§ 0—6. Сравнительная характеристика строения пищеварительной и кровеносной систем у животных
Сравнительная характеристика строения пищеварительной системы у разных групп животных
Все животные являются гетеротрофными организмами, которым для поддержания процессов жизнедеятельности требуется поступление из окружающей среды органических веществ в составе пищи. Пища в организме подвергается превращению — пищеварению с помощью специализированных органов, составляющих пищеварительную систему (пищеварительный или желудочно-кишечный тракт).
Пищеварение — совокупность процессов, протекающих в пищеварительной системе и обеспечивающих механическое измельчение и химическое расщепление (переваривание с участием пищеварительных ферментов) сложных питательных веществ пищи.
У животных различают следующие типы пищеварения: внутриполостное пищеварение — происходит в полости пищеварительного тракта (характерно для животных, имеющих пищеварительный тракт); внекишечное пищеварение — пищеварительные ферменты вводятся в тело жертвы, затем полупереваренная пища всасывается (характерно для пауков и личинок жуков плавунцов); пристеночное пищеварение — расщепление продуктов внутриполостного пищеварения ферментами, фиксированными на мембранах микроворсинок клеток слизистой оболочки кишечника, после чего следует всасывание (свойственно многим беспозвоночным и всем позвоночным); внутриклеточное пищеварение — происходит в клетках слизистой оболочки кишечника под влиянием внутриклеточных ферментов (характерно для всех животных, но выражено в разной степени).
Как устроена пищеварительная система у животных? Рассмотрим особенности ее строения и эволюцию у разных таксономических групп животных.
У кишечнополостных пищеварительная система отсутствует. Имеется только кишечная полость с ротовым отверстием, окруженная энтодермой. В ней происходит внутриполостное пищеварение под действием ферментов, выделяемых железистыми клетками энтодермы. Завершается процесс переваривания в пищеварительных клетках энтодермы. У кишечнополостных внутриполостное пищеварение в равной степени сочетается с внутриклеточным. Поступление пищи внутрь и удаление непереваренных остатков наружу происходит одним и тем же путем — через ротовое отверстие.
У плоских червей (за исключением класса Ленточные черви) впервые появляется пищеварительная система из двух отделов — переднего и среднего. Она включает рот, глотку и разветвленный кишечник. Слепо замкнутые ветви кишечника заходят почти во все части тела, что облегчает распределение переваренной пищи. У ресничных червей (планария) рот расположен на брюшной стороне, а у сосальщиков (печеночный сосальщик) — в центре ротовой присоски и переходит в мускулистую глотку. У ленточных червей (бычий цепень) готовые питательные вещества всасываются всей поверхностью тела.
У всех животных, начиная с круглых червей, пищеварительная система представлена сквозной трубкой, начинающейся ротовым и заканчивающейся анальным отверстием, что обеспечивает однонаправленное перемещение перевариваемой пищи. Пищеварительный тракт состоит из трех отделов — переднего, среднего и заднего, которые специализированы по функциям и у разных животных отличаются по строению и наличию вспомогательных структур.
У круглых червей самая простая сквозная пищеварительная система, которая включает рот с тремя губами, ротовую полость, мускулистую глотку, среднюю и заднюю кишку, анальное отверстие.
У кольчатых червей по сравнению с круглыми наблюдается появление в переднем отделе пищеварительной системы таких дополнительных структур, как пищевод, зоб, мускульный желудок. Вспомогательную роль в пищеварении играют появившиеся пищеварительные железы: известковые — у земляных червей, слюнные — у пиявок.
Отличительные особенности строения пищеварительной системы у разных классов моллюсков обусловлены их различиями по способу питания. Растительноядные брюхоногие моллюски питаются путем соскабливания тканей растений, поэтому в ротовой полости у них есть мускульный язык с теркой. У двустворчатых моллюсков фильтрационный тип питания. В связи с этим складки мантии у них образуют нижний (вводной) и верхний (выводной) сифоны, которые обеспечивают проточность воды и поступление мелких беспозвоночных и протистов в мантийную полость. Хищные головоногие моллюски в ротовой полости имеют хитиновые челюсти. У моллюсков, кроме слюнных желез, появляется крупная пищеварительная железа — печень.
У членистоногих пищеварительная система имеет сходное строение с таковой у моллюсков. В передней кишке (в частности, в желудке) у некоторых членистоногих, преимущественно растительноядных видов, есть хитиновые образования, служащие для перетирания твердой пищи. Ротовой аппарат хорошо развит и образован видоизмененными конечностями. Он сильно отличается у разных отрядов насекомых в связи с разнообразием используемой пищи (грызущий, колюще-сосущий, лижущий, лакающий и др.). У пауков имеется внекишечное пищеварение, поэтому глотка у них выполняет функцию сосательного аппарата, поглощающего полужидкую пищу. Средняя кишка у ракообразных и паукообразных имеет несколько печеночных выростов. У насекомых печень отсутствует.
Как вы уже знаете из курса биологии 8-го класса, тип Хордовые разделяют на два подтипа: Бесчерепные и Позвоночные. У представителей бесчерепных есть хорда, но нет черепа (класс Ланцетники). По внутреннему строению бесчерепные занимают промежуточное положение между беспозвоночными и позвоночными. У позвоночных хорда заменяется позвоночником. Подтип Позвоночные делят на классы: Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные (Амфибии), Пресмыкающиеся (Рептилии), Птицы, Млекопитающие.
Характерные особенности пищеварительной системы у представителей разных классов позвоночных обусловлены их приспособленностью к обитанию в различных экологических условиях и использованием разнообразной пищи.
У большинства рыб имеются острые зубы для захвата и удержания добычи или перетирания растительной пищи. В желудке железы выделяют желудочный сок. Впервые появляются поджелудочная железа и желчный пузырь, их секреты (поджелудочный сок и желчь) поступают в кишечник и участвуют в пищеварении.
Отличительными особенностями пищеварительной системы земноводных являются: наличие в ротовой полости длинного языка и слюнных желез, а также образование клоаки на конце кишечника.
Пресмыкающиеся имеют сильные челюсти и острые зубы, у некоторых их них есть ядовитые зубы, которые у змей сообщаются с ядовитыми железами, развившимися из слюнных желез. На границе тонкой и толстой кишки есть слепая кишка. Кишечник заканчивается клоакой.
У птиц изменения в пищеварительной системе связаны с приспособленностью к полету. У них нет челюстей и зубов, их заменяет роговой клюв, форма которого зависит от вида корма. В конце пищевода есть зоб, где пища запасается и размягчается. Желудок делится на два отдела — железистый (химическая обработка пищи) и мускульный (механическая обработка пищи). Тонкий кишечник удлиняется, а толстый укорачивается и заканчивается клоакой.
Отличительной особенностью пищеварительной системы млекопитающих является наличие губ вокруг ротовой полости и дифференциация зубов на резцы, клыки и коренные. У жвачных парнокопытных (зубр, косуля, лось) кишечник многокамерный (рубец, сетка, книжка, сычуг). У растительноядных животных хорошо развита слепая кишка. Длина толстого кишечника по сравнению с птицами увеличивается.
После переваривания пищи в пищеварительной системе питательные вещества всасываются ворсинками тонкого кишечника, в которых находятся капилляры кровеносных и лимфатических сосудов. Для дальнейшего перемещения питательных веществ в ткани требуется транспортная система. Эту роль взяла на себя кровеносная система, в которой циркулирует кровь или гемолимфа (смесь крови и лимфы).
Таким образом, основными направлениями эволюции пищеварительной системы у животных являются: удлинение пищеварительного тракта и дифференциация его отделов; появление в переднем отделе органов захвата и механической обработки пищи: челюстей, зубов, языка; развитие пищеварительных желез; совершенствование структур, обеспечивающих наиболее интенсивное всасывание питательных веществ.