КАМЕНСКИЙ А.А., СОКОЛОВА Н.А., ДУБЫНИН
В.А.
Продолжение. См. No 11, 12, 13, 14, 15/2001
Устный экзамен по биологии в 9-м классе
Две важнейшие части промежуточного
мозга называются таламус и гипоталамус.
Находящийся выше таламус содержит нейроны,
анализирующие различные виды ощущений (кожные,
слуховые, зрительные и т.д.). Цель такого
анализа – пропустить в кору больших полушарий
только наиболее значимую информацию, касающуюся
стимулов, важных для реализации какой-либо
текущей деятельности. Гипоталамус является
высшим центром вегетативной регуляции; его
передние области – зона парасимпатических
влияний, а задние – симпатических. Внутренняя
часть гипоталамуса – нейроэндокринный орган
(см. также билет № 24,1). Наконец, в
гипоталамусе расположено большое количество
нейронов, реагирующих на изменение состояния
внутренней среды организма. Так, при понижении в
крови концентрации глюкозы возбуждается
находящийся здесь центр голода. В гипоталамусе
находятся центры жажды, терморегуляции, а также
центры страха, агрессии, полового поведения и др.
Большие полушария – наиболее
массивный отдел мозга, занимающий большую часть
полости черепа. Снаружи полушария покрыты серым
веществом (корой), внутри находится белое
вещество, в глубине которого лежат так
называемые подкорковые ядра (базальные ганглии).
Белое вещество состоит из трех систем волокон:
связывающих полушария с остальными отделами
мозга; соединяющих различные структуры одного
полушария; соединяющих симметричные отделы
правого и левого полушарий. Базальные ганглии
включают несколько скоплений (ядер) серого
вещества, имеющих обширные связи с таламусом,
корой больших полушарий, средним мозгом. Их
основные функции связаны с управлением
движениями, т.е. наряду с мозжечком базальные
ганглии являются крупнейшим подкорковым
двигательным центром.
Кора больших полушарий – высший отдел
центральной нервной системы, она отвечает за
восприятие всей поступающей в мозг информации,
управление сложными движениями, мыслительную и
речевую деятельность. Кора больших полушарий
человека и ряда высших млекопитающих имеет
складчатый вид. На ее поверхности выделяют
многочисленные извилины, разделенные бороздами,
что очень увеличивает ее площадь. Самая заметная
борозда – боковая (сильвиева). Она отделяет
височную долю коры от теменной и лобной. В
глубине боковой борозды лежит островковая доля
(не видна на поверхности мозга). Лобная доля
отделяется от теменной центральной бороздой.
Теменная доля отделяется от затылочной
теменно-затылочной бороздой. Кроме того, в коре
выделяют лимбическую долю, расположенную на
внутренней (срединной) поверхности полушарий.
По своему происхождению кора больших
полушарий разделяется на древнюю, старую и новую.
Древняя кора включает структуры, связанные с
анализом обонятельных раздражителей. Основную
часть старой коры составляет гиппокамп,
находящийся на внутренней поверхности височной
доли. Гиппокамп – структура, тесно связанная с
процессами научения и памяти. Остальные области
– это новая кора. Ее можно разделить на
сенсорные, двигательные и ассоциативные зоны.
К сенсорным зонам относятся поля, в
которых заканчиваются аксоны нейронов таламуса,
несущие сигналы о различных видах
чувствительности. Каждому виду чувствительности
соответствуют особые области коры. Зрительная
зона находится в затылочной доле, слуховая – в
височной, вкусовая и обонятельная – на
внутренней поверхности височных долей и в
островковой доле. Большую площадь занимает зона
кожной и мышечной чувствительности – позади
центральной борозды в теменной доле.
Двигательная зона расположена в задней части
лобной доли сразу перед центральной бороздой –
здесь начинается главный двигательный путь,
через который реализуются наши произвольные
движения. Волокна, идущие от правого и левого
полушарий, перекрещиваются при входе в спинной
мозг и управляют мышцами левой и правой сторон
тела соответственно.
К ассоциативной коре отнесены области,
которым нельзя приписать каких-либо
преимущественно сенсорных или двигательных
функций. У человека они занимают большую часть
коры. Эти зоны связывают (ассоциируют) друг с
другом сенсорные и двигательные области и
одновременно служат местом реализации высших
психических функций. Основные ассоциативные
области – это теменная (задняя половина теменной
доли), лобная (лобная доля за вычетом
двигательной зоны) и лимбическая. Если же
описывать их назначение, то перечисленные
области особенно важны соответственно для речи и
высших сенсорных функций и построения целостных
образов внешнего мира; высших двигательных
функций; выбора и запуска оптимальных вариантов
поведения; памяти и эмоциональных реакций.
Именно ассоциативная кора (особенно
лобная) – является «верховным
главнокомандующим» нашей центральной нервной
системы. Деятельность остальных частей мозга в
значительной мере направлена на то, чтобы
предоставить ассоциативной коре необходимую для
работы информацию и выполнить поступающие от нее
команды.
2. Членистоногие –
высокоорганизованные беспозвоночные животные,
их родство с кольчатыми червями. Роль в природе
Тип Членистоногие – самый
многочисленный и разнообразный тип царства
животных. Происходя от кольчатых червей,
представители типа сохраняют многие их признаки,
однако у них появляется и большое количество
собственных приспособлений, обеспечивающих
успешную эволюцию и широкое распространение не
только в водной, но и в других средах.
С кольчатыми червями членистоногих
сближает прежде всего сегментированное строение
тела. Первый и последний сегменты тела
конечностей не несут. Между ними находится ряд
промежуточных сегментов, каждый с парой
конечностей и повторяющимся набором
обслуживающих их структур – мышечных, нервных,
скелетных. При этом не связанные с конечностями
органы (пищеварительные, выделительные, половые)
не сегментируются. Конечности членистоногих
легко видоизменяются и приспосабливаются для
выполнения плавательных и ходильных функций,
захвата и измельчения пищи и др.
Для наиболее развитых классов
членистоногих характерно то, что их тело покрыто
плотной хитиновой кутикулой – наружным
скелетом. Кутикула образует кольца, с одной
стороны, защищающие тело и конечности, с другой –
за счет подвижного соединения отдельных колец
обеспечивающие их подвижность. При этом единый
кожно-мускульный мешок, характерный для червей,
распадается на отдельные мышечные волокна,
прикрепленные изнутри к наружному скелету. Рост
членистоногих сопровождается периодическим
сбрасыванием хитинового покрова – линьками.
Пищеварительная система у
членистоногих, как и у червей, сквозная. В ее
передней части располагается глотка и в
некоторых случаях зоб. Далее следуют желудок и
кишечник, стенки которого могут образовывать
слепые выросты, богатые пищеварительными
железами. Анальное отверстие расположено на
последнем сегменте тела.
Членистоногие, как и кольчатые черви,
имеют кровеносную систему. Однако она
незамкнутая – то есть происходит объединение
кровеносных сосудов и полостей тела. Кровь,
следовательно, течет не по капиллярам,
пронизывающим внутренние органы, а омывает их
снаружи. Движение крови обеспечивается сердцем,
находящимся на спинной стороне тела и
представляющим относительно просто устроенный
мышечный мешочек. Кровь вытекает из сердца по
артериальным сосудам и поступает в полости тела.
Затем она проходит через органы дыхания и
возвращается обратно в сердце.
Нервная система членистоногих имеет
план строения, сходный с возникшим у кольчатых
червей. Ее основными частями являются
окологлоточные ганглии и брюшная нервная
цепочка. Нервная система достигает высокого
уровня развития у самых разных групп
членистоногих, обеспечивая работу органов
чувств, различные типы движений, сложные
инстинктивные реакции.
Три наиболее известных класса
членистоногих – это Ракообразные, паукообразные
и насекомые. Все сказанное выше справедливо для
каждого из них. Вместе с тем, эти классы
членистоногих отличаются деталями внешнего
строения, устройством дыхательной и
выделительной систем, особенностями
размножения.
Ракообразные характеризуются
наличием двух пар усиков, трех пар челюстей и (у
десятиногих раков) ногочелюстей, пяти пар
ходильных ног (передние из них часто образуют
клешни), плавательных ног. Их тело делится на
головогрудь и брюшко.
Паукообразные не имеют усиков. У них
одна пара челюстей, ногощупальца и четыре пары
ходильных ног; тело делится на головогрудь и
брюшко (пауки). На конце брюшка часто находятся
паутинные железы, также являющиеся
преобразованными конечностями.
У насекомых есть одна пара усиков, две
пары челюстей и дополнительные ротовые придатки
(губы и щупики), три пары ходильных ног. Тело
делится на голову, грудь и брюшко; производными
покровов верхней части груди являются две пары
крыльев, характерные для большинства насекомых.
Ракообразные являются водными
членистоногими. Соответственно, органами их
дыхания служат жабры, развивающиеся как выросты
конечностей. Они обычно расположены в полости,
соединенной с внешней средой и прикрытой
хитиновыми пластинками. Например, у речного рака
такая полость находится под покровами
головогруди, а четыре пары расположенных здесь
жабр – выросты верхней части ходильных ног.
У паукообразных сосуществуют две
дыхательные системы – легочные мешки и трахеи.
Их появление связано с переходом к сухопутному
образу жизни. Легочные мешки располагаются у
пауков в передней части брюшка и представляют
собой соединенные с внешней средой полости,
стенки которых образуют многочисленные
листовидные складки. Трахеи – это пучки
дыхательных трубочек, проходящих по телу паука и
открывающихся наружу дыхательным отверстием.
У насекомых имеются только трахеи. Они
густо ветвятся, пронизывают все органы и
настолько эффективно доставляют к ним кислород,
что кровь насекомых теряет способность к его
переносу и осуществляет транспорт только
питательных веществ.
Выделительная система ракообразных
обычно представлена парой находящихся в голове
желез (у речного рака – зеленые железы). Эти
железы обладают воронкой, сходной с воронкой
метанефридиев кольчатых червей. У паукообразных
имеются мальпигиевы сосуды – слепозамкнутые
выделительные трубочки, впадающие в кишечник. У
насекомых сохраняются только мальпигиевы
сосуды, позволяющие выводить отходы обмена
веществ в очень концентрированном (даже
кристаллическом) виде, а значит, максимально
снизить потери воды.
Все членистоногие раздельнополые. Они
нередко заботятся о кладке своих яиц и даже
родившемся потомстве. Ярким примером такой
заботы являются пчелы, муравьи, термиты,
образующие сложно организованные семьи. При этом
из яйца нередко выводится личиночная форма, мало
напоминающая взрослое членистоногое. Особенно
это характерно для насекомых с полным
превращением. Личинки мухи, жука, пилильщика,
бабочки имеют червеобразное тело, а нередко – и
дополнительные конечности (ложные ножки).
Роль членистоногих в природе
чрезвычайно велика. В море, где обитают в
основном ракообразные, они образуют огромные
массы планктона. Планктонные организмы,
представителями которых являются пресноводные
циклопы и дафнии, парят в толще воды, питаются
одноклеточными водорослями и мелкими
органическими частицами и сами служат пищей для
рыб, птиц и т.д. Крупные донные ракообразные
поедаются рыбами, млекопитающими, головоногими
моллюсками. В целом можно сказать, что
ракообразные занимают в морских экологических
системах множество ниш и, приспособившись к
добыче самой разнообразной пищи, являются обычно
первичными консументами либо редуцентами.
На суше доминируют паукообразные и
насекомые. Значительная их часть –
растительноядные (паутинные клещики, личинки
чешуекрылых, прямокрылые, тли и др.). Они
нередко наносят вред культурным растениям и даже
способны полностью уничтожить урожай. Вторая
группа членистоногих, вредящих человеку и
домашним животным – это кровососы и паразиты,
которые, к тому же, могут служить переносчиками
возбудителей опасных заболеваний. Ряд групп
членистоногих являются хищниками (вторичными
консументами), питающимися другими
членистоногими. В связи с этим пауки, стрекозы,
хищные жуки вызывают благосклонное отношение
человека. Наконец, многие членистоногие
функционируют в биоценозах как редуценты,
перерабатывая мертвые органические вещества и
замыкая природный круговорот азота, фосфора и
других минеральных элементов. Важно и то, что
насекомые и паукообразные служат пищей для
других обитателей суши (амфибий, птиц,
млекопитающих и т.д.).
В целом можно сказать, что, являясь
одной из вершин эволюции беспозвоночных,
членистоногие наряду с моллюсками успешно
освоили самые различные экологические системы
моря и суши, причем последние – гораздо успешнее
моллюсков. При этом решающую роль сыграли именно
те приспособления, которыми членистоногие
отличаются от своих предков – кольчатых червей.
Разнообразие конечностей позволило им
использовать не только различные способы
движений, но и добывать самую разнообразную пищу
(пример – грызущие, сосущие, лижущие и прочие
видоизменения челюстей насекомых).
Возникновение же прочного хитинового покрова
защитило тело не только от механических
воздействий, но и от высыхания. «Ценой» за
развитие наружного скелета стала утрата кожного
дыхания, что, в свою очередь, вызвало развитие
жабр, легочных мешков, трахей.
Билет № 23
1. Периферическая нервная система.
Значение ее соматического и вегетативного
отделов
Периферическая нервная система
состоит из нервов, соединяющих центральную
нервную систему (ЦНС) с органами чувств, мышцами,
железами. Нервы делятся на спинномозговые и
черепномозговые. По их ходу могут располагаться
нервные узлы (ганглии) – небольшие скопления
нейронов вне ЦНС. Нервы, соединяющие ЦНС с
органами чувств и мышцами, относят к
соматической нервной системе, а с внутренними
органами, кровеносными сосудами, железами – к
вегетативной нервной системе. В целом же
вегетативной (автономной) нервной системой
называют часть нервной системы, которая
регулирует деятельность органов кровообращения,
дыхания, пищеварения, выделения и т.п.
Число пар спинномозговых нервов
соответствует числу сегментов спинного мозга –
31. При этом каждый нерв формируется в результате
соединения передних и задних корешков спинного
мозга. Задние (спинные) корешки входят в задние
рога серого вещества и содержат волокна, несущие
в ЦНС сигналы от кожных, мышечных и прочих
рецепторов нашего тела. Такие волокна называют
еще центростремительными. Они образованы
отростками чувствительных нейронов
спинномозговых ганглиев. Сами ганглии
располагаются по ходу задних корешков до места
их соединения с передними корешками.
Передние (брюшные) корешки выходят в
первую очередь из передних рогов серого вещества
и содержат волокна (аксоны) двигательных
нейронов спинного мозга. Такие волокна,
направляющиеся к скелетным мышцам, называют
центробежными. Передние и задние корешки,
соединяясь, формируют так называемый смешанный
спинномозговой нерв. В смешанные нервы кроме
чувствительных и двигательных входят еще и
вегетативные волокна, о которых будет сказано
ниже.
Следуя за разбиением на отделы
позвоночника, можно аналогичным образом
разделить на группы и сегменты спинного мозга
вместе с выходящими из них нервами.
Соответственно этому выделяют 8 пар шейных, 12 пар
грудных, 5 пар поясничных и 5 пар крестцовых
нервов. Последняя, 31-я пара представлена
копчиковым нервом. Все эти нервы «поэтажно»
иннервируют отдельные участки тела человека.
Так, шейные и верхние грудные нервы связаны с
мышцами и кожей шеи и рук; нижние грудные и
верхние поясничные – с туловищем; нижние
поясничные и крестцовые – с нижними
конечностями.
В головном мозге подобная
стереотипная организация периферической
нервной системы нарушается. В результате каждая
из 12 пар черепномозговых нервов имеет не только
номер и собственное название, но и выполняет
специфическую, присущую только ей функцию.
Данные о черепномозговых нервах сведены в
небольшую таблицу. Из них следует, что
черепномозговые нервы трех пар (1-, 2- и 8-й),
выполняют чисто чувствительные функции. Кроме
них, с проведением сигналов от органов чувств
связаны нервы 5-й (кожная и мышечная
чувствительность головы), 7- и 9-й пар (вкус), а
также 10-й пары (рецепторы в стенках внутренних
органов). Двигательные функции выполняют нервы
трех пар (3-, 4- и 6-й), управляющие мышцами глаз.
Кроме того, нервы 5-й пары связаны с
жевательными, а 7-й пары – с мимическими
мышцами. Мышцами глотки, пищевода и гортани
управляют нервы 9- и 10-й пар, а языком –
12-й пары. Наконец, нерв 11-й пары управляет
некоторыми мышцами плечевого пояса и шеи.
Переходим к вегетативной нервной
системе. Как уже было сказано, она управляет
работой внутренних органов, обеспечивая их
оптимальное функционирование при изменениях
внешней среды или смене рода деятельности
организма. Эта система, в отличие от
соматической, обычно не контролируется нашим
сознанием. Вегетативная нервная система
подразделяется на два отдела: симпатический и
парасимпатический.
Высшие центры симпатической нервной
системы расположены в задней части гипоталамуса,
структурах среднего и продолговатого мозга. В
спинном мозге симпатические нейроны
располагаются в боковых рогах серого вещества в
грудных и трех верхних поясничных сегментах.
Аксоны этих так называемых преганглионарных
нейронов выходят из спинного мозга в составе
передних корешков и оканчиваются синапсами на
нейронах особых симпатических нервных узлов
(ганглиев). Эти узлы располагаются двумя
цепочками справа и слева от позвоночника и
соединены нервными волокнами. От расположенных в
них нейронов (так называемых постганглионарных)
аксоны направляются к органам головы и, в
основном в составе спинномозговых нервов, к
органам грудной, брюшной и тазовой полостей,
сосудам, железам.
Высшие центры парасимпатической
нервной системы расположены в ядрах переднего
гипоталамуса. Преганглионарные
парасимпатические нейроны находятся в среднем
мозге (с ними связаны черепномозговые нервы
3-й пары, управляющие мышцами зрачка и
хрусталика), продолговатом мозге
(черепномозговые нервы 7- и 9-й пар влияют на
работу слезной железы и слюнных желез, а
10-й пары – на органы грудной и брюшной
полостей) и крестцовом отделе спинного мозга
(управление органами тазовой полости). Аксоны
этих нейронов направляются к парасимпатическим
нервным узлам (ганглиям), расположенным либо
вблизи органов (голова, тазовая полость), либо в
стенках самих органов. Нейроны этих ганглиев
(постганглионарные парасимпатические нейроны)
имеют очень короткие аксоны, контактирующие
непосредственно с мышечными и секреторными
клетками.
Симпатическая и парасимпатическая
системы, как правило, противоположным образом
действуют на различные органы. Если
симпатический отдел возбуждает какой-либо орган,
то парасимпатический тормозит его, и наоборот.
Симпатическая нервная система подготавливает
организм к действию. Она усиливает обмен веществ,
работу сердца, расширяет бронхи, сужает
некоторые кровеносные сосуды, расширяет зрачок,
тормозит работу пищеварительной системы,
сокращает сфинктеры (круговые запирательные
мышцы) ряда полостных органов (мочевого пузыря,
желудочно-кишечного тракта). Ее деятельность
усиливается при стрессе и эмоциональном
напряжении.
Парасимпатическая нервная система
выполняет охранительную функцию, она
способствует расслаблению организма и
восстановлению его энергетических запасов.
Раздражение парасимпатических волокон приводит
к ослаблению работы сердца, расширению некоторых
артерий, усилению моторной и секреторной
деятельности желудочного-кишечного тракта,
опорожнению полостных органов, сокращению
зрачка, сужению бронхов.
В последнее время в вегетативной
нервной системе выделяют еще один отдел –
метасимпатическую нервную систему.
Отличительная ее особенность – рефлекторные
дуги, не проходящие через ЦНС и чувствительные, и
вставочные, и двигательные нейроны находятся за
пределами ЦНС. Деятельностью метасимпатической
нервной системы объясняется давно известный
факт: многие внутренние органы, извлеченные из
организма, при создании соответствующих условий
продолжают осуществлять присущие им функции без
значительных видимых изменений. Так, например,
сохраняется перистальтическая функция
кишечника, сокращается промываемое
физиологическим раствором сердце и т.п.
2. Рыбы как водные позвоночные
животные, их строение и жизнедеятельность, роль в
природном сообществе
По своему систематическому положению
рыбы являются надклассом типа Хордовые, подтипа
Позвоночные (Черепные). Будучи наиболее древней
группой позвоночных, рыбы являются водными
животными, заселившими соленые и пресные
водоемы. Строение их тела и особенности
жизнедеятельности являются ярким примером
приспособленности для обитания в плотной водной
среде. Рыбы делятся на два класса – Хрящевые и
Костные.
Отделы тела рыбы (голова, туловище,
хвост) плавно переходят друг в друга, обеспечивая
обтекаемость. Тело обычно покрыто
черепицеобразно расположенными костными
пластинками – чешуей – и слоем слизи. Наиболее
активные перемещения в пространстве
осуществляются за счет волнообразных движений
тела и хвоста. Парные плавники (спинные и
грудные), служат прежде всего для сохранения
равновесия, поворотов, остановок и прочих мелких
точных движений.
Скелет окуня:
1 – позвоночник; 2 – ребра; 3 – черепная коробка; 4
– верхняя челюсть; 5 – нижняя челюсть; 6 – кости
жаберной крышки; 7 – кости грудного плавника; 8 –
кости брюшного плавника
Скелет у рыб состоит из позвоночника,
черепа, скелета плавников и их поясов.
Позвоночник, возникающий на месте хорды,
подразделяется на туловищный и хвостовой отделы.
Позвонки туловищного отдела имеют тело, верхнюю
дугу и верхний отросток. Сбоку к ним причленяются
ребра. Позвонки хвостового отдела кроме верхней
имеют нижнюю дугу и нижний отросток. Череп
характеризуется наличием жаберных дуг, жаберных
крышек (у костных рыб) и мощных подвижных
челюстей. Скелет парных плавников сочленен с
особыми костями, образующими плечевой (грудные
плавники) и тазовый (брюшные плавники) пояса.
Кости плечевого пояса соединены также с черепом.
Мышцы туловища и хвоста имеют вид
сегментированных лент и незначительно
отличаются от мышц ланцетника. Вместе с тем, в
голове происходит формирование мелких отдельных
мышц, обеспечивающих движения глаз, челюстей и
др.
Среди рыб встречаются хищники, виды,
питающиеся планктоном или крупными водными
растениями. Тип питания определяет особенности
строения пищеварительной системы, и в первую
очередь челюстей и зубов. Из ротовой полости пища
попадает в глотку (особые жаберные тычинки
предотвращают ее потерю через жаберные щели),
затем в пищевод и желудок. В желудке начинается
обработка пищи пищеварительными ферментами. Она
продолжается в тонком кишечнике, куда впадают
протоки поджелудочной железы и желчного пузыря.
Непереваренные остатки поступают в заднюю кишку
и выбрасываются наружу.
Органами дыхания рыб служат жабры. Их
важнейшей частью являются жаберные лепестки,
расположенные на выпуклой, направленной назад
стороне жаберных дуг. Рыба дышит, открывая рот и
набирая воду в ротовую полость и глотку. Прокачка
воды через жаберные щели происходит либо за счет
непрерывного движения (плавания – у хрящевых),
либо за счет прижатия жаберных крышек (у костных).
Кровеносная система рыб замкнута.
Сердце состоит из двух камер – предсердия и
желудочка. Кровь из желудочка выталкивается в
брюшную аорту, которая направляется к жабрам. В
жабрах сосуды разветвляются на капилляры, и
протекающая в них кровь освобождается от
углекислого газа и насыщается кислородом. Далее
кровь поступает в брюшную аорту, от которой
отходят многочисленные артерии, идущие к
различным органам тела. В органах вновь
формируется капиллярная сеть, где кровь отдает
кислород и обогащается углекислым газом. Затем
кровь собирается в вены и по ним попадает в
предсердие и вновь в желудочек. Таким образом,
для рыб характерно наличие одного круга
кровообращения; разделение на два круга
произойдет только на следующем этапе эволюции –
у амфибий.
Выделительная система рыб состоит из
парных почек, от которых отходят мочеточники.
Мочеточники впадают в мочевой пузырь,
открывающийся (у костных рыб) наружу
самостоятельным отверстием. У пресноводных рыб
конечным продуктом белкового обмена, выводимым с
мочой, является аммиак, а у морских рыб это
мочевина, которая требует для своего выведения
меньшего количества воды.
Глаза у представителей различных
групп рыб.
1 – четырехглазка (Anableps tetraphthalmus); 2 – личинка
глубоководной рыбы идиаканта (Idiacanthus fasciola); 3 –
опистопрокт (Opistoproctus soleatus); 4 – макропинна (Macropinna
microstoma); 5 – слепая пещерная рыба люцифуга (Lucifuga
subterranea)
Рыбы – животные с непостоянной
температурой тела. Скорость процессов обмена
веществ у них зависит от температуры окружающей
среды.
Центральная нервная система рыб, как и
ланцетника, имеет трубчатый план строения. Ее
задний отдел – спиной мозг – расположен в канале
позвоночника, образованном телами и верхними
дугами позвонков. От него между каждой очередной
парой позвонков вправо и влево отходят
спинномозговые нервы. Головной мозг состоит из
пяти отделов – переднего, промежуточного,
среднего, продолговатого и мозжечка. При этом
наиболее развиты мозжечок (двигательный центр) и
средний мозг (зрительный и слуховой центры). От
переднего мозга вперед отходят обонятельные
структуры.
Органы чувств позволяют рыбам хорошо
ориентироваться в водной среде. Важную роль
играют при этом глаза. Они имеют стандартное для
позвоночных камерное строение. При этом
наведение на резкость осуществляется не за счет
изменения формы хрусталика, а при его сдвиге
назад, вызываемом сокращением особой
прикрепленной к хрусталику тонкой связки.
Обоняние обеспечивается обонятельными
рецепторами, расположенными в двух
слепозамкнутых мешочках. Ноздри являются
входами в эти мешочки. Вкусовые рецепторы
расположены не только в ротовой полости, но и по
всей поверхности тела рыбы.
Орган слуха и равновесия представлен
только внутренним ухом. В наличии наружного и
среднего уха нет необходимости, поскольку
звуковые колебания, распространяющиеся в
плотной водной среде, переходят непосредственно
в тело рыбы и достигают внутреннего уха и
слуховых рецепторов. Рыбы способны издавать
звуки зубами, плавниками, жаберными крышками.
Посредством звуковой сигнализации они выражают
тревогу, призыв, угрозу и т.п.
Особую роль в жизни рыб играет орган
боковой линии. Он представлен каналами, лежащими
по бокам тела в коже и сообщающимися с наружной
средой через особые отверстия. На дне каналов
напротив отверстий лежат чувствительные клетки.
Они воспринимают изменения давления воды, что
позволяет рыбе ощущать ее потоки, не
наталкиваться на препятствия, охотиться и
избегать хищников даже ночью и в мутной воде.
Подробнее рассмотрим отличия хрящевых
рыб от костных. Хрящевые, имея в большинстве
случаев более примитивную организацию,
отличаются развитием полушарий переднего мозга
и совершенными процессами размножения. Для
хрящевых (акулы и скаты) характерно наличие не
только хрящевого скелета, но и зубообразной
чешуи, 5 пар жаберных дуг, отсутствие жаберных
крышек и плавательного пузыря, наличие клоаки –
расширенной конечной части задней кишки, куда
открываются половые протоки и мочеточники. У
костных рыб 4 пары жаберных дуг, а мочевой
пузырь, половые протоки и кишечник открываются
наружу независимыми отверстиями.
Плавательный пузырь образуется у
костных рыб как вырост спинной стороны
кишечника. Личинка вскоре после вылупления
должна проглотить немного атмосферного воздуха
и заполнить им плавательный пузырь. Позже связь
пузыря с кишкой обычно теряется. Регулируя объем
плавательного пузыря, рыба может перемещаться в
толще воды по вертикали. Изменение объема пузыря
происходит за счет поглощения газа в капиллярах,
оплетающих его стенки (или, напротив, выделения
дополнительного газа в полость).
Размножение костных рыб чаще идет с
использованием наружного оплодотворения (у
самок 1 или 2 яичника, у самцов – 2 семенника).
Оплодотворенная икринка развивается во внешней
среде, и из нее вылупляется личинка, постепенно
превращающаяся в малька рыбы. Некоторые виды
костных рыб заботятся о своем потомстве, что
позволяет им значительно уменьшить количество
выметываемой икры. Для хрящевых рыб характерно
внутреннее оплодотворение, причем самки либо
откладывают большие яйца, покрытые плотной
оболочкой, либо рождают живых детенышей,
развитие которых идет внутри тела матери.
Роль рыб в природных сообществах
весьма велика, и являясь потребителями уже
готовых органических веществ (первичными, а чаще
– вторичными консументами), они в свою очередь
служат пищей друг для друга, а также для многих
птиц и млекопитающих. Велико и хозяйственное
значение рыб как источника ценной белковой пищи.
Билет № 24
1. Железы внутренней секреции, их роль
в жизнедеятельности организма, последствия
нарушения их функций
Органы животных и человека,
вырабатывающие и выделяющие (секретирующие)
специфические вещества, регулирующие процессы
жизнедеятельности, называются железами. Они
делятся на железы внешней и внутренней секреции
(экзокринные и эндокринные). Железы внешней
секреции выделяют вещества наружу или в
какие-либо полости через выводные протоки
(слюнные, потовые, молочные железы). Железы
внутренней секреции не имеют выводных протоков и
выделяют вещества непосредственно в кровь
(щитовидная и паращитовидные, надпочечники,
тимус, эпифиз, гипофиз). Существуют и железы
смешанной секреции, которые выделяют несколько
секретов: одни – в кровь, другие – через выводной
проток (поджелудочная железа, половые железы).
Вещества, выделяемые железами внутренней
секреции, называются гормонами.
Щитовидная железа расположена на
шее впереди и частично прилегает к щитовидному
хрящу гортани, за что и получила свое название.
Она образована особыми пузырьками –
фолликулами, в которых вырабатываются
йодсодержащие гормоны: тироксин и трийодтиронин.
Эти гормоны усиливают обмен веществ в организме,
оказывают стимулирующее действие на ЦНС.
Наиболее выражено их влияние на энергетический
обмен – они повышают клеточное дыхание, вызывая
окисление углеводов и жиров, а также синтез
белка, и стимулируют общий рост тела.
Щитовидная железа.
А – вид спереди; Б – вид сзади
Заболевания, связанные с нарушениями
деятельности щитовидной железы, могут возникать
не только при изменениях в самой железе, но и при
нехватке йода в организме. Кретинизм – форма
карликовости, возникающая у плода или
новорожденного при сниженной активности железы.
Кретинизм характеризуется торможением в
развитии всех систем, малым ростом, слабоумием. У
взрослого человека при нехватке гормонов
щитовидной железы возникает микседема, при
которой наблюдаются умственная отсталость,
понижение иммунитета, замедление частоты
сердечных сокращений, слабость. Избыточная
активность железы вызывает базедову болезнь, при
которой резко возрастают обмен веществ и частота
сердечных сокращений, характерны потеря веса,
нервозность, бессонница.
Паращитовидные железы – маленькие
органы, расположенные на поверхности или в толще
щитовидной железы, обычно по две с каждой
стороны. Они выделяют паратгормон, регулирующий
обмен кальция в организме. Паратгормон
стимулирует выход кальция из костей в плазму
крови. При плохой работе этих желез наблюдается
нехватка ионов кальция в крови, что приводит к
судорогам и даже параличам; при избыточной
активности желез кости начинают терять кальций и
разрушаться.
Поджелудочная железа – железа
смешанной секреции, эндокринная часть которой
представлена так называемыми островками
Лангерганса. Гормоны этой железы инсулин и
глюкагон регулируют углеводный обмен. Выделение
инсулина в кровь приводит к тому, что основной
источник получения энергии в организме (глюкоза)
активно переходит из плазмы в ткани, а ее избыток
откладывается в печени в виде гликогена.
Глюкагон оказывает противоположное действие и
необходим для образования глюкозы из гликогена
при нехватке ее в плазме крови. При недостатке
инсулина развивается сахарный диабет – тяжелое,
часто наследственное заболевание. При этом
глюкоза не проникает в ткани и ее уровень в
плазме крови сильно возрастает. Если больному
диабетом не вводить инсулин извне, то возникает
перевозбуждение и отравление мозга, приводящие к
потере сознания, судорогам и даже смерти.
Излишняя активность поджелудочной железы,
напротив, приводит к резкому снижению
концентрации глюкозы в крови, что также в первую
очередь отражается на деятельности ЦНС –
появляются судороги, падает мышечный тонус,
понижается температура тела, человек теряет
сознание.
Надпочечники расположены на
верхних полюсах почек и состоят из двух слоев:
наружного (коркового) и внутреннего (мозгового).
Эти слои вырабатывают разные гормоны. Гормоны
коры надпочечников, кортикостероиды, регулируют
обмен минеральных (калия, натрия) и органических
веществ, особенно углеводов, препятствуют
развитию процессов воспаления. При
недостаточном функционировании коры
надпочечников развиваются нарушения
углеводного обмена, низкое кровяное давление,
похудение, тошнота, усиление пигментации кожи
(«бронзовая болезнь»).
Мозговой слой надпочечников
функционирует в тесном взаимодействии с
симпатическим отделом вегетативной нервной
системы и вырабатывает адреналин и норадреналин.
В те периоды, когда организм должен работать в
большом напряжении (стресс, опасность,
повышенная физическая и умственная нагрузка),
эти гормоны усиливают работу мышц и сердца,
повышают содержание глюкозы в крови (для
обеспечения возросших затрат энергии), усиливают
кровоток в мозге и других жизненно важных
органах, повышают уровень системного кровяного
давления.
Эпифиз – эндокринная железа,
расположенная в верхней части промежуточного
мозга. Его основной гормон – мелатонин. Выброс
мелатонина в кровь максимален в темноте,
благодаря чему эпифиз участвует в регуляции
суточных ритмов. Мелатонин снижает
интенсивность обмена веществ и температуру тела,
что является физиологическим сопровождением
сна. Участвует он и в половом созревании.
Тимус (вилочковая железа)
располагается за грудиной; вырабатывает
лимфоциты и гормоны тимозины, регулирует
иммунные и ростовые процессы. Тимус хорошо
развит в детском возрасте и значительно
уменьшается у взрослых.
Половые железы (семенники и
яичники) – железы смешанной секреции. Их
внешнесекреторная деятельность заключается в
выделении во внешнюю среду половых клеток –
сперматозоидов и яйцеклеток. Функционируя как
эндокринные железы, они вырабатывают женские
(эстрогены и прогестины) и мужские (андрогены)
половые гормоны. Яичники выделяют больше женских
гормонов, а семенники – мужских. Эстрогены и
прогестины регулируют овуляцию, беременность и
участвуют в формировании вторичных половых
признаков по женскому типу (развитие молочных
желез, определенный тип телосложения и пр.).
Андрогены обеспечивают формирование половой
системы эмбриона и вторичных половых признаков
по мужскому типу (развитие мускулатуры, низкий
голос, особенности обмена веществ и поведения), а
также постоянное образование сперматозоидов
(сперматогенез).
Гипофиз расположен в нижней части
промежуточного мозга. Он считается главной
железой внутренней секреции и подразделяется на
две основные доли – переднюю и заднюю. В переднем
гипофизе вырабатываются прежде всего так
называемые тропные гормоны, стимулирующие
деятельность других эндокринных желез, а именно
– щитовидной, коры надпочечников, половых
(тиреотропный, адренокортикотропный и
гонадотропные гормоны). Кроме того, здесь
секретируется соматотропный гормон (гормон
роста). Он действует не на какую-то одну железу, а
стимулирует выработку так называемых тканевых
факторов роста в клетках многих тканей. В свою
очередь эти факторы стимулируют рост всех частей
организма. При недостатке соматотропного
гормона у детей развивается гипофизарная
карликовость (при ней сохраняются нормальные
пропорции тела), а при избытке – гипофизарный
гигантизм. Если же избыток соматотропного
гормона наблюдается у взрослого человека, когда
нормальный рост уже прекратился, то возникает
заболевание акромегалия, при котором
разрастаются нос, губы, язык, пальцы рук и ног. Еще
один гормон переднего гипофиза, пролактин,
стимулирует выработку молока у кормящих матерей
и участвует в организации деятельности половых
желез.
Гормоны задней доли гипофиза –
вазопрессин и окситоцин, вырабатываются в
передних ядрах гипоталамуса, но секретируются в
кровь именно в заднем гипофизе. Вазопрессин
способствует обратному всасыванию воды из
первичной мочи в канальцах нефронов почек. Это
приводит к уменьшению объема мочи, поэтому
вазопрессин называют также антидиуретическим
гормоном (диурез – мочеотделение).
Антидиуретический гормон принимает важнейшее
участие в регуляции постоянства внутренней
среды организма. При его нехватке у человека
развивается несахарный диабет – заболевание,
при котором организм теряет большое количество
воды и некоторых солей. Но при этом, в отличие от
диабета, возникающего при недостатке инсулина, в
моче не обнаруживается сахар (глюкоза). Окситоцин
– гормон, стимулирующий сокращение гладкой
мускулатуры матки в период родов и выделение
молока молочными железами в период кормления
ребенка.
Деятельность гипофиза тесно связана с
гипоталамусом. Гипоталамус – место
непосредственного взаимодействия нервной и
эндокринной систем и высший орган гормональной
регуляции ряда эндокринных функций. Гипоталамус
и гипофиз образуют единый
структурно-функциональный комплекс.
Гипоталамо-гипофизарная система – совокупность
структур гипофиза и гипоталамуса,
вырабатывающих, транспортирующих и выделяющих в
кровь гормоны.
Гипоталамус связан нервными путями с
другими структурами ЦНС. Кроме того, в
гипоталамусе есть рецепторы состояния
внутренней среды. Анализируя поступающую
информацию, гипоталамус вырабатывает ряд
специфических гормонов. Так, если гипоталамус
определяет, что концентрация крови слишком
высока, он стимулирует гипофиз к выделению
большего количества вазопрессина, а при
повышении содержания воды в крови он тормозит
выделение вазопрессина гипофизом. Гипоталамус
регулирует и секрецию окситоцина – она
увеличивается, например, при криках ребенка или
при поступлении сигналов в гипоталамус по
нервным путям от сосков груди.
В гипоталамусе синтезируется особая
группа гормонов: они выделяются в кровь и,
действуя на железистые клетки передней доли
гипофиза, оказывают стимулирующее или
тормозящее действие на выделение гормона роста,
тиреотропного и гонадотропных гормонов. Гормоны
гипоталамуса, стимулирующие выделение гормонов
передней доли гипофиза, получили название
рилизинг-гормонов (факторов), или либеринов, а
гормоны гипоталамуса, тормозящие активность
передней доли гипофиза, носят название
ингибирующих гормонов, или статинов.
2. Водоросли как обитатели водоемов, их
строение и жизнедеятельность, роль в природе и
народном хозяйстве
Водоросли – это сборная группа
растений, включающая в себя два подцарства –
Багрянки и Настоящие водоросли (по другой
систематике водоросли относятся к подцарству
Низшие растения). Их тело состоит либо из одной
клетки, либо из однородных клеток (то есть ткани и
органы отсутствуют). В последнем случае говорят о
слоевище, или, иначе, талломе. К водорослям иногда
относят цианобактерии, которые по традиции
называют синезелеными водорослями, хотя они и
являются прокариотическими организмами.
Наиболее характерными
представителями водорослей являются зеленые
водоросли, которые не только обладают всеми
чертами, свойственными для этой группы растений,
но и являются предками сухопутных растительных
форм. Зеленые водоросли бывают как
одноклеточные, так и многоклеточные. В качестве
примеров можно рассмотреть хламидомонаду и
улотрикс.
Хламидомонада – одноклеточная
пресноводная зеленая водоросль. Ее клетка имеет
овальную форму с заостренным передним концом, к
которому прикреплены два жгутика (органы
движения). Снаружи хламидомонада покрыта
клеточной стенкой, а ее внутреннюю часть
занимает цитоплазма с ядром. У хламидомонады
одинарный (гаплоидный) набор хромосом. В
цитоплазме расположен единственный крупный
чашевидный хлоропласт. Хлоропласты зеленых
водорослей называют еще хроматофорами. Вблизи
оснований жгутиков расположен
светочувствительный красный глазок и две
сократительные вакуоли.
Размножение хламидомонады может
происходить бесполым и половым путем. При
бесполом размножении клетка сначала теряет
жгутики, ядро и хроматофор, а затем ее цитоплазма
делится, образуя 8 зооспор. Зооспоры формируют
жгутики, и каждая из них дает начало новому
организму. Половое размножение происходит при
ухудшении условий питания (например, осенью). При
этом клетки формируют мужские и женские гаметы
(они равны по размеру, но мужская более подвижна).
После слияния гамет образуется диплоидная
зигота, покрытая плотной оболочкой. Зигота
опускается на дно. При наступлении более
благоприятных условий зигота претерпевает
мейоз, давая 4 зооспоры, из которых развиваются
новые хламидомонады.
Половой процесс у хламидомонад.
1–5 – изогамия у Chlamydomonas Steinii:
1 – развитие гамет внутри материнской клетки; 2 –
гамета; 3–4 – копуляция; 5 – зрелая зигота. 6 –
гетерогамия у Chlamydomonas Braunii. 7 – оогамия у Chlamydomonas
coccifera: а – яйцеклетка; б – сперматозоид; 8 – выход
из зиготы новых зооспор
Сходные процессы характерны и для
размножения другого представителя зеленых
водорослей – улотрикса. Улотрикс –
многоклеточная водоросль, слоевище (таллом)
которой имеет нитчатое строение и крепится к
какой-либо опоре. Все клетки таллома одинаковы и
способны к делению, образованию спор и гамет,
кроме бесцветной прикрепительной клетки.
Зооспоры улотрикса четырехжгутиковые. Мужские и
женские гаметы также слабо различимы.
Среди других зеленых водорослей можно
отметить одноклеточную безжгутиковую хлореллу,
плеврококк, приспособившийся к наземному образу
жизни и обитающий, например, на стволах деревьев,
и некоторые другие.
Бурые водоросли также относятся к
настоящим водорослям. Своей характерной
окраской они обязаны особым желтовато-бурым
пигментам (фукоксантину и др.), которые
способствуют фотосинтезу, улавливая энергию
света и передавая ее на хлорофилл. Бурые
водоросли – почти исключительно крупные морские
растения, таллом которых, хотя и состоит из
однородных клеток, нередко имеет сложное внешнее
строение. Так, тело ламинарии (морской капусты)
разделено на листовую часть, стеблевую часть,
ризоиды (прикрепительные выросты) и может
достигать в длину нескольких метров. Клетки
таллома диплоидны, однако образующиеся на
поверхности листовой пластинки зооспоры
гаплоидны. Прорастая, зооспоры дают мелкие
гаплоидные растения, образующие гаметы. В
результате слияния гамет возникает зигота, из
которой вырастает новый диплоидный таллом.
Красные водоросли также почти
исключительно обитатели моря. Преобладающая
окраска – малиновая, что обусловлено наличием
пигмента фикоэритрина, который также улавливает
солнечный свет и передает его энергию
хлорофиллу. Фикоэритрин отличается очень
высокой светочувствительностью, что позволяет
красным водорослям жить на глубинах до 100 м.
Таллом водорослей этой группы нитчатый или
пластинчатый. Бесполое размножение
осуществляется посредством безжгутиковых форм.
Вообще, для красных водорослей характерно полное
отсутствие жгутиков, в том числе и у гамет.
Красные водоросли.
1 – каллитамнион (Callithamnion) (вид под микроскопом); 2
– немалион (Nemalion);
3 – дазия (Dasia); 4 – делессерия (Delesseria)
Повсеместное распространение
водорослей определяет их огромное значение в
биосфере. В водоемах они являются основными
продуцентами органических веществ, которые
затем используются животными. Водоросли
поглощают из воды углекислый газ и насыщают ее
кислородом. Велика их роль и в биологическом
круговороте различных веществ. Кроме того, в ходе
прошедших эпох водоросли принимали участие в
образовании осадочных пород, рифов, ряда горючих
полезных ископаемых. Они же явились
родоначальниками растений, заселивших сушу.
Водоросли широко используются в
различных отраслях хозяйственной деятельности
человека. Их выращивают в особых установках под
открытым небом с целью получения богатых белками
кормов для животноводства. Многие водоросли
используются в пищу и непосредственно человеком.
Наиболее известна морская капуста, применяемая
также как лекарственное средство при различных
заболеваниях. Водоросли служат источником для
получения многих ценных химических соединений:
спиртов, органических кислот, йода и брома (бурые
водоросли), агар-агара (полисахарид красных
водорослей).
Одноклеточные водоросли используются
также для очистки промышленных и бытовых сточных
вод. Образующаяся при этом биомасса может
находить применение как источник метана или как
удобрение в сельском хозяйстве.
Однако сильное размножение водорослей
(особенно одноклеточных) может наносить ущерб
хозяйственной деятельности человека. Явление,
называемое цветением воды, резко ухудшает ее
качество. Кроме того, вслед за цветением нередко
следует массовая гибель водорослей, а затем – их
гниение, сопровождающееся резким уменьшением
концентрации кислорода в воде и образованием
вредных продуктов распада. В результате
происходит гибель многих, прежде всего животных,
организмов, населяющих водоемы, – то есть
сильнейшее нарушение структуры природных
сообществ. Цветение воды можно предотвратить,
если уменьшить попадание в водоемы минеральных
удобрений (смываются с полей весной) и сточных
вод, содержащих минеральные и органические
вещества, стимулирующие размножение водорослей.
Продолжение следует
|