Презентация на тему «Выделение у животных»

Слайд 1. Выделение у животных

• Продукты обмена, органы выделения разных групп и эволюция выделительной системы

Доклад: Тема нашей презентации — выделение у животных. Речь пойдёт о том, зачем организму избавляться от продуктов обмена, какие вещества он выводит и какими органами это делает. Мы пройдём весь ряд животных — от одноклеточных до млекопитающих — и увидим, как менялась выделительная система.

Слайд 2. Содержание

• Введение
• Ключевые понятия
• Зачем организму выделение
• Продукты азотистого обмена
• Цена выведения азота
• Экскрет и образ жизни
• Сократительная вакуоль простейших
• Протонефридии плоских червей
• Метанефридии кольчатых червей
• Мальпигиевы сосуды насекомых
• Органы выделения: сравнение групп
• Почки позвоночных: три поколения
• Строение почки млекопитающего
• Нефрон — рабочая единица почки
• Как образуется моча
• Осморегуляция у рыб
• Гормональная регуляция водно-солевого баланса
• Рекорды экономии воды
• Эволюция выделительной системы
• Выводы
• Список литературы

Доклад: План работы построен от общего к частному. Сначала разберём смысл выделения и продукты азотистого обмена, затем последовательно рассмотрим органы выделения у разных групп животных, после этого подробно остановимся на почке позвоночных и завершим разговором об эволюции выделительной системы.

Слайд 3. Введение

• Каждая клетка непрерывно образует продукты распада — углекислый газ, воду, азотистые соединения, избыток солей; накопление даже части из них смертельно.
• Выделение поддерживает постоянство внутренней среды: без него нарушаются осмотическое давление, кислотно-щелочное равновесие и работа ферментов.
• Устройство органов выделения тесно связано со средой обитания: у водных, наземных и яйцекладущих животных решения принципиально разные.
• Сравнение выделительных систем — от сократительной вакуоли до почки — показывает, как эволюция шла к экономии воды.

Доклад: Обмен веществ идёт в организме непрерывно, и вместе с полезной работой он всё время производит отходы. Если их не удалять, отравление наступает очень быстро: аммиак опасен уже в ничтожных концентрациях. Поэтому выделение — не второстепенная функция, а одно из обязательных условий жизни.

Слайд 4. Ключевые понятия

• Выделение — удаление из организма конечных продуктов обмена, избытка воды, солей и чужеродных веществ.
• Экскреты — вещества, которые организм использовать не может: аммиак, мочевина, мочевая кислота, минеральные соли.
• Осморегуляция — поддержание постоянной концентрации солей и воды во внутренней среде.
• Диурез — количество мочи, образуемое за сутки; у человека в среднем около 1,5 литра.
• Гомеостаз — устойчивое постоянство состава и свойств внутренней среды организма.

Доклад: Договоримся о терминах. Выделение — это удаление конечных продуктов обмена, избытка воды, солей и чужеродных веществ. Сами эти вещества называют экскретами. Отдельно выделяют осморегуляцию — поддержание постоянной концентрации солей и воды, и гомеостаз как общий результат этой работы.

Слайд 5. Зачем организму выделение

• Удалять азотистые продукты распада белков и нуклеиновых кислот, ядовитые даже в малых количествах.
• Поддерживать водный баланс: выводить избыток воды у пресноводных и беречь её у обитателей суши.
• Регулировать солевой состав внутренней среды — содержание натрия, калия, кальция, фосфатов.
• Удерживать кислотно-щелочное равновесие, выводя избыток кислот и оснований.
• Выводить чужеродные вещества и лекарства, попавшие в организм извне.

Доклад: Задач у выделительной системы сразу несколько. Она убирает азотистые продукты распада белков, держит водный баланс, регулирует содержание солей, поддерживает кислотно-щелочное равновесие и выводит из организма чужеродные вещества и лекарства. Обратите внимание: удаление азота — только одна из пяти задач.

Слайд 6. Продукты азотистого обмена

• Белки и нуклеиновые кислоты распадаются с образованием аммиака, а его дальнейшая судьба зависит от того, много ли животному доступно воды.
• Три главных экскрета различаются токсичностью, растворимостью и ценой выведения.

Доклад: При распаде белков и нуклеиновых кислот в первую очередь образуется аммиак. Дальше организм либо выводит его сразу, либо превращает во что-то менее опасное. Таблица показывает главное правило: чем токсичнее продукт, тем больше воды нужно на его выведение, и наоборот.

Слайд 7. Цена выведения азота

• Чем токсичнее продукт, тем сильнее его приходится разбавлять водой перед выведением.
• Мочевая кислота выходит почти сухой пастой и экономит воду в десятки раз лучше аммиака.

Доклад: Эти цифры хорошо объясняют логику эволюции. Чтобы вывести один грамм азота в виде аммиака, нужны сотни миллилитров воды — такое по силам только тому, кто живёт в воде. Мочевина обходится примерно в пятьдесят миллилитров, а мочевая кислота — всего в десяток.

Слайд 8. Экскрет и образ жизни

• Тип азотистого обмена — прямое следствие того, где животное живёт и как размножается: в воде аммиак сразу уносится потоком, на суше воду надо беречь, а в яйце с плотной оболочкой отходы вообще некуда деть.
• Костистые рыбы
• Водные моллюски
• Головастики
• Ракообразные
• Взрослые амфибии
• Млекопитающие
• Акулы и скаты
• Часть черепах
• Птицы
• Ящерицы и змеи
• Насекомые
• Наземные улитки

Доклад: Отсюда прямая связь с образом жизни. Водные животные — аммониотелики: аммиак просто уносится потоком воды через жабры и покровы. Наземные позвоночные перешли на мочевину. А у птиц, ящериц, змей и насекомых главный экскрет — мочевая кислота: в яйце с плотной оболочкой растворимые отходы отравили бы зародыша, а кристаллы мочевой кислоты безопасны.

Слайд 9. Сократительная вакуоль простейших

• У пресноводных простейших вода постоянно входит в клетку осмотически, и её избыток откачивает сократительная вакуоль.
• У инфузории-туфельки таких вакуолей две, с приводящими каналами; каждая опорожняется примерно раз в 10–20 секунд.
• Главная задача органеллы — осморегуляция: азотистые продукты уходят прямо через мембрану клетки диффузией.
• У морских и паразитических простейших сократительной вакуоли обычно нет — их среда близка к изотоничной.

Доклад: У простейших специальных органов выделения нет. Пресноводным мешает другое: вода непрерывно входит в клетку осмотически, и её надо откачивать. Этим и занята сократительная вакуоль — у инфузории-туфельки их две, и каждая опорожняется примерно раз в десять-двадцать секунд. Азотистые продукты при этом уходят прямо через мембрану.

Слайд 10. Протонефридии плоских червей

• У плоских червей впервые появляется специальная выделительная система — сеть ветвящихся канальцев в паренхиме.
• Каналец начинается слепо терминальной звёздчатой клеткой с пучком ресничек; их мерцание напоминает язычок пламени, отсюда название «пламенные клетки».
• Реснички гонят жидкость по канальцам к выделительным порам на поверхности тела.
• С внутреннего конца система замкнута, поэтому работает прежде всего как осморегулятор; такие же протонефридии есть у коловраток и у личинок многих беспозвоночных.

Доклад: У плоских червей впервые появляется настоящая выделительная система — протонефридии. Это разветвлённые канальцы, каждый из которых начинается слепо звёздчатой клеткой с пучком ресничек. Мерцание этих ресничек под микроскопом похоже на язычок пламени, поэтому клетки и называют пламенными. Запомните ключевой признак: внутренний конец канальца замкнут.

Слайд 11. Метанефридии кольчатых червей

• У кольчатых червей почти в каждом сегменте тела лежит пара метанефридиев.
• Каналец начинается открытой ресничной воронкой — нефростомом, обращённой в полость тела предыдущего сегмента.
• Пройдя сквозь перегородку, каналец образует петли и открывается наружу выделительной порой на боковой стороне следующего сегмента.
• Открытая воронка позволяет забирать жидкость полости тела, а по ходу канальца вода и нужные вещества всасываются обратно — это прообраз реабсорбции.

Доклад: У кольчатых червей строение другое, и разницу важно не перепутать. Метанефридий начинается открытой ресничной воронкой, обращённой в полость тела предыдущего сегмента. Каналец проходит сквозь перегородку и открывается наружу порой на следующем сегменте. Открытая воронка позволяет забирать целомическую жидкость, а по ходу канальца ценные вещества всасываются обратно.

Слайд 12. Мальпигиевы сосуды насекомых

• У насекомых выделение взяли на себя мальпигиевы сосуды — слепые трубочки, впадающие в кишечник на границе средней и задней кишки.
• Свободными концами они омываются гемолимфой и переносят в свой просвет воду, соли калия и соли мочевой кислоты.
• В задней кишке и ректальных железах вода и ионы почти полностью всасываются обратно в тело.
• Наружу вместе с экскрементами выходят сухие кристаллы мочевой кислоты — благодаря такой экономии насекомые освоили самые засушливые места.

Доклад: Насекомые пошли своим путём. Их мальпигиевы сосуды — слепые трубочки, впадающие в кишечник на границе средней и задней кишки. Свободными концами они омываются гемолимфой и забирают из неё воду, соли и мочевую кислоту. В задней кишке вода почти полностью возвращается, а наружу выходят сухие кристаллы — именно эта экономия позволила насекомым заселить пустыни.

Слайд 13. Органы выделения: сравнение групп

• У разных типов животных выделительная система устроена по-своему, но задача одна — избавиться от экскретов, не потеряв лишней воды.
• Главный признак, по которому не путают протонефридии с метанефридиями: замкнут внутренний конец канальца или открыт воронкой в полость тела.

Доклад: Сведём всё в одну таблицу. Пять групп — пять решений: сократительная вакуоль, протонефридии, метанефридии, мальпигиевы сосуды и почки. На экзамене чаще всего путают второй и третий пункты, поэтому держите в голове различие: у протонефридиев каналец замкнут пламенной клеткой, у метанефридиев — открыт воронкой.

Слайд 14. Почки позвоночных: три поколения

• В развитии зародыша позвоночного три типа почки сменяют друг друга, повторяя порядок их появления в эволюции.
• Каждое следующее поколение почки компактнее, работает интенсивнее и лучше сберегает воду.
• Предпочка — работает у зародышей и у личинок круглоротых, воронки канальцев открыты в полость тела
• Первичная почка — туловищная почка взрослых рыб и амфибий, появляются клубочки и извитые канальцы
• Вторичная почка — тазовая почка пресмыкающихся, птиц и млекопитающих, воронки исчезают полностью

Доклад: У позвоночных орган выделения один — почка, но за эволюцию она сменила три облика. Предпочка работает у зародышей и личинок круглоротых, первичная, или туловищная, почка — у взрослых рыб и амфибий, а вторичная, тазовая, — у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Показательно, что в развитии зародыша эти стадии повторяются по порядку.

Слайд 15. Строение почки млекопитающего

• Почки — парные бобовидные органы у поясничного отдела позвоночника; у человека каждая весит около 150 граммов.
• На разрезе видны наружное корковое вещество, внутреннее мозговое вещество из пирамид и полость — почечная лоханка.
• Через почки человека за сутки проходит около 1500 литров крови — примерно пятая часть всего сердечного выброса.
• Из лоханки моча по мочеточнику поступает в мочевой пузырь и выводится наружу через мочеиспускательный канал.

Доклад: Почки млекопитающего — парные бобовидные органы у поясничного отдела позвоночника, каждая массой около ста пятидесяти граммов. На разрезе хорошо видны корковое вещество, мозговое вещество из пирамид и почечная лоханка. Через почки за сутки проходит около полутора тысяч литров крови — примерно пятая часть всего сердечного выброса.

Слайд 16. Нефрон — рабочая единица почки

• В каждой почке человека около миллиона нефронов, и одновременно работают далеко не все.
• Длина петли Генле определяет, насколько концентрированной может быть моча.
• Настоящая петля Генле есть только у птиц и млекопитающих — лишь они умеют делать мочу солонее собственной крови.
• У пустынных грызунов петли особенно длинные, поэтому их моча в несколько раз концентрированнее человеческой.
• Почечное тельце — капсула Шумлянского–Боумена с клубочком капилляров внутри
• Проксимальный извитой каналец — здесь всасывается основная часть веществ
• Петля Генле — нисходящее и восходящее колена в мозговом веществе
• Дистальный извитой каналец — точная подстройка состава мочи
• Собирательная трубочка — отсюда готовая моча идёт в лоханку

Доклад: Вся работа почки идёт в нефронах, и в каждой почке человека их около миллиона. Нефрон начинается почечным тельцем — капсулой Шумлянского–Боумена с клубочком капилляров, дальше идут проксимальный каналец, петля Генле, дистальный каналец и собирательная трубочка. Настоящая петля Генле есть только у птиц и млекопитающих, и именно она позволяет делать мочу солонее крови.

Слайд 17. Как образуется моча

• Из 180 литров первичной мочи наружу выходит около 1,5 литра вторичной — остальное возвращается в кровь.
• Первичная моча по составу почти повторяет плазму крови, вторичная — концентрированный раствор экскретов.
• Появление глюкозы или белка во вторичной моче — признак нарушения работы почек или обмена веществ.
• Фильтрация — под давлением крови плазма без крупных белков переходит из клубочка в капсулу, давая до 180 литров первичной мочи в сутки
• Реабсорбция — глюкоза, аминокислоты, витамины, соли и до 99 процентов воды всасываются обратно в кровь
• Секреция — клетки канальцев дополнительно выводят в просвет ионы водорода и калия, аммиак и лекарственные вещества

Доклад: Моча образуется в три этапа. Сначала фильтрация: под давлением крови плазма без крупных белков переходит в капсулу, и за сутки её набирается до ста восьмидесяти литров. Затем реабсорбция возвращает в кровь глюкозу, аминокислоты, соли и до девяноста девяти процентов воды. Наконец, секреция добавляет в просвет канальца то, что нужно вывести дополнительно, — и остаётся около полутора литров вторичной мочи.

Слайд 18. Осморегуляция у рыб

• Пресная и морская вода ставят перед костистыми рыбами противоположные задачи, и почки с жабрами решают их прямо противоположными способами.
• Внутренняя среда солонее воды вокруг
• Вода постоянно входит через жабры и кожу
• Воду практически не пьют
• Выделяют много очень разбавленной мочи
• Соли активно захватывают клетками жабр
• Внутренняя среда преснее морской воды
• Вода уходит наружу осмотически
• Постоянно пьют морскую воду
• Выделяют мало концентрированной мочи
• Избыток солей выводят клетки жабр

Доклад: У рыб задача осморегуляции решается прямо противоположными способами. Пресноводная рыба солонее окружающей воды: вода в неё входит, и она выделяет много разбавленной мочи, а соли добывает жабрами. Морская костистая рыба, наоборот, преснее среды: она теряет воду, поэтому пьёт морскую воду, выделяет мало концентрированной мочи, а лишнюю соль сбрасывают клетки жабр.

Слайд 19. Гормональная регуляция водно-солевого баланса

• Почки работают под гормональным контролем: одни сигналы заставляют задерживать воду, другие — избавляться от неё.
• АДГ — Антидиуретический гормон — Усиливает обратное всасывание воды в собирательных трубочках — мочи меньше, она концентрированнее
• Альдостерон — Гормон коры надпочечников — Удерживает в организме натрий и ускоряет выведение калия
• ПНП — Натрийуретический пептид — При избытке жидкости усиливает выведение натрия и воды

Доклад: Работа почек постоянно подстраивается гормонами. Антидиуретический гормон гипофиза усиливает обратное всасывание воды, и мочи становится меньше, но она концентрированнее. Альдостерон удерживает натрий и ускоряет выведение калия. Натрийуретический пептид действует противоположно — при избытке жидкости он помогает от неё избавиться.

Слайд 20. Рекорды экономии воды

• Кенгуровый прыгун — пустынный грызун, который вообще не пьёт: ему хватает воды, образующейся при окислении сухих семян.
• Верблюд переносит потерю до четверти массы тела и выделяет крайне концентрированную мочу.
• Морские птицы и морские черепахи сбрасывают лишнюю соль через носовые и орбитальные солевые железы.
• Пустынные насекомые всасывают воду обратно в прямой кишке и выделяют почти сухие кристаллы мочевой кислоты.

Доклад: Самые яркие примеры экономии воды дают обитатели пустынь. Кенгуровый прыгун вообще не пьёт: ему хватает воды, которая образуется при окислении сухих семян. Верблюд переносит потерю до четверти массы тела. Морские птицы и черепахи избавляются от соли особыми солевыми железами, а пустынные насекомые всасывают воду обратно прямо в кишечнике.

Слайд 21. Эволюция выделительной системы

• Общая линия развития — рост поверхности фильтрации и всё более точное возвращение воды и нужных веществ обратно в организм.
• Единой цепочки не было: мальпигиевы сосуды насекомых возникли самостоятельно, отдельно от линии червей и позвоночных.
• Каждый выход на сушу заставлял экономить воду и менять конечный продукт азотистого обмена.
• Диффузия через покровы — у губок и кишечнополостных особых органов нет
• Сократительная вакуоль — простейшие откачивают лишнюю воду из клетки
• Протонефридии — у плоских червей появляется система канальцев
• Метанефридии — кольчатые черви фильтруют жидкость полости тела
• Почки — у позвоночных фильтрация дополняется реабсорбцией и секрецией

Доклад: Если выстроить всё в ряд, видна общая линия: от простой диффузии через покровы к сократительной вакуоли, затем к протонефридиям, метанефридиям и, наконец, к почке с нефроном. Важная оговорка: это не единая цепочка. Мальпигиевы сосуды насекомых возникли самостоятельно, и каждый выход на сушу независимо заставлял животных экономить воду.

Слайд 22. Выводы

• Выделение — обязательное условие жизни: оно убирает ядовитые продукты обмена и удерживает постоянство внутренней среды.
• Конечный продукт азотистого обмена задаётся средой: аммиак — у водных животных, мочевина — у наземных, мочевая кислота — у яйцекладущих и насекомых.
• Органы выделения у разных групп различны — сократительная вакуоль, протонефридии, метанефридии, мальпигиевы сосуды, почки, — но принцип общий: отобрать ненужное и вернуть ценное.
• Нефрон позвоночных оказался самым совершенным решением: фильтрация, реабсорбция и секреция позволяют точно управлять водно-солевым балансом.

Доклад: Подведём итог. Выделение удерживает постоянство внутренней среды, а конкретное его устройство диктует среда обитания: аммиак — для водных, мочевина — для наземных, мочевая кислота — для яйцекладущих и насекомых. Органы разных групп непохожи, но принцип у них общий — отобрать ненужное и вернуть организму ценное.

Слайд 23. Список литературы

• Догель, В. А. Зоология беспозвоночных : учебник для вузов / В. А. Догель ; под ред. Ю. И. Полянского. — 7-е изд., перераб. и доп. — Москва : Высшая школа, 1981. — 606 с.
• Наумов, Н. П. Зоология позвоночных : учебник : в 2 частях / Н. П. Наумов, Н. Н. Карташев. — Москва : Высшая школа, 1979.
• Ноздрачёв, А. Д. Общий курс физиологии человека и животных : учебник : в 2 книгах / А. Д. Ноздрачёв. — Москва : Высшая школа, 1991.
• Проссер, Л. Сравнительная физиология животных : в 3 томах / Л. Проссер. — Москва : Мир, 1977.
• Хадорн, Э. Общая зоология : учебник / Э. Хадорн, Р. Венер. — Москва : Мир, 1989. — 528 с.
• Шмидт-Ниельсен, К. Физиология животных : приспособление и среда : в 2 книгах / К. Шмидт-Ниельсен. — Москва : Мир, 1982.

Доклад: В основу работы легли классические учебники и монографии: «Зоология беспозвоночных» Догеля, «Зоология позвоночных» Наумова и Карташева, сравнительная физиология Проссера и книга Шмидта-Ниельсена о приспособлении животных к среде. По ним можно продолжить изучение темы более подробно.

Слайд 24. Спасибо за внимание!

Доклад: На этом доклад окончен. Мы разобрали, зачем нужно выделение, чем различаются аммиак, мочевина и мочевая кислота, как устроены органы выделения у разных групп животных и как работает нефрон. Спасибо за внимание, готов ответить на вопросы.