Жаберное дыхание. Конспект урока на тему "органы дыхания и газообмена у животных"
Что такое газообмен?
Газообмен - совокупность процессов обмена газов между организмом и окружающей средой; состоит в потреблении кислорода и выделении углекислого газа с незначительными количествами газообразных продуктов и паров воды.
У каких животных впервые появляются органы дыхания?
Впервые органы дыхания появляются у морских кольчатых червей.
Вопросы
1. Какие изменения в систему органов дыхания принес выход животных на сушу?
Земноводные - первые животные, вышедшие на сушу, у которых развились органы атмосферного дыхания - легкие (из выпячивания кишечной трубки). В связи с примитивностью строения (легкие представляют собой мешки с тонкими ячеистыми стенками), количество кислорода, поступающего через легкие, удовлетворяет потребность в нем организма только на 30-40%, поэтому в дыхании принимает участие и кожа, содержащая многочисленные кровеносные капилляры (кожно-легочное дыхание).
У рептилий в связи с окончательным выходом на сушу происходит дальнейшее усложнение дыхательной системы: Кожное дыхание исчезает, а дыхательная поверхность легочных мешков увеличивается, благодаря появлению большого количества разветвленных перегородок, в которых проходят кровеносные капилляры.
У птиц в строении органов дыхания появляется ряд особенностей. Легкие у них 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).
Млекопитающие имеют легкие альвеолярного строения, благодаря чему их поверхность в 50-100 раз больше поверхности тела. Бронхи древовидно разветвлены и заканчиваются тонкостенными бронхиолами с гроздьями альвеол, густо оплетенных кровеносными капиллярами. Хорошо развиты гортань и трахея.
Таким образом, основное направление эволюции дыхательной системы заключается в увеличении дыхательной поверхности, усложнении строения воздухоносных, путей и их обособлении от респираторных.
2. Почему легочное дыхание на суше перспективнее жаберного?
С выходом на сушу связано ускорение активности животных. С таких условиях жабры, как органы дыхания, не могли обеспечить потребности организма в кислороде. У наземных животных на смену жабрам пришли легкие, которые лучше снабжали организм животного кислородом.
3. В связи с чем возникла необходимость транспорта кислорода к клеткам тела, расположенным внутри организма?
Необходимость транспорта кислорода к клеткам тела, расположенным внутри организма, возникла в связи с увеличением размеров живых организмов.
4. Какие особенности строения кожных покровов у рептилий делают невозможным их участие в дыхании?
Покровы рептилий представлены роговой чешуей или щитками. Такие плотные покровы препятствуют газообмену.
5. Можно ли утверждать, что двойное дыхание предохраняет организм от перегрева?
При полете частота дыхания птиц увеличивается в 15 и более раз. В такой ситуации двойное дыхание предохраняет организм от перегрева.
Урок: Органы дыхания и газообмен.
Цели:
образовательная: выяснить, что такое газообмен, и у каких животных впервые появляются органы дыхания; введение и отработка биологических понятий;
развивающая: развивать умение анализировать строение систем органов, прослеживать эволюционные процессы формирования органов в связи с образом жизни; навыки оперировать имеющимися знаниями; совершенствовать процессы логического мышления;
воспитывающая: воспитание бережного отношения к природе, умения слушать своих одноклассников, воспитание уверенности в своих знаниях, аккуратности, способствовать функционированию фантазии.
Планируемые результаты:
Предметные: Определяют понятия: «органы дыхания», «диффузия», «газообмен», «жабры», «трахеи», «бронхи», «лёгкие», «альвеолы», «диафрагма», «лёгочные перегородки»
Метапредметные: Познавательные УУД: способы дыхания у животных и органы, участвующие в дыхании; особенности строения дыхательной системы органов у разных групп животных; эволюцию органов дыхания у животных. Регулятивные УУД: сравнивать строение органов дыхания животных разных систематических групп. Коммуникативные УУД: умение распределять обязанности и взаимно контролировать друг друга, учиться самостоятельно организовывать речевую деятельность в устной и письменной формах
Личностные: Образование знания о моральных нормах поведения в природе, устанавливать связь между целью деятельности и ее результатом
Элементы содержания: Значение кислорода в жизни животных. Газообмен у животных разных систематических групп: механизм поступления кислорода и выделения углекислого газа.
Основные понятия и термины: Дыхальца, трахеи, наружные жабры, внутренние жабры, лёгкие, лёгочные мешки; клеточное дыхание, дыхание поверхностью тела, кожное дыхание, лёгочное дыхание; диффузия, газообмен.
Методы: словесный, наглядный, практический, репродуктивный, индуктивный, частично-поисковый
Виды деятельности учащихся: Определяют понятия «органы дыхания», «диффузия», «газообмен», «жабры», «трахеи», «бронхи», «легкие», «альвеолы», «диафрагма», «легочные перегородки». Устанавливают взаимосвязь механизма газообмена и образа жизни животных. Выявляют отличительные особенности дыхательных систем животных разных систематических групп. Объясняют физиологический механизм двойного дыхания у птиц. Описывают дыхательные системы животных разных систематических групп. Выявляют причины эволюции органов дыхания у животных разных систематических групп
Тип урока: комбинированный.
Ход урока:
Организационный этап.
Актуализация знаний (повторение).
Фронтальный опрос
На прошлом уроке мы рассмотрели, как происходило изменение способов передвижений одноклеточных и многоклеточных организмов, их полости тела в связи с их образом жизни. Сейчас немного повторим.
Назовите основные способы передвижения животных?
Амебоидное, движение при помощи ресничек и жгутиков и движение с помощью мышц.
Каким образом происходит амебоидное движение?
Перекатыванием с одной стороны на другую.
Как осуществляется движение организмов с помощью ресничек и жгутиков?
Движение при помощи жгутиков и ресничек свойствен обычно мелким беспозвоночным, который осуществляется закручиванием тела вокруг собственной оси.
Какие организмы передвигаются с помощью мышц?
Многоклеточные.
Чем образованы мышцы?
Они образованы мышечной тканью.
Какими свойствами обладает мышечная ткань?
Способна сокращаться, преобразовывая химическую энергию механическую.
Из каких слоев мышц состоит мускулатура плоских и кольчатых червей?
Она состоит из продольного и поперечного слоя.
Каким образом осуществляется передвижение ракообразных?
Они используют ходильные ноги для передвижения по грунту, для плавания им служит либо хвостовой плавник, либо плавательные ноги.
Как осуществляется движение у позвоночных животных?
Осуществляется с помощью мышц. У рыб это происходит в основном за счет мышц хвоста и туловища, у земноводных, пресмыкающихся и млекопитающих – за счет мышц конечностей, которые осуществляют такие виды движения как бег, прыжки, плавание, полет, лазание и т.д.
Что называют полостью тела?
Это пространство между стенками тела и внутренними органами животного.
Какие функции она выполняет?
Поддерживает, сохраняет форму, выполняет функцию транспортировки питательных веществ в организме, в ней также накапливаются ненужные продукты жизнедеятельности.
Работа по карточкам
Карточка 1
Вставьте пропущенные слова.
Круглые черви могут изгибаться, так как их мускулатура образована одним … (продольным) слоем мышц.
Для многоклеточных животных характерно передвижение с помощью … (мышц) .
Способ передвижения всего организма с одного места на другое называется … (амебоидным) .
Впервые полость тела появилась у … (круглых червей) .
Ответьте на вопросы:
В чем преимущество передвижения с помощью ресничек и жгутиков по сравнению с амебоидным движением?
Благодаря значительному количеству ресничек и наличие жгутика увеличивается скорость передвижение. Амебоидное более простой способ передвижения – перекатывание с одной стороны на другую.
В чем различие между первичной и вторичной полостью тела?
В первичной полости внутренние органы омываются полостной жидкостью, а во вторичной - органы и внутренние стенки тела не омываются полостной жидкостью и располагаются свободно.
Карточка 2
Вставьте пропущенные слова:
У всех высших многоклеточных животных формируется полость тела, которая называется … (вторичной).
Мускулатура плоских и кольчатых червей состоит из … (продольных) и … (поперечных) слоев мышц.
У членистоногих пучки мышц крепятся к … … (хитиновому покрову) .
Полость тела кольчатых червей является … (вторичной) полостью.
Ответьте на вопросы:
Какие способы передвижения характерны для кишечнополостных?
Для кишечнополостных характерны различные способы передвижения. Например, пресноводная гидра может передвигаться «шагающими» движениями – изогнув тело и прикрепившись к субстрату щупальцами, она подтягивает подошву к переднему концу тела. Так же для гидры характерны «кувырки» - поочередное прикрепление к субстрату то щупальцами, то подошвой.
Каковы функции полости тела?
Является гидростатическим скелетом (поддерживает форму тела). Позволяет пищеварительному тракту и стенкам тела функционировать независимо друг от друга. Обеспечивает транспорт питательных веществ, продуктов обмена. Временно может накапливать продукты обмена и избыток жидкости. Участвует в осморегуляторных процессах в организме.
Карточка 3
Из перечисленных выше утверждений выберите номера верных и запишите их. Неверные исправьте и запишите правильно.
Движение – одно из основных свойств живых организмов.
В природе существует два (три) способа движения.
Амебоидное движение присуще корненожкам и некоторым отдельным клеткам многочисленных животных (например – лейкоцитам крови).
Движение с помощью мышц осуществляется у многоклеточных животных.
У пиявок (амеб) появилось движение при помощи выдвижения цитоплазмы.
У большинства членистоногих специальными органами передвижения служат не только ноги, но и (в зависимости от систематической принадлежности) другие образования, например крылья у насекомых.
Карточка 4
Выберите верные ответы из четырех возможных вариантов:
Покровы тела у членистоногих представлены:
плоским эпителием;
хитинизированной кутикулой;
эпидермисом;
собственно кожей.
Наружный скелет имеют:
моллюски;
рыбы;
ланцетник;
птицы.
Позвоночник рыб состоит из:
2 отделов;
3 отделов;
4 отделов;
5 отделов.
Особенностью скелета земноводных по сравнению с рыбами является:
отсутствие грудной клетки;
имеет шейный отдел;
состоит из скелета черепа, позвоночника, конечностей;
лицевая часть черепа больше мозговой.
К поясу передних конечностей млекопитающих относится:
ключица;
тазовые кости;
бедренная кость;
грудина.
Амебоидное движение характерно для:
головоногих моллюсков;
ракообразных;
простейших;
червей.
Первичную полость тела имеют:
круглые черви;
ланцетник;
кольчатые черви;
рыбы.
Функция опорной системы:
кроветворная;
транспортная;
защитная;
газообмен.
Инфузория туфелька движется при помощи:
жгутиков;
ресничек;
ложноножек;
оболочки клетки.
Постановка целей, задач. Мотивация учебной деятельности учащихся.
Таким образом, мы повторили, что изменение способов передвижения животных, а также изменение полости тела шло в сторону их усложнения в связи со сменой среды обитания, образа жизни. Выделяют три основных способа передвижения: амебоидное, движение с помощью жгутиков и ресничек – характерное для одноклеточных организмов и движение с помощью мышц – характерное для многоклеточных организмов.
В процессе развития одноклеточные и многоклеточные организмы меняли среду обитания, образ жизни. Вместе с этим происходили не только внешние изменения – покров тела, способы передвижения, но также изменялись внутренние органы.
Что бы назвать тему урока проведем небольшой эксперимент. Задержите дыхание и проследите за своими ощущениями.
– Что вы чувствовали?
– Зачем нам дыхание?
Ответы детей
Так, значит, мы будем изучать?..
Органы дыхания их строение и значение
Мы работаем с главой «Эволюция, индивидуальное развитие органов и их систем», поэтому и систему органов дыхания мы изучим в эволюционном развитии на примере разных организмов.
На протяжении двух уроков мы рассмотрим, как же происходило изменение органов дыхания и газообмен у разных животных.
Открываем тетради и записываем тему урока.
Дышат люди, дышат звери,
Дышат все, кто хочет жить.
Кто под солнцем иль луною
Может жизнью дорожить.
Разберёмся, кто как может.
Будем знать, а кто какой.
Мы же дышим, дышим тоже,
Если дышишь – ты живой!
Каковы же цели нашего урока?
Учащиеся формулируют цели
Первичное усвоение новых знаний.
Процессы газообмен и диффузия
Человек, не питаясь, может прожить несколько недель, так как в клетках есть запас питательных веществ. Можно прожить несколько дней без воды - ее запаса в организме хватит почти на неделю. Почему же дышать мы должны постоянно, даже когда спим?
Как вы думаете, а сколько времени может человек прожить без воздуха, не дышать?
высказывания детей
Все люди разные, у каждого свои возможности.
Это интересно:
ныряльщики за жемчугом могут пробыть под водой до 4 минут;
спортивный рекорд нахождения под водой равен 5 минутам 24 секундам;
а вот бобры могут задерживать дыхание на 15-30 минут под водой;
а киты до 1 часа.
Поступление кислорода в клетки тела осуществляется благодаря проницаемости клеточных мембран и диффузии.
Запись определения:
Для осуществления диффузии дыхательная поверхность должна соответствовать 3 условиям:быть проницаемой
быть влажной
быть большой
Типы дыхания у животных.
Организмы получают кислород либо из атмосферы, либо из воды.
С увеличением размеров животных возникает потребность в транспорте кислорода к клеткам, расположенным внутри организма, и в процессе эволюции развиваются органы, позволяющие этот транспорт осуществить.
Таблица для заполнения учащимися в процессе объяснения нового материала:
Типы дыхания у животных
Тип дыхания – клеточное. Характерен для одноклеточных животных (амёба, эвглена зелёная, инфузория туфелька); кишечнополостных (медузы, коралловые полипы); некоторых червей. Организмы поглощают растворённый в воде кислород всей поверхностью тела . Кислород участвует в расщеплении сложных органических веществ, в результате чего освобождается энергия, которая необходима для жизни животного. Образующийся в результате дыхания углекислый газ выделяется наружу также через всю поверхность телаТип дыхания – трахейное. Характерен для класса Насекомые. Брюшко насекомого разделено на 5–11 сегментов. На каждом из них имеется пара небольших отверстий – дыхалец . От каждого дыхальца внутрь отходят ветвящиеся трубочки – трахеи , которые пронизывают всё тело насекомого. Наблюдая за майским жуком, можно заметить, как его брюшко то уменьшается в объёме, то увеличивается. Это дыхательные движения. При вдохе в организм через дыхальца поступает воздух, содержащий кислород, а при выдохе выходит воздух, насыщенный углекислым газом.
Тип дыхания – жаберное. Характерен для многих водных обитателей (рыбы, раки, моллюски). Рыбы дышат кислородом, растворённым в воде, с помощью особых разветвлённых кожных выростов, которые называются жабры. Рыбы постоянно заглатывают воду. Из ротовой полости вода проходит через жаберные щели, омывают жабры и из-под жаберных крышек выходит наружу. Жабры состоят из жаберных дуг и жаберных лепестков, которые пронизаны множеством кровеносных сосудов. Из воды, которая омывает жабры, в кровь поступает кислород, а из крови в воду удаляется углекислый газ. Жабры, находящиеся внутри тела, называются внутренними жабрами
Тип дыхания: кожное. Характерен для земноводных (саламандры, лягушки …). Лёгкие земноводных развиты слабо, поэтому дополнительный газообмен осуществляется через влажную кожу. В тонкой коже земноводных много желёз, которые выделяют слизь. Благодаря слизи на поверхности кожи создаётся жидкостная плёнка, в которой растворяется атмосферный кислород и, благодаря чему, возможно дыхание через кожу.
Лёгочное и кожное дыхание у земноводных развито не одинаково. У тех из них, кто большую часть жизни проводит в воде, слабее развиты лёгкие, а лучше – кожное дыхание. У земноводных, живущих вдали от водоёмов, более развиты лёгкие и менее – кожное дыхание.
Тип дыхания: лёгочное. Характерен для наземных позвоночных (земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие). Во время вдоха, воздух, содержащий кислород попадает в лёгкие. Лёгкие имеют вид ячеистых мешков. В каждом лёгком (левое и правое) очень сильно разветвляются бронхи, которые оканчиваются многочисленными лёгочными пузырьками. Каждый лёгочный пузырёк оплетён сетью кровеносных сосудов. Из лёгочного пузырька кислород воздуха переходит в кровь, а углекислый газ из крови в воздух. После накопления углекислого газа в лёгочном пузырьке происходит выдох. Ячеистое строение лёгких позволяет увеличить их внутреннюю поверхность во много раз.
Первичное закрепление.
Ответы на вопросы:
Какие изменения в систему органов дыхания принес выход животных на сушу?
Почему легочное дыхание на суше перспективнее жаберного?
В связи с чем возникла необходимость транспорта кислорода к клеткам тела, расположенным внутри организма?
Ответы обучающихся
Информация о Д\З, инструктаж по его выполнению.
§39, записи.
Сообщения на темы: «органы дыхания … (животное)»
Рефлексия (подведение итогов занятия)
Что я узнал на уроке?
Чем мне понравился урок? Чем не понравился урок?
Как я оцениваю свою работу на уроке?
Нам в этом мире многое дано:
Расти, искать и ошибаться,
Но, главное, дано дышать,
Любить, найти и не сдаваться!
Вероятно, организм очень быстро расходует необходимый для жизни воздух, и запас его должен постоянно пополняться. В процессе дыхания ВДОХ сменяется ВЫДОХОМ, при котором часть воздуха возвращается из организма в окружающую среду.
Отличается ли вдыхаемый воздух от выдыхаемого?
Вдыхается кислород, выдыхается углекислый газ
Всем живым организмам необходим кислород, без которого не смогут осуществляться процессы жизнедеятельности. В организме он расходуется и образуется углекислый газ.
Кислород постоянно поступает в живой организм, а углекислый газ удаляется из него. Этот процесс обмена газами называется газообменом . Он происходит в каждом живом организме.
Запись определения:
В процессе газообмена могут участвовать специализированные органы- жабры, трахеи, легкие, легочные мешки.Текущая страница: 12 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 12 страниц]
38. Способы передвижения животных. Полости тела
1. Как двигаются животные?
2. Чем различаются первичная и вторичная полости тела?
Способы передвижения животных. Движение – одно из основных свойств живых организмов. Несмотря на многообразие существующих способов передвижения, их можно разделить на 3 основные группы.
Амёбоидное движение присуще корненожкам и некоторым отдельным клеткам многоклеточных животных (например – лейкоцитам крови). Пока у биологов нет единого мнения о том, что является причиной амёбоидного движения. У клетки образуются выросты цитоплазмы, число и величина которых постоянно меняются, как меняется и форма самой клетки (рис. 153, А).
Рис. 153. Схемы движения беспозвоночных: А – амёбы; Б – жгутиков и ресничек простейших; В – червя дождевого
Движение при помощи жгутиков и ресничек (рис. 153, Б) характерно не только для жгутиконосцев и инфузорий, оно присуще некоторым многоклеточным животным и их личинкам. У высокоорганизованных животных клетки, имеющие жгутики или реснички, встречаются в дыхательной, пищеварительной, половой системах.
Строение всех жгутиков и ресничек практически одинаково. Вращаясь или взмахивая, они создают движущую силу и закручивают тело вокруг собственной оси. Такой способ движения свойствен обычно мелким беспозвоночным животным, обитающим в водной среде.
Движение с помощью мышц осуществляется у многоклеточных животных. Мышцы образованы мышечной тканью. Главная особенность мышечной ткани – способность сокращаться. За счёт сокращения мышц и осуществляется движение.
У круглых червей поочерёдное сокращение продольных мышц вызывает характерные изгибы тела. За счёт этих телодвижений червь двигается вперёд. Кольчатые черви освоили новые способы движения в связи с тем, что в их мускулатуре, помимо продольных мышц, появились поперечные мышцы. Поочерёдно сокращая поперечные и продольные мышцы, червь, используя щетинки на сегментах тела, раздвигает частички почвы и движется вперёд (рис. 153, В).
Рис. 154. Схема движения пиявок
Пиявки освоили шагающие движения, используя для прикрепления присоски (рис. 154). Брюхоногие моллюски двигаются благодаря волнам сокращения, пробегающим по подошве ноги. Обильно выделяемая слизь облегчает скольжение и ускоряет движение. Двустворчатые моллюски двигаются с помощью мускулистой ноги, а головоногие освоили реактивный способ передвижения, выталкивая воду из мантийной полости.
Многие ракообразные для передвижения по грунту используют ходильные ноги, а для плавания им служит либо хвостовой плавник, либо плавательные ноги. Любой из этих способов передвижения возможен при наличии хорошо развитой мускулатуры и подвижном сочленении конечностей с туловищем.
У большинства членистоногих специальными органами передвижения служат не только ноги, но и (в зависимости от систематической принадлежности) другие образования, например крылья у насекомых.
Движение всех позвоночных животных, имеющих внутренний скелет, также осуществляется с помощью мышц. У рыб это происходит в основном за счёт мышц хвоста и туловища, у земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих – за счёт мышц конечностей, которые осуществляют такие виды движения, как бег, прыжки, плавание, полёт, лазание и т. д. Есть и другие способы перемещения – в зависимости от среды обитания и образа жизни.
Лабораторная работа № 10
Изучение способов передвижения животных
Оборудование:
3–5 животных по выбору учителя (все животные в соответствующих садках, чашках, клетках, аквариумах, террариумах).
Ход работы:
1. Рассмотрите животных, находящихся перед вами.
Отметьте, как перемещаются животные; каков характер их движений.
Выявите, какие приспособления, органы, части тела участвуют в перемещении животного; как меняется характер движения при испуге или прикосновении.
2. Наблюдайте за животными, изменяя условия среды.
Определите характер движения животного; способность менять способы движения; число способов передвижения для каждого объекта.
Полости тела. Полостью тела беспозвоночных и позвоночных животных называют пространство, расположенное между стенками тела и внутренними органами. Впервые полость тела возникает у круглых червей. Полость тела круглых червей называют первичной, она заполнена полостной жидкостью, которая не только поддерживает и сохраняет форму тела, но и выполняет функцию транспортировки питательных веществ в организме, в ней также накапливаются ненужные продукты жизнедеятельности. Внутренние органы круглых червей свободно омываются полостной жидкостью.
Полость тела кольчатых червей так же, как и у круглых, простирается от переднего конца тела до заднего. У кольчатых она поделена поперечными перегородками на отдельные сегменты, а каждый сегмент, в свою очередь, поделён ещё на две половины. В каждом сегменте имеется полость тела, заполненная полостной жидкостью, но в отличие от первичной она отграничена от внутренних органов и от стенок тела оболочкой, состоящей из слоя эпителиальных клеток (рис. 155). Такая полость, в которой пищеварительная, выделительная, нервная, кровеносная системы и внутренние стенки тела не омываются полостной жидкостью и отделены от неё стенками, состоящими из одного слоя эпителиальных клеток, называется вторичной полостью тела.
У всех хордовых полость тела вторичная. В отличие от кольчатых червей вторичная полость тела хордовых не содержит полостной жидкости, и внутренние органы свободно располагаются в полости.
Движения: амёбоидное; за счёт биения жгутиков и ресничек; с помощью мышц. Полости тела: первичная, вторичная, смешанная.
Рис. 155. Схема строения сегментов тела червей кольчатых: А – продольный разрез; Б – поперечный разрез. 1 – полость тела; 2 – поперечная перегородка тела; 3 – слой эпителиальных клеток; 4 – продольная перегородка
Вопросы
1. Какие существуют основные способы передвижения животных? В чём их различие?
2. Какие способы передвижения животных могут использоваться только в водной среде, а какие – в различных?
3. Для каких животных характерно движение с помощью жгутиков и ресничек?
4. Почему нельзя утверждать, что существует универсальный способ движения в любой среде обитания?
Задания
Проведите наблюдение за передвижением животных (в живом уголке, дома, в зоопарке). Заполните таблицу «Передвижение животных».
39. Органы дыхания и газообменЗнаете ли вы, что…
Любое движение – это очень сложная, но слаженная деятельность больших групп мышц и биологических, химических, физических процессов в организме.
Когда птица колибри зависает в воздухе у цветка, её крылья совершают 50–80 взмахов в секунду.
1. Что такое газообмен?
2. У каких животных впервые появляются органы дыхания?
Всем животным организмам необходим кислород, без которого не смогут осуществляться процессы жизнедеятельности. Кислород поступает в клетки организма различными путями: через поверхность тела, жабры, лёгочные мешки, лёгкие.
Поступление кислорода в клетки тела осуществляется благодаря проницаемости клеточных мембран и диффузии – процессу выравнивания концентраций кислорода внутри организма и в окружающей его среде. С увеличением размеров животных возникает потребность в транспорте кислорода к клеткам, расположенным внутри организма, и в процессе эволюции развиваются органы, позволяющие этот транспорт осуществить.
Газообмен у животных разных систематических групп. Одноклеточные простейшие животные дышат всей поверхностью тела. Кишечнополостные, свободноживущие плоские и круглые черви специальных органов дыхания не имеют. Они, подобно простейшим, также дышат всей поверхностью тела.
Специальные органы дыхания – перистые жабры появляются у морских кольчатых червей и у водных членистоногих. Перистые жабры образуются из выростов кожи по обеим сторонам тела. В дыхании участвует кровь, которая обильно притекает к жабрам, омывает их, освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом, который затем переносит по всему организму. Пластинчатые, перистые жабры моллюсков, расположенные в мантийной полости, также служат органами дыхания (рис. 156).
Рис. 156. Схема расположения жабр у многощетинковых червей и двустворчатых моллюсков
Рис. 157. Органы дыхания членистоногих и рыб: А – рака; Б – паука; В – рыбы
Органами дыхания членистоногих являются трахеи, жабры, листовидные лёгкие, расположенные в углублениях покрова тела (рис. 157).
Система органов дыхания ланцетника представлена жаберными щелями, пронизывающими стенку переднего отдела кишечника – глотку. У ланцетника жаберные щели скрыты под кожей и открываются в особую околожаберную полость с частой сменой воды. У рыб под жаберными крышками располагаются жабры, состоящие из жаберных дуг с жаберными лепестками, обильно пронизанными мельчайшими кровеносными сосудами (см. рис. 157). Вода, заглатываемая рыбой, попадает в ротовую полость, проходит через жаберные лепестки наружу, омывает их и снабжает кровь кислородом.
Рис. 158. Дыхательная система птиц: 1 – трахея; 2 – лёгкие; 3 – воздушные мешки
У наземных позвоночных органами дыхания являются лёгкие. Они представляют собой тонкостенные полые мешки, стенки которых оплетены густой сетью кровеносных сосудов – капилляров. Земноводные дышат с помощью простых лёгких и слизистой кожи. Пресмыкающиеся дышат более сложными лёгкими. В лёгких появляются многочисленные выросты и лёгочные перегородки, что значительно увеличивает их внутреннюю поверхность (рис. 159).
У птиц в связи с приспособленностью к полёту газообмен протекает наиболее сложно. Лёгкие птиц представляют собой плотные губчатые тела. Входя в них, бронхи ветвятся, часть ответвлений доходит до множества мелких полостей, стенки которых пронизаны мельчайшими капиллярами кровеносной системы. Другая часть бронхов проходит через лёгкие и за их пределами образует большие тонкостенные воздушные мешки. Они располагаются между внутренними органами, проникают в полые кости, между мышцами под кожу (рис. 158).
В покое дыхание птиц обеспечивается движениями грудной клетки. Опускаясь, грудина увеличивает её объём и растягивает воздушные мешки. Воздух, идущий в них, проходит через лёгкие – происходит вдох, затем при поднятии грудины осуществляется выдох. Частота дыхания в спокойном состоянии у птиц зависит от величины птицы. У мелких птиц дыхание более частое, чем у крупных. В полёте движения грудной клетки исключаются и дыхание осуществляется за счёт движения крыльев. Взмах растягивает воздушные мешки, и воздух засасывается в них через лёгкие. Опускание крыльев вызывает выдох. При вдохе часть воздуха, поступающего в мешки, так быстро проходит через лёгкие, что количество кислорода в нём уменьшается незначительно. При выдохе этот богатый кислородом воздух, проходя из воздушных мешков через лёгкие, вторично отдаёт кислород – такое явление получило название двойное дыхание. При полёте интенсивность дыхания возрастает в 15 и более раз. Процесс двойного дыхания не только обеспечивает организм птицы необходимым количеством кислорода, но и предохраняет его от перегрева.
Млекопитающие также обладают совершенной системой органов дыхания. Она состоит из трахеи, бронхов и лёгких. По трахее и бронхам воздух проходит в лёгкие, где осуществляется газообмен. Лёгкие губчатые. В лёгких бронхи ветвятся. По ним воздух попадает в лёгочные пузырьки – альвеолы, которые оплетены густой сетью мельчайших капилляров. Вентиляцию лёгких обеспечивает появившаяся диафрагма, отделяющая брюшную полость от грудной, а также сокращение и расслабление межрёберных мышц. Вдох сопровождается увеличением объёма грудной клетки, выдох приводит к её уменьшению.
Таким образом, эволюция органов дыхания у позвоночных шла по пути увеличения площади лёгочных перегородок, участвующих в газообмене, совершенствования транспортных систем доставки кислорода к клеткам, расположенным внутри организма, и развития систем, обеспечивающих вентиляцию органов дыхания (рис. 159).
Рис. 159. Эволюция органов дыхания у позвоночных животных
Лабораторная работа № 11
Изучение способов дыхания животных
Оборудование:
аквариумы, террариумы, клетки с животными: рыбами, земноводными, рептилиями, птицами, млекопитающими.
Ход работы:
1. Проведите наблюдения за животными, находящимися перед вами. Отметьте, с какой частотой открываются у рыб жаберные крышки; как взаимосвязаны движения жаберных крышек и ротового отверстия; есть ли видимые дыхательные движения у земноводных (жабы, аксолотли, лягушки), рептилий (черепахи, ящерицы), птиц и млекопитающих.
2. Заставьте животных 2–3 минуты интенсивно двигаться. Повторите наблюдения.
Отметьте, изменились ли интервал и частота движений, связанных с дыханием; изменился ли характер дыхательных движений.
Диффузия. Газообмен. Жабры. Трахеи. Бронхи. Лёгкие. Альвеолы. Диафрагма. Лёгочные перегородки.
Вопросы
1. Какие изменения в систему органов дыхания принёс выход животных на сушу?
2. Почему лёгочное дыхание на суше перспективнее жаберного?
3. В связи с чем возникла необходимость транспорта кислорода к клеткам тела, расположенным внутри организма?
4. Какие особенности строения кожных покровов у рептилий делают невозможным их участие в дыхании?
5. Можно ли утверждать, что двойное дыхание предохраняет организм от перегрева?
40. Органы пищеварения. Обмен веществ и превращение энергииЗнаете ли вы, что…
Несмотря на интенсивное развитие лёгочного дыхания у наземных позвоночных, они не утратили способности к газообмену с помощью кожи. Лишь черепахи и броненосцы лишены этой возможности.
Общая площадь лёгочных перегородок (мембран) у человекообразной обезьяны в 40–50 раз больше всей поверхности кожи.
Условия дыхания в воде и воздухе сильно различаются. В 1 л воды кислорода в 20 раз меньше, чем в таком же объёме воздуха.
1. Что значит питаться?
2. Какие способы питания существуют у животных?
3. Что такое обмен веществ?
Питание и пищеварение. Все животные являются потребителями готовых органических веществ. Органические вещества служат источником энергии для отправления всех жизненных функций, а также источником строительного материала для роста и развития.
При любом типе питания пища должна пройти соответствующую обработку, прежде чем будет усвоена. Это может быть химическое воздействие с помощью особых веществ (ферментов, кислот, пищеварительных соков) без предварительного механического измельчения, как у простейших, губок, кишечнополостных и других животных, заглатывающих добычу целиком.
Помогает лучшему усвоению предварительное механическое измельчение пищи, а затем (или во время измельчения) химическое воздействие на неё. Процессы измельчения, расщепления и всасывания составляют пищеварение.
Существует множество способов пищеварения: от наружного, когда пищеварительные соки вводят в тело жертвы (пауки) или она обволакивается выворачивающимся через ротовое отверстие желудком (морские звёзды), до внутреннего – в специальных отделах пищеварительной системы.
Как проходило эволюционное развитие органов пищеварения, можно понять, рассмотрев строение пищеварительных органов и систем у разных систематических групп животных.
Одноклеточные животные обладают внутриклеточным пищеварением. Пища в их организме переваривается пищеварительными вакуолями, в которые поступают особые вещества – пищеварительные ферменты.
Кишечнополостные (см. рис. 16) – многоклеточные животные с внутренней полостью, в которой вначале происходит внеклеточное переваривание, заканчивающееся в клетках внутреннего слоя стенок тела.
Пищеварительная система круглых червей имеет вид трубки, подразделённой на переднюю, среднюю и заднюю кишки с анальным отверстием на конце тела (см. рис. 23).
У кольчатых червей пищеварительная трубка также имеет три отдела. В переднем её отделе различают глотку, пищевод, зоб, желудок (см. рис. 25).
Членистоногие и моллюски обладают более сложной пищеварительной системой. Например, у раков и крабов ротовое отверстие окружают специальные ротовые органы, способствующие измельчению пищи. У членистоногих появляется пищеварительная железа – печень, способствующая перевариванию пищи (рис. 160).
У хордовых пищеварительная система удлиняется, в связи с чем увеличивается поверхность всасывания, усложняется строение пищеварительных желёз, принимающих участие в пищеварении.
Пищеварительная система позвоночных животных начинается ротовым отверстием. Ротовая полость имеет челюсти с различными приспособлениями для удержания и умерщвления добычи у хищных животных, для отщипывания корма – у травоядных, перетирания или измельчения – у всеядных, склёвывания – у зерноядных и насекомоядных птиц, разрывания – у хищных птиц, отцеживания – у водоплавающих птиц и некоторых китообразных.
Рис. 160. Пищеварительная система рака речного: 1 – ротовое отверстие; 2 – пищевод; 3 – желудок; 4 – средняя кишка; 5 – печень; 6 – задняя кишка; 7 – анальное отверстие
За ротовым отверстием следуют глотка, пищевод, желудок, тонкая и толстая кишки с анальным отверстием, открывающимся либо наружу, либо в специальное образование – клоаку (расширенную часть задней кишки), как у круглоротых, некоторых рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и яйцекладущих млекопитающих.
У рыб имеются однотипные зубы либо костные пластинки, служащие для удержания добычи. У земноводных на подвижных челюстях расположены очень маленькие зубы, есть язык. В связи с наземным образом жизни у земноводных развиваются слюнные железы, смачивающие добычу слюной.
Некоторые пресмыкающиеся помимо мелких зубов имеют ядовитые зубы. Ядовитые зубы змей сообщаются с ядовитыми железами, развившимися из слюнных желёз. В кишечнике, на границе тонкого и толстого отделов, возникают зачатки слепой кишки.
В пищеварительной системе птиц наблюдаются изменения, связанные с полётом. Исчезают зубы. Появляется роговой клюв, в пищеводе обособляется зоб, желудок подразделён на два отдела: железистый, в котором осуществляется химическая переработка пищи, и мускулистый, в нём происходит механическое измельчение. Длина тонкого отдела кишечника увеличивается, толстого – укорачивается (рис. 161).
Рис. 161. Схема строения органов пищеварения птицы: 1 – клюв; 2 – ротовое отверстие; 3 – глотка; 4 – пищевод; 5 – зоб; 6 – железистый желудок; 7 – мускулистый желудок; 8 – тонкая кишка; 9 – печень; 10 – толстая кишка; 11 – анальное отверстие
Рис. 162. Пищеварительная система млекопитающих: 1 – зубы; 2 – ротовое отверстие; 3 – глотка; 4 – пищевод; 5 – желудок; 6 – печень; 7 – поджелудочная железа; 8 – тонкая кишка; 9 – слепая кишка; 10 – толстая кишка; 11 – заднепроходное отверстие
Млекопитающие обладают наиболее сложной пищеварительной системой. В зависимости от функций захватывания, удержания, разрывания или пережёвывания пищи меняется и строение зубов. Развиваются резцы, клыки, коренные зубы. Их число и форма постоянны для особей одного вида. У грызунов верхние резцы растут всю жизнь. В стенках желудка позвоночных имеются пищеварительные железы. Есть печень и поджелудочная железа. Кишечник делится на несколько отделов. Длина толстого кишечника увеличивается, у некоторых птиц и млекопитающих развивается слепая кишка (рис. 162), в которой происходит переваривание растительной пищи, клетчатки.
Каждое новое образование в пищеварительной системе появлялось в процессе эволюции в связи с необходимостью либо осваивать новый тип пищи, либо получать из того же объёма пищи значительно больше строительного материала или энергии.
Обмен веществ и превращение энергии. У всех изученных животных организмов отмечено наличие таких процессов, которые обеспечивают питание, выделение, газообмен. В любой организм должны поступать какие-то вещества из окружающей среды, а какие-то вещества должны в неё выделяться.
Процесс обмена веществ идёт с момента рождения и до самой смерти. Скорость его протекания может быть различной: от обычной – в активном состоянии животного, до весьма замедленной – в спячке. А в отдельных случаях могут быть периоды полной остановки, например при вмерзании в лёд (у некоторых рыб, земноводных) и при инцистировании (у простейших).
В процессе питания в организм животного поступают вещества. Переваривая их, т. е. разлагая на простейшие составляющие, животное получает тот строительный материал, который потом усваивается организмом и используется для его роста и развития. Для того чтобы шёл этот процесс, нужны определённые вещества, вырабатываемые клетками или специализированными органами, и энергия.
Обмен веществ неотделим от превращения энергии в организме. Источником энергии является пища. Разложение сложных веществ пищи до простых и усвоение их сопровождаются выделением энергии. При этом энергия химических связей сложных органических молекул в результате химических реакций превращается (переходит) в другие виды энергии, используемой организмом для изменения структуры и функций клеток, поддержания определённой температуры тела (у теплокровных), для совершения какой-либо работы мышц и т. п. Все реакции обмена веществ и превращения энергии протекают при участии каких-либо биологических катализаторов (ускорителей процессов) – ферментов. Ферменты пищеварения содержатся, например, в слюне, желудочном соке и в выделениях других пищеварительных желёз.
Большую роль в обмене веществ играет газообмен. Кислород, поступающий в клетки организма, участвует в процессе разложения веществ пищи. Образующийся в результате обмена веществ в клетках углекислый газ выделяется либо через клеточную оболочку у простейших и тонкослойных многоклеточных животных, либо через специальные органы: трахеи, лёгочные мешки, жабры, лёгкие.
Жидкие продукты обмена веществ выделяются через органы выделения, а непереваренные остатки пищи удаляются при опорожнении пищеварительной системы.
Большое значение для обмена веществ имеет полноценное питание, при котором организм получает все необходимые вещества. Дикие, свободноживущие животные сами обеспечивают себя всеми необходимыми веществами.
Для одомашненных животных выпускаются комбинированные корма (в состав которых входят все необходимые животным добавки). Сочетая различные сочные, грубые, комбинированные и другие корма, люди добиваются максимального обеспечения сельскохозяйственных животных всеми необходимыми веществами для увеличения продуктивности животноводства.
Таким образом, любой живой организм усваивает поступающие в него необходимые для жизнедеятельности вещества и выделяет в окружающую среду вещества, ненужные организму. Вся жизнь живого организма – это непрерывный обмен веществами с окружающей средой.
Обмен веществ. Превращение энергии. Ферменты.
Вопросы
1. Почему деление животных на группы по преобладающему виду пищи следует считать условным?
2. Какие особенности строения пищеварительной системы млекопитающих позволяют утверждать, что строение и функция органа взаимосвязаны?
3. Почему длина кишечника позвоночных животных разная?
4. Что означает понятие «обмен веществ»?
5. Как, зная закономерности обмена веществ, управлять ростом и развитием животного?
6. Чем можно объяснить разделение желудка у птиц на два отдела – железистый и мускулистый?
Задания
1. Говорят, что организм – это открытая система. Объясните это утверждение. Приведите пример.
2. Пронаблюдайте за частотой жевательных движений у домашних животных. Отметьте количество приёмов пищи за день, продолжительность одного приёма пищи и предпочитаемые ими корма.
Знаете ли вы, что…
В 1 см 3 содержимого рубца коров живёт 15–20 млрд особых микроорганизмов.
Каждая клетка кишечного эпителия имеет до 3 тыс. микровыростов – ворсинок, которые значительно увеличивают внутреннюю поверхность кишки, обеспечивая всасывание переваренной пищи.
Чем меньше величина птицы, тем интенсивнее идёт у неё обмен веществ, тем выше температура тела, которая, например, у пингвина – 38,8 °С, у курицы – 41,7 °С, у зарянки – 44,6 °С.
Внимание! Это ознакомительный фрагмент книги.
Если начало книги вам понравилось, то полную версию можно приобрести у нашего партнёра - распространителя легального контента ООО "ЛитРес".
Между прочим, человек тоже может дышать не только воздухом, но и жидкостью. В опытах млекопитающие без вреда для себя часами дышали жидким перфторуглеродом. Годится для дыхания и вода - было бы в ней достаточно кислорода (насытить её таким количеством кислорода, как в воздухе, довольно трудно).
Система трахей насекомого.
Жаберное дыхание рыбы.
Альвеолы в лёгких и оплетающие их капилляры.
Следует отметить, что жабры рыб оказываются совершенно негодным органом дыхания на суше: они быстро слипаются и их общая площадь уменьшается настолько, что рыбе, несмотря на избыток кислорода в атмосфере, начинает его не хватать.
Наземные позвоночные пользуются лёгочным типом дыхания. Они весьма оригинально решили уже упомянутую проблему поддержания дыхательной поверхности влажной. Просто разместили её внутри своего тела! В ряду от двоякодышащих рыб и земноводных вплоть до млекопитающих внутренняя поверхность лёгких непрерывно растёт. Первоначальный простой «ме-
шок» дробится на тысячи обособленных мешочков (альвеол). В результате у человека общая внутренняя поверхность лёгких возрастает до 100 кв. м.
Особого упоминания заслуживает дыхательная система птиц. Не удивительно ли, что, часто взмахивая крыльями в полёте, птица не проявляет никаких признаков «одышки», не задыхается? Оказывается, в её теле помимо лёгких есть ещё особые воздушные мешки. Они не только облегчают общий вес птицы. В момент выдоха воздух из этих мешков поступает в лёгкие. Таким образом птицы дышат и на вдохе, и на выдохе.
Загрузка...
