Значение транспорта веществ в организме животных. Почти у всех животных имеется специаль­ная система для транспорта и рас­пределения веществ в организме. Исключение составляют кишечно­полостные и плоские и круглые черви. Внутри тела этих организ­мов вещества проходят настолько незначительные расстояния, что вполне могут перемещаться путем диффузии. У планарии, например, кишечник сильно разветвлен, и его ветви отходят ко всем участкам тела (рис. 4.10), что сокращает путь питательных веществ к клеткам.

С увеличением размеров тела и сложности строения возрастает и количество поступающих в орга­низм веществ. Расстояния, которые приходится проходить веществам, также увеличиваются, и для их рас­пределения уже недостаточно про­стой диффузии. В связи с этим в процессе эволюции у животных сформировалась кровеносная систе­ма - система сосудов, по которым

циркулирует жидкость (кровь, гемо­лимфа). Кровеносная система слу­жит для транспорта не только пи­тательных веществ, но и газов, уча­ствующих в процессе дыхания, про­дуктов распада, гормонов, антител и солей. Кроме того, у теплокров­ных животных (птиц, млекопита­ющих) с током крови переносится и равномерно распределяется в организме тепло, что способству­ет сохранению постоянной темпе­ратуры тела и предупреждает пе­регрев глубоко расположенных органов.

Основные элементы кровенос­ной системы. У животных разных групп развились разные по органи­зации типы кровеносной системы. Однако в них можно выделить ос­новные элементы, выполняющие у всех животных сходные функции.

1. Главный сократимый орган, служащий для проталкивания кро­ви в системе кровообращения орга­низма. В большинстве случаев та­ким органом является сердце.

2. Артериальная система, от­вечающая за распределение и до­ставку крови от сердца ко всем органам и тканям и играющая таким образом, роль напорного резервуара.

3. Капилляры, благодаря которым происходит перенос веществ между кровью и клетками различных тканей организма.

4. Венозная система, представляющая собой резервуар для крови и обеспечивающая ее возврат к сердцу-

У всех животных однонаправленный ток крови (из сердца в артерии, затем в капилляры, вены опять в сердце) обеспечивается благодаря наличию клапанов, а просвет сосудов регулируется работой гладких мышц стенок сосудов, что дает возможность управлять количеством крови, протекающей по тому или иному сосудистому рус­лу, и тем самым перераспределять кровоток в организме.

Типы кровеносных систем. У [ животных встречается два типа кровеносной системы - замкну­тый и открытый (незамкнутый).

При замкнутой кровеносной системе кровь циркулирует в зам­кнутой полости, в пределах которой она разносится от сердца по проводящим сосудам к органам и тканям и затем, не выходя из этой полости, возвращается к сердцу (рис. 4.11). Такая система свой­ственна кольчатым червям, хордо­вым и некоторым другим группам животных.

У круглоротых и рыб (кроме двоякодышащих) имеется один круг кровообращения. У двоякоды­шащих рыб (большинство вымер­ло, современные представлены ше­стью реликтовыми видами) и назем­ных позвоночных два круга крово­обращения.

У многих беспозвоночных (мол­люски, членистоногие) кровенос­ная система незамкнутая. В этом случае гемолимфа выбрасывается сердцем через артерию в полость тела и, не поступая в капилляры, непосредственно омывает ткани. Вены, по которым кровь возвраща­лась бы в сердце, отсутствуют, по­этому из полости тела кровь посту­пает непосредственно в сердце, проходя через клапаны, открыва­ющиеся в момент его расслабления (рис. 4.12).

Важнейшими особенностями не­замкнутой системы кровообращения являются обычно невысокое давле­ние крови, трудности регулирования ее распределения и медленное воз­вращение крови к сердцу. В этом отношении замкнутая система кро­вообращения более динамична.

У большинства животных и человека все вещества, получаемые или выделяемые их к летками, транспортируются с участием крови. У одних животных кровь движется в системе замкнутых сосудов (замкнутая кровеносная система), у других - по полостям

тела и частично по сосудам (не­замкнутая кровеносная система).

1. В связи с чем у животных возникла не­обходимость в развитии кровеносной сис­темы?

1. Какие элементы кровеносной системы выполняют сходные функции у всех живот­ных?

3. В чем состоят отличия в строении замкну­того и открытого типов кровеносных систем и особенности функционирования?

Транспорт веществ у животных.

Уильям Гарвей в 1628 году сформулировал теорию кровообращения и экспериментально ее доказал.

О.К. № 29 . Биология.

Питание, пищеварение и дыхание обеспечивают попадание в организм питательных веществ и кислорода, которые необходимы для жизнедеятельности и должны быть доставлены к клеткам. Как происходит эта доставка?

У губок, кишечнополостных, плоских червей эту доставку осуществляет диффузия , у круглых червей – жидкость первичной полости тела , а у кольчатых червей, моллюсков, членистоногих, хордовых – кровеносная система .

Перенесение веществ по организму должно осуществляться быстро и эффективно. Для этого в состав транспортной системы входят:

- жидкость в которой вещества растворяются (гидролимфа у медуз, гемолимфа у членистоногих, кровь у моллюсков и позвоночных)

- сократительный орган , который обеспечит движение жидкости по телу (сердце или видоизмененные кровеносные сосуды )

- кровеносные сосуды (артерии, вены, капилляры )

У губок, кишечнополостных (рис.1), плоских червей(рис. 2) и круглых червей кровеносной системы нет . Питательные вещества и кислород к клеткам попадают путем диффузии.

Впервые кровеносная система появляется у кольчатых червей (рис.3) . Она у них замкнутая , но сердца нет , движение крови происходит благодаря пульсации спинного и кольцевых сосудов .

У всех остальных животных центральным органом кровообращения является сердце , которое вместе с сосудами образует кровеносную систему (К.С.) .

Сосуды, по которым кровь движется от сердца, называются артериями . Они переходят в капилляры – мелкие сосуды, в которых через стенки осуществляется обмен веществ из межклеточной жидкости. Сосуды, по которым кровь движется к сердцу , называют венами.

Замкнутая К.С. водных позвоночных животных – рыб, имеет двухкамерное сердце и один круг кровообращения . У наземных животных - сердце трехкамерное или четырехкамерное и два круга кровообращения : малый (легочный ) и большой.

Полностью разделены круги кровообращения только у птиц и млекопитающих , благодаря наличию у них четырехкамерного сердца (рис.4).

Кровь – жидкая соединительная ткань, которая движется по кровеносной

системе и осуществляет транспорт веществ . Доставка кровью кислорода и

углекислого газа к тканям и от них осуществляется за счет дыхательных

пигментов , которые находятся либо в растворенном состоянии (беспозвоночные )

или сосредоточены в кровяных клетках - эритроцитах (позвоночные ).

Дыхательные пигменты :

красный – гемоглобин (содержит железо)

синий - гемоцианин (содержит медь).

Да­вай­те рас­смот­рим со­став крови на при­ме­ре по­зво­ноч­ных жи­вот­ных .

Жид­кая часть крови на­зы­ва­ет­ся плаз­мой . Плаз­ма со­сто­ит из воды, рас­тво­рен­ных в ней солей, пи­та­тель­ных ве­ществ и про­дук­тов об­ме­на . В плаз­ме на­хо­дит­ся клет­ки – фор­мен­ные эле­мен­ты крови : лей­ко­ци­ты , эрит­ро­ци­ты , тром­бо­ци­ты .

Эрит­ро­ци­ты

Лей­ко­ци­ты

Тром­бо­ци­ты

Функции крови осуществляются ее клетками или межклеточной жидкостью – плазмой:

Дыхательная (перенесение кислорода и углекислого газа)

Питательная (перенесение питательных веществ)

Выделительная (транспорт от клеток к органам выделения продуктов обмена)

Терморегуляторная (перенесение тепла от мышц, печени по всему организму для поддержания постоянной температуры тела)

Гомеостатическая (поддержание постоянства внутренней среды)

Защитная (защита организма от чужеродных веществ и клеток)

Опорная (жидкая кровь принимает участие в создании гидравлического скелета у дождевого червя, виноградной улитки)

Иллюстрации и информация для практической работы №4.

Кровеносные системы позвоночных животных.

Рассмотрите иллюстрацию схематического строения кровеносных систем и определите, какой группе позвоночных животных они принадлежат.

Сравнительная характеристика кровеносной системы у разных групп животных.

Ответы к школьным учебникам

В процессе транспорта веществ они поставляются из мест поступления в организм из окружающей среды или мест образования их в организме к органам, которым данные вещества необходимы для жизнедеятельности. Так, у млекопитающих кислород, поступающий в легкие, благодаря транспортной системе переносится ко всем клеткам животного организма, а углекислый газ, напротив, транспортируется к легким и выводится во внешнюю среду.

2. Как происходит перенос веществ у одноклеточных организмов?

У одноклеточных организмов различные вещества переносятся движением цитоплазмы. Например, у амебы это происходит в процессе ее движения, при котором 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.

3. Какова роль кровеносной системы?

Кровеносная система, состоящая из сосудов, обеспечивает доступ крови ко всем органам и тканям организма и осуществляет одну из важнейших функций - транспорт веществ и газов.

4. Что такое кровь?

5. Из чего состоит кровь?

Кровь - один из видов соединительной ткани, циркулирующая по кровеносной системе. 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, а также кровяные пластинки. Красные кровяные клетки придают крови красный цвет, так как в их состав входит особое вещество - пигмент гемоглобин (от греч. «тема» - кровь и лат. «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. Кровяные пластинки участвуют в процессе свертывания крови. Так, при ранении, благодаря кровяным пластинкам, кровь в месте раны свертывается, и кровотечение останавливается.

6. Что такое устьица, где они расположены?

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

Вода и растворенные в ней минеральные вещества передвигаются в растении от корней к надземным частям по сосудам древесины.

8, По какой части стебля передвигаются органические вещества?

Органические вещества передвигаются из листьев в другие части растения по ситовидным трубкам луба.

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

10. Каково значение испарения воды листьями?

Через корневые волоски в растение поступает вода. 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.

Вода испаряется с поверхности клеток листа в виде пара и 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.

Вопрос 1.
Для поддержания нормальной жизнедеятельности организму необходимы питательные вещества (минеральные вещества, вода, органические соединения) и кислород. Обычно эти вещества передвигаются по сосудам (по сосудам древесины и луба у растений и по кровеносным сосудам у животных). В клетках вещества передвигаются от органоида к органоиду. Транспортируются вещества в клетку из межклеточного вещества. Отработанные и ненужные вещества выводятся из клеток и, затем, через органы выделения из организма. Таким образом, транспорт веществ в организме необходим для нормального обмена веществ и энергии.

Вопрос 2.
У одноклеточных организмов вещества переносятся движением цитоплазмы. Так, у амёбы цитоплазма перетекает из одной части тела в другую. Содержащиеся в ней питательные вещества передвигаются и разносятся по всему организму. У инфузории туфельки – одноклеточного организма, имеющего постоянную форму тела – передвижение пищеварительного пузырька и распределение питательных веществ по всей клетке достигается непрерывным круговым движением цитоплазмы.

Вопрос 3.
Сердечно-сосудистая система обеспечивает непрерывное движение крови, которое необходимо для всех органов и тканей. По этой системе органы и ткани получают кислород, питательные вещества, воду, минеральные соли, с кровью к органам поступают гормоны, регулирующие работу организма. Из органов в кровь поступает углекислый газ, продукты распада. Кроме того, система кровообращения поддерживает постоянство температуры тела, обеспечивает постоянство внутренней среды организма (гомеостаз ), взаимосвязь органов, обеспечивает газообмен в тканях и органах. Система кровообращения выполняет также защитную функцию, так как в крови содержатся антитела и антитоксины.

Вопрос 4.
Кровь - это жидкая соединительная ткань. Она состоит из плазмы и форменных элементов. Плазма - это жидкое межклеточное вещество, форменные элементы - это клетки крови. Плазма составляет 50-60 % объема крови и на 90 % состоит из воды. Остальное - это органические (около 9,1 %) и неорганические (около 0,9 %) вещества плазмы. К органическим веществам относятся белки (альбумин, гамма-глобулин, фибриноген и др.), жиры, глюкоза, мочевина. Благодаря наличию в плазме фибриногена кровь способна к свертыванию - важной защитной реакции, спасающей организм от кровопотери.

Вопрос 5 .
Кровь состоит из плазмы и форменных элементов. Плазма - это жидкое межклеточное вещество, форменные элементы - это клетки крови. Плазма составляет 50-60 % объема крови и на 90 % состоит из воды. Остальное - это органические (около 9,1 %) и неорганические
(около 0,9 %) вещества плазмы. К органическим веществам относятся белки (альбумин, гамма-глобулин, фибриноген и др.), жиры, глюкоза, мочевина. Благодаря наличию в плазме фибриногена кровь способна к свертыванию - важной защитной реакции, спасающей организм от кровопотери.
Форменными элементами крови являются эритроциты – красные кровяные тельца, лейкоциты – белые кровяные тельца и тромбоциты – кровяные пластинки.

Вопрос 6.
Устьица представляют собой щель, которая расположена между двумя бобовидными (замыкающими) клетками. Замыкающие клетки находятся над большим межклетником в рыхлой ткани листа. Устьица обычно располагаются с нижней стороны листовой пластинки, а у водных растений (кувшинка, кубышка) - только на верхней. У ряда растений (злаки, капуста) устьица есть на обеих сторонах листа.

Вопрос 7.
Для поддержания нормальной жизнедеятельности растение поглощает СО 2 (углекислый газ) из атмосферы листьями и воду с растворенными в ней минеральными солями из почвы корнями.
Корни растений покрыты, как пушком, корневыми волосками, которые поглощают почвенный раствор. Благодаря им поверхность всасывания увеличивается в десятки и даже сотни раз.
Передвижение воды и минеральных веществ в растениях осуществляется за счет двух сил: корневого давления и испарения воды листьями. Корневое давление - сила, вызывающая одностороннюю подачу влаги от корней к побегам. Испарение воды листьями - процесс, который происходит через устьица листьев и поддерживает непрерывный ток воды с растворёнными в ней минеральными веществами по растению в восходящем направлении.

Вопрос 8.
Органические вещества, синтезирующиеся в листьях, оттекают во все органы растения но ситовидным трубкам луба и образуют нисходящий ток. У древесных растений передвижение питательных веществ в горизонтальной плоскости происходит при участии сердцевинных лучей.

Вопрос 9.
При помощи корневых волосков происходит всасывание из почвенных растворов воды и минеральных веществ. Оболочка клеток корневых волосков тонкая - это облегчает всасывание.
Корневое давление - сила, вызывающая одностороннюю подачу влаги от корней к побегам. Корневое давление развивается при превышении осмотического давления в сосудах корня над осмотическим давлением почвенного раствора. Корневое давление наряду с испарением участвует в движении воды в теле растения.

Вопрос 10.
Испарение воды растением называется транспирацией . Вода испаряется через всю поверхность тела растения, но особенно интенсивно через устьица в листьях. Значение испарения: оно принимает участие в передвижении воды и растворенных веществ по телу растения; способствует углеводному питанию растений; защищает растения от перегрева.

1. Во всех листьях есть жилки. Из каких структур они образованы? Какова их роль в транспорте веществ по растению?

Жилки образованы сосудисто-волокнистыми пучками, которые пронизывают всё растение, соединяя его части - побеги, корни, цветки и плоды. Их основу составляют проводящие ткани, которые осуществляют активное перемещение веществ, и механические. Вода и растворённые 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.

Кроме проводящей ткани в состав жилки входит механическая ткань: волокна, придающие листовой пластине прочность и упругость.

2. Какова роль кровеносной системы?

Кровь разносит по организму питательные вещества и кислород, выносит углекислый газ и другие продукты распада. Таким образом, кровь выполняет дыхательную функцию. Белые кровяные клетки выполняют защитную функцию: они уничтожают попавшие в организм болезнетворные микроорганизмы.

3. Из чего состоит кровь?

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.

4. Предложите простые схемы замкнутой и незамкнутой кровеносных систем. Укажите на них сердце, сосуды и полость тела.

Схема незамкнутой кровеносной системы

5. Предложите опыт, доказывающий движение веществ по организму.

Докажем, что вещества движутся по организму на примере растения. Поставим в воду, подкрашенную красными чернилами, молодой побег какого-либо дерева. Через 2-4 суток вытащим побег из воды, смоем с него чернила и отрежем кусочек нижней части. Рассмотрим сначала поперечный срез побега. На срезе видно, что древесина окрасилась в красный цвет.

Затем разрежем вдоль оставшуюся часть побега. Красные полоски появились в местах окрасившихся сосудов, которые входят в состав древесины.

6. Садоводы размножают некоторые растения срезанными веточками. Они сажают веточки в землю и накрывают банкой до полного укоренения. Объясните значение банки.

Под банкой формируется за счет испарения высокая постоянная влажность. Поэтому растение меньше испаряет влаги и не завянет.

7. Почему срезанные цветы рано или поздно вянут? Как можно предотвратить их скорое увядание? Составьте схему транспорта веществ в срезанных цветах.

Срезанные цветы не являются полноценным растением, т. к. у них удалена коневая система, которая обеспечивала адекватное (задуманное природой) всасывание воды и минеральных веществ, а также и часть листьев, которые обеспечивали фотосинтез.

Увядает цветок главным образом потому, что в срезанном растении, цветке в связи с усиленным испарением не хватает влаги. Начинается это с момента срезки и особенно когда цветок и листья долго находятся без воды, имеют большую поверхность испарения (срезанная сирень, срезанная гортензия). Многим срезанным оранжерейным цветам трудно переносить разницу температур и влажности того места, где они выращивались, с сухостью и теплом жилых комнат.

Но цветок может отцветать, или стареть, процесс этот естественный и необратимый.

Чтобы избежать увядания и продлить срок жизни цветов, букет цветов должен быть в особой упаковке, служащей для предохранения от сминания, проникновения солнечных лучей, тепла рук. На улице букет желательно нести цветками вниз (влага всегда на время переноса цветов будет поступать непосредственно к бутонам).

Одна из основных причин увядания цветов в вазе - уменьшение содержания сахаров в тканях и обезвоживание растения. Происходит это чаще всего из-за закупорки сосудов пузырьками воздуха. Чтобы избежать этого, конец стебля опускают в воду и делают косой срез острым ножом или секатором. После этого цветок уже не вынимают из воды. Если же такая потребность возникает, то операцию повторяют снова.

Перед тем как поставить срезанные цветы в воду, удаляют со стеблей все нижние листья, а у роз - еще и шипы. Это уменьшит испарение влаги и предотвратит бурное развитие бактерий в воде.

8. В чём заключается роль корневых волосков? Что такое корневое давление?

Вода поступает в растение через корневые волоски. Покрытые слизью, тесно соприкасаясь с почвой, они всасывают воду с растворёнными в ней минеральными веществами.

Корневое давление - это сила, вызывающая одностороннее движение воды от корней к побегам.

9. Каково значение испарения воды листьями?

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 её из окружающих их сосудов, куда вода поступает по стеблю из корня.

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

Может погибнуть дерево, у которого зайцы обгрызли ствол кольцом. В результате этого будет уничтожен внутренний слой коры, который называют лубом. По нему перемещаются растворы органических веществ. Без их притока клетки, находящиеся ниже повреждения погибнут.

Между корой и древесиной залегает камбий. Весной и летом камбий энергично делится, и в результате в сторону коры откладываются новые клетки луба, а в сторону древесины - новые клетки древесины. Поэтому жизнь дерева будет зависеть от того, поврежден ли камбий.