природе и где они располагаются? Для каких животных они характерны? 7) В чем преимущество системы, в которой дыхательный пигмент сосредоточен в особых клетках? 8) В каком направлении эволюционировала дыхательная система?