Клетки многих животных выделяют растворимые продукты обмена в кровеносное русло. Оттуда их извлекают органы выделительной системы.
В результате обмена веществ в каждой клетке организма животного образуется вода, углекислый газ, азотистые соединения и многие другие вещества. Углекислый газ и некоторое количество воды удаляются через дыхательную систему, а вот с азотистыми соединениями у организмов возникают некоторые проблемы – многие из них токсичны, и их надо быстро выводить из организма или же изолировать. Непереваренные остатки пищи выделяются через пищеварительную систему в процессе дефекации. К выделительной системе и выделению этот процесс отношения не имеет. Простейшие (рис. 1) удаляют продукты жизнедеятельности через поверхность тела.
Рис.1. Амеба
Выделительная система губок и кишечнополостных
У губок и кишечнополостных практически каждая клетка контактирует с внешней средой. У них не имеется специализированных органов или систем органов выделения. Удаление отходов, и углекислого газа, и непереваренных остатков пищи, и азотистых соединений осуществляется всеми клетками тела (рис. 2).
Рис. 2. Выделение у губок
Выделительная система первичноротых
У плоских червей имеется выделительная система. Она представлена крупными клетками с просветом внутри, которые направляют ненужные растворенные вещества в тончайшие канальцы. Канальцы, соединяясь, образуют более крупные протоки, которые, в конечном итоге, сливаются в главные каналы. Главные каналы открываются наружу одним или двумя отверстиями (рис. 3).
Рис. 3. Выделительная система червей
У многих плоских червей (рис. 4) выделение идет и через покровы тела. Имеются специализированные крупные клетки, которые накапливают внутри себя продукты обмена и играют таким образом роль почек накопления (здесь продукты обмена никуда не выделяются, однако надежно изолируются от остальных клеток организма).
Рис. 4. Плоский червь
Основные органы в выделительной системе нематод (круглых червей) – это одноклеточные железы. Также аммиак может высвобождаться из тела путем простой диффузии через его покровы. Имеются и специальные клетки, которые также работают как почки накопления (рис. 5).
Рис. 5. Выделительная система круглого червя
Выделительная система кольчатых червей представлена особыми образованиями – метанефридиями (рис. 6, 7). В каждом сегменте тела их имеется два, по одному с каждой стороны. Каждый состоит из ресничной воронки, открывающейся во вторичную полость тела, и извилистых трубочек (каналец), а также выделительных пор.
Рис. 6. Метанефридии кольчатого червя
Рис. 7. Земляной червь
У членистоногих выделительная система бывает устроена по-разному. У ракообразных и некоторых хелицеровых это видоизменённые метанефридии. Принципиально такое устройство похоже на выделительную систему кольчатых червей.
У насекомых и многоножек органами выделения являются мальпигиевы сосуды (рис. 8). Это пористые длинные трубочки, открывающиеся передним концом в просвет кишки. Их свободные концы располагаются в полости тела и омываются гемолимфой. Также имеется жировое тело, которое работает, в том числе, и как почка накопления.
Рис. 8. Выделительная система муравья
У паукообразных также имеются мальпигиевы сосуды, но расположены они не так, как у насекомых, и устроены тоже по-другому (рис. 9).
Рис. 9. Мальпигиевы сосуды хелицеровых
У моллюсков выделительная система представлена одной или двумя почками, проводящими каналами и выделительной порой. Продукты выделения накапливаются в виде мелких слаборастворимых комочков и выводятся один раз в две-три недели.
Выделительная система вторичноротых
У иглокожих выделительной системы и специальных органов выделения нет. Все клетки иглокожих в той или иной мере способны к выделению. Также выделение идет через тонкие участки покровов, в том числе и через амбулакральную систему. Имеются амебоциты – специальные клетки, которые поглощают продукты обмена и затем выводятся из организма (рис. 10).
Рис.10. Схема строения амбулакральной системы морской звезды
Основные органы выделительной системы позвоночных – это две почки. От каждой почки отходит по одному мочеточнику. Мочеточники открываются в мочевой пузырь. Мочевой пузырь связан при помощи специальных протоков и выделительной поры с наружной средой (рис. 11).
Рис. 11. Мочеполовая система самца лягушки
Внутри почки находятся многочисленные почечные канальцы, оплетенные густой сетью капилляров (рис. 12).
Рис. 12. Почка в разрезе
В почках жидкие продукты жизнедеятельности из крови поступают в почечные канальцы (рис. 13), а затем транспортируются по выделительной системе наружу.
Рис. 13. Почечные канальцы
Рыбы имеют две почки красно-бурого цвета, расположенные в полости тела между плавательным пузырем и позвоночником, а также два мочеточника. У некоторых рыб есть и мочевой пузырь. Его непарный канал открывается отверстием, расположенным чуть позади анального (рис. 14).
Рис. 14. Мочеполовая система пресноводной рыбы
У земноводных продолговатые почки находятся в полости тела справа и слева от позвоночника. Моча от почек оттекает по двум мочеточникам, вначале в расширенную часть кишки – клоаку. Оттуда моча поступает в мочевой пузырь. По мере наполнения мочевого пузыря жидкостью стенки его сокращаются и выталкивают мочу вновь в клоаку, а из нее – наружу (рис. 15).
Рис. 15. Выделительная система земноводных
У пресмыкающихся почки располагаются в области тазовых костей. Выделение идет лишь с незначительной потерей влаги. Большая часть содержащейся в моче воды выделительной системой пресмыкающихся всасывается обратно. У ящериц и черепах имеется мочевой пузырь (рис. 16).
Рис. 16. Выделительная система пресмыкающихся
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. 17).
Рис. 17. Выделительная система птиц
У млекопитающих жидкие продукты жизнедеятельности удаляются из крови двумя бобовидными почками. Почки находятся в поясничной области, по бокам от позвоночника. Моча из почек проходит по двум мочеточникам в мочевой пузырь, а из него по мочеиспускательному каналу периодически выбрасывается наружу (рис. 18).
Рис. 18. Выделительная система млекопитающих
Мочевая кислота
У пресмыкающихся, птиц и большинства наземных насекомых основной выделяющийся продукт азотистого обмена – это мочевая кислота. У нас и других млекопитающих небольшое количество мочевой кислоты всегда содержится в тканях, моче и поте. Иногда при нарушении обмена веществ мочевой кислоты становится много. Например, так образуются камни в почках или подагрические отложения. Любопытно, что мочевая кислота – это исходный продукт для промышленного синтеза кофеина.
Мочевина
У млекопитающих, а также у некоторых рыб, основным выделяющимся азотистым соединением является мочевина. Человечество вырабатывает мочевину химически и в огромных количествах. Мочевина используется в качестве удобрения. Мочевина имела большое значение в становлении естественных наук. Дело в том, что она была впервые синтезирована химиком Вёлером в 1828 году, и это был первый искусственный синтез органического вещества из неорганических вообще. Сам факт такого синтеза нанес сокрушительный удар по витализму – учению о жизненной силе.
Знаете ли вы, что …
Некоторые млекопитающие из отряда хищных (рис. 19) метят свою территорию мочой, имеющей стойкий и специфичный для каждой особи запах. Такая метка информирует представителей того же вида о хозяине или хозяевах данной территории.
Рис. 19. Стая волков
Губки (рис. 20), кишечнополостные, многие плоские и круглые черви, рыбы, личинки амфибий выделяют в качестве продукта азотистого обмена – аммиак.
Рис. 20. Морская губка
Что же объединяет таких несходных животных? Дело в том, что все они – водные обитатели. Аммиак очень токсичен, зато прекрасно растворяется в воде. Нигде в организме аммиак нельзя накапливать или концентрировать, поскольку он смертелен, практически, для любой клетки. Поэтому аммиак выделяется в виде очень слабых водных растворов. Позволить себе такое выделение может только животное, имеющее в своем распоряжении практически неограниченные запасы воды.