Методичка по биологии 3

3.Пользуясь рельефной таблицей, изучите и зарисуйте схематично филогенез выделительной системы.

21

Основные вопросы, предлагаемые для самостоятельной проработки:

1.Заполните таблицу: «Сравнительная характеристика строения систем органов защиты у основных типов животных».

2. Заполните таблицу «Эволюция органов выделительной системы»

Какая почка функционирует у взрослого животного.

Строение нефрона почки взрослого животного.

22

Откуда поступают продукты диссимиляции.

3. Зарисуйте филогенез покровов тела.

23

ЗАНЯТИЕ № 14 (Лабораторное).

Тема: Филогения системы жизнеобеспечения и воспроизведения: Пищевари-

тельная система. Дыхательная система. Репродуктивная система.

Цель: Сформировать у студентов основные этапы развития пищеварительной, дыхательной, репродуктивной систем у различных типов животного мира.

Перечень практических навыков.

1.Знать типы пищеварительной системы у различных типов животного мира.

2.Знать типы дыхательной системы у различных типов животного мира.

3.Знать типы репродуктивной системы у различных типов животного мира.

4.Уметь охарактеризовать дыхательную систему беспозвоночных и позвоночных животных

5.Уметь охарактеризовать пищеварительную систему беспозвоночных и позвоночных животных

6.Уметь охарактеризовать репродуктивную систему беспозвоночных и позвоночных животных

7.Уметь обосновать формирование филогенетически обусловленных пороков развития пищеварительной, дыхательной, репродуктивной системы в животных.

Основные вопросы, предлагаемые для обсуждения.

1. . Основные этапы развития пищеварительной системы у различных типов животного мира.

2. . Основные этапы развития дыхательной системы у различных типов животного мира.

3. . Основные этапы развития репродуктивной системы у различных типов животного мира.

4.Особенности строения пищеварительной системы у различных типов животного мира.

5.Особенности строения дыхательной системы у различных типов животного мира.

6.Особенности строения репродуктивной системы у различных типов животного мира.

24

Краткое содержание темы.

Филогенез пищеварительной системы.

С 1880 по 1950г господствовала теория Мечникова. Она была дополнена Иордановым. Пищеварение эволюционирует от внутриклеточного (простейшие) до полостного неклеточного (высшие животные). Пищеварительная первичная кишка формируется у кишечнополостных животных – гаструляция. Кишечнополостные относятся к первичноротым, бластопор у них функционирует всю их жизнь.

Иглокожие и хордовые относятся к вторичноротым. Бластопор у них зарастает, а через некоторое время на противоположном конце появляется впячивание, превращающееся в дальнейшем в ротовую бухту и вторичный рот. Чуть позднее на месте бластопора прорывается анальное отверстие.

У кишечнополостных внутриполостное пищеварение замещается внутриклеточным. Пища поступает в рот, выделяются ферменты, пища измельчается, и клетки энтодермы захватывают питательные вещества.

Плоские черви. У трематод есть рот с глоткой и 2 кишечные ветви (в виде трубочек или разветвленные), состоящие из переднего (эктодермальное происхождение) и среднего отделов (энтодермальное происхождение). Есть внутриклеточное и полостное пищеварение. Кишечник замкнут слепо.

Круглые черви. Появляется задний отдел (впячивание эктодермы). На заднем конце тела появляется анальное отверстие. Пища передвигается в одном направлении, что обеспечивает более качественное переваривание.

Кольчатые черви. В стенке кишки появляются мышечные структуры, возможна перистальтика.

Членистоногие. Кишечная стенка более дифференцирована. Появляются челюсти, исполняющие функцию измельчения пищи. Возникают также и пищеварительные железы, выделяемые ими ферменты, способствуют более качественному перевариванию пищи.

Круглоротые (миксины и миноги) – полупаразиты. Отсутствуют челюсти, вместо ротовой полости – ротовая воронка, на дне которой находится рот: язык с зубами на нем. Пищеварительная трубка не дифференцирована. Глотка пронизана жаберными щелями. Кишечник является непосредственным продолжением глотки. Печень возникает из выроста начального отдела средней кишки. Печень представляет собой ветвистую трубчатую железы. Возникает зачаток поджелудочной железы.

Рыбы. Ротовая полость, по краю которой располагаются зубы, зубная система - гомодонтная (все зубы имеют одинаковое строение и функции). Зубы гомологичны плакоидной чешуе хрящевых рыб. Есть примитивный язык – двойная складка. Желез в ротовой полости нет. За ротовой полостью располага-

25

ется глотка, далее – пищевод, желудок и кишечник, заканчивающийся анальным отверстием. Кишечник есть тонкий и толстый. Кишечник образует многочисленные петли. Есть печень, поджелудочная железа и желчный пузырь.

Амфибии. Ротовая полость и глотка перестают быть отдельными образованиями, образуется единая ротоглоточная полость. Имеются слюнные железы, секрет которых служит только для смачивания пищи, химическое же воздействие на пищу не оказывается. Гомодонтная зубная система. Имеются евстахиевы трубы, гортань, хоаны. Кишечник состоит из 2 отделов. Толстый кишечник открывается клоакой. Есть большая печень и поджелудочная железа.

Рептилии. Гомодонтная система зубов. Однако у некоторых представителей появляется дифференцировка зубов. Ротовые слюнные железы хорошо развиты, особенно подъязычные, губные, зубные. У ядовитых змей задняя пара зубных желез преобразована в ядовитые зубы. Строение пищевода и кишечника сохраняется то же. На границе тонкого и толстого кишечника есть небольшой слепой вырост. Длина кишечника гораздо больше, чем у амфибий, поэтому он образует многочисленные петли. Кишечник заканчивается клоакой.

Пищеварительный тракт млекопитающих начинается преддверием полости рта, предротовой полостью. Мясистые губы служат для захвата пищи, зубная система гетеродонтная. Для млекопитающих характерны хорошо развитые слюнные железы, наиболее крупными из которых являются околоушная, поднижнечелюстная, подъязычная.

1958г – после работ Уголева добавлено мембранное пищеварение. Расщепление пищи происходит под действием ферментов, выбрасываемых в полость их клеток – экзоцитоз. Ферменты расщепляют крупные молекулы и надмолекулярные комплексы, обеспечивая начальные этапы пищеварения. В тонком кишечнике полостное, мембранное и внутриклеточное пищеварение идут одновременно. Внутриклеточное пищеварение реализуется следующим образом: вн6утри клетки питательные вещества гидролизуются ферментами в цитоплазме. В клетку обычно проникают ди - и олигомеры.

Мембранное пищеварение имеет место на всех этапах развития живой природы. Оно происходит в тонкой кишке человека и связано с ферментами и мембранами клеток. Активные центры ферментов обращены в сторону кишки .

Филогенез дыхательной системы.

Почти все живые организмы являются аэробами, то есть дышащими воздухом. Совокупность процессов, обеспечивающих поступление и потребление О2

У некоторых типов беспозвоночных (кишечнополостные, плоские, круглые черви) отсутствуют специальные органы дыхания. Газообмен между тка-

26

нями 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 двояко-

27

дышащих рыб легкие есть, а плавательный пузырь отсутствует.

Уличинок 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.

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

Легкие у птиц имеют многочисленные перегородки с сетью кровеносных капилляров. От трахеи идет бронхиальное дерево, заканчивающееся бронхиолами. Часть главных и вторичных бронхов выходит за пределы легких и образует шейные, грудные и брюшные пары воздушных мешков, а также проникает в кости, делая их пневматичными. Во время полета кровь насыщается кислородом и на акте вдоха и на акте выдоха (двойное дыхание).

Умлекопитающих 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.

Хорошо развиты гортань и трахея.

Филогенез репродуктивной системы.

У простейших специальной репродуктивной системы не существует, так же как и у губок и кишечнополостных, но половые клетки (мужские и женские) созревают среди эктодермы клеток и через разрыв стенки выходят наружу. Мужские и женские клетки образуются в одном организме. Репродуктивная система в виде половых желез протоков для выведения половых клеток возникает у плоских червей. Вопреки гермафродитизму у плоских червей формируются семяпроводы и семяизвергательные каналы для мужских половых клеток, а также яйцеводы, матка и влагалище – для женских половых клеток. Половые клетки образуются в семенниках и яичниках. У круглых червей уже наблюдается раздельнополость. Отмечается развитие копулятивного аппарата, необходимого для внутреннего оплодотворения. Круглые черви – у самок- 2 яичника и 2 матки сливаются в одно влагалище, открываемое на брюшной стороне, мужской одиночный семенник в виде трубки через семяпровод соеди-

28

ненный с задней кишкой перед впадением в клоаку. Имеются совокупительные спикулы, которые выводятся во влагалища самки (оплодотворение внутреннее). Спермии амебовидные переползают в матку, где и происходит оплодотворение.

Уводных членистоногих оплодотворение наружное, а у наземных – внутреннее. Яйцеклетки снабжены большим количеством питательных веществ и защищены оболочками.

Укольчатых червей и хордовых выводные протоки половых желез связаны с выделительной системой (у кольчатых половые клетки выделяются во вторичную полость, а затем через нефридии наружу).

Ухордовых прогрессивное усложнение репродуктивной системы шло в направлении специализации женских и мужских половых желез и формирования приспособлений для внутреннего осеменения.

Для ланцетника характерно наличие большого количества половых желез (26 пар), располагающихся в стенках околожаберной щели. Эти железы еще не имеют протоков для выведения половых клеток. Последние благодаря разрывам стенок желез вначале попадают в околожаберную щель, а затем наружу через атриопор.

Укруглоротых уже существует непарная половая железа, но протоков еще нет. После созревания половые клетки оказываются в полости тела, откуда через половые отверстия выводятся наружу.

Для рыб характерно увеличение половых желез, что связано с образованием большого количества половых клеток. Яичник обычно не парный, а семенники часто парные. Выводные протоки половых желез у рыб уже связаны с выделительными канальцами почек. У рыб оплодотворение наружное.

Уземноводных половые железы являются парными как у самцов (семенники), так и у самок (яичники). У части амфибий (бесхвостых) еще сохраняется наружное оплодотворение. Развитие происходит с метаморфозами.

Упресмыкающихся женские и мужские половые железы сходны с подобными железами земноводных, но сильнее развит правый яичник.

Урептилий оплодотворение внутреннее, яичник один (правый). Яйцевод состоит из трех отделов: мужские парные семенники, семяпроводы, открывающиеся в клоаку, и выворачивающийся копулятивный орган, скрытый в клоаке.

Уптиц репродуктивная система также асимметрична и по строению сходна с репродуктивной системой рептилий, но больше развит левый яичник. Яйцевод очень велик, причем делится на передний и задний отделы. Яичник сильно увеличивается в период кладки яиц. До и после этого периода он имеет меньшие размеры.

Наибольшего усложнения репродуктивная система достигает у млекопи-

29

тающих. Им свойственно только внутреннее оплодотворение. Отмечается развитие совокупительных органов, приспособлений для развития плода в организме матери. Самка. Яичники в тазовой области. Яйцеклетка через разрыв стенки в брюшную полость - яйцеводсрастаются в матку ( приспособление для развития зародыша )-влагалище- преддверие влагалища ( объединенная с мочеиспускательным каналом ) и открывающимися наружу половыми губами.

Основные этапы работы на лабораторном занятии:

1. Зарисуйте филогенез дыхательной системы позвоночных.

30