Одно из важнейших свойств всех живых организмов -способность к движению. Особенно сложными и разнообразными движениями отличаются многоклеточные животные.
Движение одноклеточных организмов
Одноклеточные организмы могут передвигаться разными способами. Многие бактерии, одноклеточные и простейшие животные передвигаются с помощью жгутиков. Их может быть от одного до нескольких тысяч. Жгутики движутся, как правило, волнообразно- Инфузории перемещаются в пространстве с помощью ресничек. Они более чем в 10 рая короче жгутиков, их движения похожи на колебания маятника. обыкновенная движется с помощью временных выростов - ложноножек. Она словно перетекает по дну. Выпуская ложноножки, амеба движется со скоростью 0,2 мм в минуту.
Движение растений и грибов
Растения и , в отличие от животных, не передвигаются в пространстве. Однако это не значит, что они не совершают движений. Большинство движений грибов и растений результат их роста. Гормон роста, образующийся в клетках растений на верхушке , очень чувствителен к свету, поэтому теневая сторона растет быстрее освещенной и стебель изгибается в направлении к свету. У растений некоторые движения возникают в ответ на действия факторов внешней среды. Так, главный растет под действием силы земного притяжения вертикально вниз, а главный стебель под влиянием света - вверх. У листьев хорошо выражены движения на свет: пластинка, особенно в условиях затенения, располагается перпендикулярно солнечным лучам.
Благодаря движению органы растений могут максимально использовать свет, влагу и питательные вещества.
Движение животных
В отличие от растений и грибов большинство многоклеточных животных активно передвигаются в пространстве. Разнообразные способы движения служат для поиска и потребления пищи, спасения от хищников. Именно поэтому у них в процессе исторического развития выработалась сложная опорно-двигательная система. Основа такой системы - скелет. У позвоночных животных скелет внутренний, он построен из костной и хрящевой тканой. Части сколота соединяются неподвижно или с помощью суставов. Скелет служит местом для прикрепления мышц При сокращении мышц части скелета работают как рычаги, что приводит
к различным движениям. Согласованную работу мышц, их сокращение и расслабление обеспечивает нервная система.
Для активного передвижения в различных средах у животных сформировались разнообразные конечности. Водные животные передвигаются с помощью плавников (рыбы) или ластообразных конечностей (морские котики, моржи). Почвенные животные роют ходы с помощью приспособленных для этого роющих передних конечностей. У большинства животных, обитающих в наземно-воздушной среде, имеются специальные двигательные конечности. С их помощью они совершают разнообразные движения: ходят, бегают, ползают, прыгают. Некоторые животные способны летать. Крылья птиц и летучих мышей это видоизмененные передние конечности. Крылья и других насекомых - это выросты покровов.
1. Передвижение воды и минеральных веществ в растении. Поглощение воды и
минеральных веществ корневыми волосками, расположенными в зоне всасывания
корня. Передвижение воды и минеральных веществ по сосудам - проводящей ткани
корня, стебля, листа. Сосуды - длинные полые трубки, образованные одним рядом
клеток, между которыми растворились поперечные перегородки.
2. Корневое давление - сила, благодаря которой вода и
минеральные вещества передвигаются по стеблю в листья. Роль корневого давления
в перемещении воды и минеральных веществ из сосудов корня в жилки, а затем в
клетки листа. Жилки - сосудисто-волокнистые пучки листа. Испарение воды
листьями за счет непрерывного движения воды из корней вверх к листьям. Устьица
Щели, ограниченные двумя замыкающими клетками, их роль в испарении воды:
периодическое открывание и закрывание в зависимости от условий среды.
3. Сосущая сила, возникающая в результате испарения
воды, и корневое давление - причины передвижения минеральных веществ в
растении. Путь воды из корня в листья - восходящий ток. Короткий восходящий ток
у травянистых растений, длинный - у деревьев. Передвижение воды и минеральных
веществ у ели на высоту до 30 м,
у эвкалипта - до 100 м.
Опыт со срезанной веткой, помещенной в подкрашенную чернилами воду, -
доказательство передвижения воды по сосудам древесины.
4. Передвижение органических веществ в растении.
Образование органических веществ в клетках растений с хлоропластами в процессе
фотосинтеза. Их использование всеми органами в процессе жизнедеятельности:
рост, дыхание, движение. Передвижение органических веществ по ситовидным
трубкам - живым тонкостенным удлиненным клеткам, соединенным узкими концами,
пронизанными порами. Кора дерева, наличие в ней луба с лубяными волокнами и
ситовидными трубками. Передвижение органических веществ из листьев во все
органы - нисходящий ток. Опыт с окольцованной веткой, помещенной в сосуд с
водой, - доказательство передвижения органических веществ по ситовидным трубкам
5. Движение крови в организме человека по двум кругам
кровообращения - большому и малому. Поступление крови по большому кругу к
клеткам тела, а по малому - в легкие.
6. Большой круг кровообращения. Выталкивание из левого
желудочка сердца насыщенной кислородом артериальной крови в аорту, которая
разветвляется на артерии. Поступление по ним крови в капилляры - самые мелкие
сосуды со множеством отверстий. Отдача кислорода капиллярами клеткам тела и
поступление из клеток углекислого газа в капилляры. Насыщение крови в
капиллярах углекислым газом, превращение ее в венозную. Движение венозной крови
по венам в правое предсердие.
7. Малый круг кровообращения. Выталкивание венозной
крови из правого желудочка в легочную артерию, которая разветвляется на
множество капилляров, оплетающих легочные пузырьки. Диффузия кислорода из
легочных пузырьков в капилляры - превращение венозной крови в артериальную.
Поступление углекислого газа из капилляров в легочные пузырьки путем диффузии.
Удаление углекислого газа из организма при выдохе. Возвращение по венам малого
круга артериальной крови, насыщенной кислородом, в левое предсердие.
Для осуществления процессов жизнедеятельности растениям нужна вода и растворенные в ней минеральные (неорганические) вещества. Получить их растение может в основном из увлажненной почвы. За всасывание водного раствора у растений отвечают корни. Однако не столько корни нуждаются в воде, сколько листья и другие надземные органы растения (развивающиеся почки, побеги, цветки, плоды). Поэтому у высших растениях в процессе эволюции получила развитие проводящая система, обеспечивающая транспорт веществ. Наиболее сложное строение она имеет у покрытосеменных растений.
За передвижение воды и минеральных веществ как по стеблю, так и по листьям и в корнях, отвечают сосуды . Они представляют собой мертвые клетки. Движение воды и минеральных веществ вверх обеспечивается за счет корневого давления и испарения воды листьями.
У древесных растений сосуды находятся в древесине стеблей. В этом можно убедиться, если поставить ветку в подкрашенный водный раствор. Через некоторое время на поперечном спиле можно увидеть, что окрасится только древесина. Это значит, что только по ней передвигаются вода и растворенные в ней минеральные вещества.
Передвижение по стеблю органических веществ
В зеленых листьях растений происходит фотосинтез, в процессе которого синтезируются органические вещества. Из этих веществ в дальнейшем синтезируются другие органические вещества, используемые в различных процессах жизнедеятельности и для получения энергии.
В органических веществах нуждаются не только зеленые части растения, но и другие органы и ткани. Кроме того, часть органических веществ откладывается про запас. Поэтому в растениях осуществляется передвижение не только воды и минеральных веществ, но и транспорт органических веществ. Обычно он идет в противоположную сторону от тока водного раствора.
Органические вещества у покрытосеменных растений передвигаются по ситовидным трубкам . Это живые клетки, их поперечные перегородки, которыми они соприкасаются друг с другом, похожи на сито.
У древесных растений ситовидные трубки расположены в лубе, который является часть коры, расположенной ближе к камбию (с внутренней стороны от камбия находится древесина).
Если кора стебля растения повреждается достаточно глубоко, и это препятствует оттоку органических веществ, то на стволе образуются так называемые наплывы, или наросты. В них скапливаются органические вещества. За их счет на повреждении ствола образуется раневая пробка. Далее в этом месте могут начать развиваться корни и почки.
Органические вещества у растений часто накапливаются в различных органах и тканях (корнях, стеблях, сердцевине). Весной эти вещества используются для того, чтобы у растения появились листья и новые побеги. Для этого запасенные органические вещества должны раствориться в воде и переместиться туда, где они требуются. И получается, что в это время органические вещества двигаются не по ситовидным трубкам, а по сосудам с водой и минеральными веществами.
Подробное решение параграф § 43 по биологии Школа 2100 для учащихся 8 класса, авторов Вахрушев А.А., Родионова Е.И., Белицкая Г.Э., Раутиан А.С. 2016
Вопросы для повторения
Вопрос 1. Что обеспечивает подвижность скелета человека?
Подвижность скелета обеспечивают соединения костей, суставы.
Вопрос 2. В чём преимущество внутреннего скелета человека по сравнению с внешним скелетом многих животных?
Преимущество внешнего скелета состоит в том, что он может расти вместе со всеми органами. Внутренний скелет не может расти вместе с органами – он состоит из хитина (по крайней мере у членистоногих) и пропитан солями кальция, поэтому животным с внешним скелетом приходится периодически линять – сбрасывать экзоскелет, чтобы "подрасти".
Вопрос 3. В чём смысл ограниченной подвижности суставов (сравните подвижность плечевого сустава с коленным)?
Степень подвижности плечевых суставов также определяется здоровьем внутренних органов. Широко известен факт, что приступ ишемической болезни сердца может сопровождаться болью не только в самом сердце, но и в левом плечевом суставе, руке и лопатке. Факт менее известный: состояние правого плечевого сустава зависит от состояния печени.
Вопрос 4. Какова роль кожи в работе других систем органов?
Кожа защищает организм от негативного воздействия многих веществ. Кожные покровы защищают от проникновения в организм вредных вирусов и бактерий.
Вопрос 5. Почему обмен веществ в клетках человека невозможен без многоклеточных систем органов?
Для того, чтобы выводить продукты обмена веществ нужна целая система органов, одной клетке с такой задачей не справиться. Процесс выделения имеет важное значение для гомеостаза, он обеспечивает освобождение организма от конечных продуктов обмена, которые уже не могут быть использованы, чужеродных и токсических веществ, а также избытка воды, солей и органических соединений, поступивших с пищей или образовавшихся в результате обмена веществ. Основное значение органов выделения состоит в поддержании постоянства состава и объема жидкости внутренней среды организма, прежде всего крови.
Вопрос 6. Почему активный образ жизни способствует укреплению всех систем органов, а не только опорно-двигательной?
Все системы органов взаимосвязаны. Активный образ жизни укрепляет дыхательную систему, развивает легкие посредством нагрузок на сердце. Сердце – это уже кровеносная система. Опорно-двигательная система: укрепляется мышечная ткань. При физических нагрузках ускоряется обмен веществ.
Вопрос 7. Почему для организма необходимо не только питание, но и дыхание?
Процессы питания и дыхания неотделимы друг от друга. Они составляют один единый процесс – энергетический обмен. В процессе дыхания организм получает кислород, а выделяет углекислый газ, жидкость и отработанную энергию.
Вопрос 8. Почему мы едим 3–4 раза в день, а дышим каждую секунду?
Почему мы едим 3–4 раза в день, а дышим каждую секунду, так как для окисления пищи необходимо много кислорода.
Вопрос 9. Почему выделительная функция организма необходима? Почему в организме невозможно «безотходное производство»?
Выделительная функция необходима, потому что в продуктах жизнедеятельности содержатся вредные вещества, к примеру, токсины, а они отравляют организм.
Вопрос 10. Какую роль играет скелет в процессе дыхания?
Грудная клетка поддерживает органы дыхания, а также некоторые кости (губчатые в основном) участвуют в кроветворении.
Вопрос 11. Где в организме начинается и где заканчивается процесс питания? Какую роль в нём играет пищеварение? Какова функция других систем органов?
Процесс питания начинается в ротовой полости и заканчивается на выходе из прямой кишки. Пищеварение способствует расщеплению сложных органических молекул до простых соединений. Кровеносная система транспортирует питательные вещества к клеткам и тканям, а выделительная система – удаляет продукты обмена из организма.
Вопрос 12. Как разные системы органов участвуют в процессе движения?
В движении учувствует опорно-двигательная система, выделительная система, нервная система, а также органы чувств.
Что означают эти понятия?
Опорно-двигательная система – это функциональная совокупность костей скелета, их соединений (суставов и синартрозов) и соматической мускулатуры со вспомогательными приспособлениями, осуществляющих посредством нервной регуляции локомоции поддержание позы, мимики и других двигательных действиях, наряду с другими системами органов, образует человеческое тело.
Осевой скелет – это кости, лежащие посередине и образующие остов тела; это все кости головы и шеи, позвоночник, рёбра и грудина.
Скелет конечностей – это совокупность костей, находящихся в конечностях.
Пояса конечностей – это кости, служащие опорой скелету конечностей.
Кость – это твёрдый орган живого организма. Состоит из нескольких тканей, важнейшей из которых является костная.
Надкостница – это соединительнотканная пленка, окружающая кость снаружи. Имеет большое функциональное значение - служит источником костеобразования при росте кости в толщину у детей.
Хрящ – это один из видов соединительной ткани, отличается плотным, упругим межклеточным веществом, образующим вокруг клеток-хондроцитов и групп их особые оболочки, капсулы.
Связки – это части сустава, которые состоят из соединительной ткани. Они прикреплены к соединяющимся костям.
Сухожилия – это соединительнотканная часть мышц, посредством которой они прикрепляются к костям.
Суставы – это подвижные соединения костей скелета, разделённых щелью, покрытые синовиальной оболочкой и суставной сумкой.
Поперечно-полосатые мышцы – это упругая, эластичная ткань, способная сокращаться под влиянием нервных импульсов: один из типов мышечной ткани.
Гладкие мышцы – это сократимая ткань, в отличие от поперечнополосатых мышц не имеющая поперечной иссеченности.
Антагонисты – представляют собой мышечные группы или мышцы, выполняющие противоположные анатомические функции.
Синергисты – это мышцы, которые действуют вместе в одном направлении, вызывая сходный эффект (пример - сгибание)
Утомление – это физиологическое и психологическое состояние человека, которое является следствием напряжённой или длительной работы.
Осанка – это привычная поза (вертикальная поза, вертикальное положение тела человека) в покое и при движении.
Вывих – это нарушение конгруэнтности суставных поверхностей костей, как с нарушением целостности суставной капсулы, так и без нарушения, под действием механических сил (травма) либо деструктивных процессов в суставе.
Растяжение связок – это распространённый вид травмы. Растяжение обычно возникает при резких движениях в суставе, превышающих его нормальную амплитуду.
Перелом – это полное или частичное нарушение целостности кости при нагрузке, превышающей прочность травмируемого участка скелета.
Эпидермис – это наружный слой кожи. Является многослойным производным эпителия.
Дерма – это собственно кожа, соединительнотканная часть кожи у позвоночных животных и человека.
Гиподерма – это 3-й, последний, нижний слой кожи. Находится непосредственно под дермой, но чёткая граница между этими слоями отсутствует.
Потовые железы – это кожные железы млекопитающих, выделяющие пот. Относятся к железам наружной секреции. Имеют простую, не разветвлённую трубчатую форму.
Сальные железы – это железы наружной секреции, которые располагаются в коже человека, относятся к голокриновым железам.
Волосяные луковицы – это корень волоса вместе с окружающим его корневым влагалищем. К фолликулу прикреплены сальные железы, а также иногда потовая железа.
Легочное дыхание – это газообмен между организмом и окружающим его атмосферным воздухом.
Клеточное дыхание – это совокупность биохимических реакций, протекающих в клетках живых организмов, в ходе которых происходит окисление углеводов, липидов и аминокислот до углекислого газа и воды.
Носовая полость – это полость, в которой у позвоночных расположены органы обоняния.
Трахея – это орган позвоночных животных и человека, являющийся частью воздухоносных путей; расположен между гортанью и бронхами.
Бронхи – это ветви дыхательного горла у высших позвоночных (амниот) (в том числе человека). Бронхи составляют воздухоносные пути, в них не идёт газообмен (так называемое анатомическое мёртвое пространство).
Легкие – это органы воздушного дыхания у человека, всех млекопитающих, птиц, пресмыкающихся, большинства земноводных, а также у некоторых рыб (двоякодышащих, кистепёрых и многопёров).
Альвеолы – это структурно-функциональная единица легких, оплетены густой сетью капилляров. в альвеолах происходит газообмен.
Закаливание – это метод физиотерапии по воздействию на организм человека различными природными факторами: воздухом, водой, солнцем, низкими и высокими температурами (относительно температуры тела).
Искусственное дыхание – это комплекс мер, направленных на поддержание оборота воздуха через легкие у человека (или животного), переставшего дышать.
Пищеварительные железы – это железы, вырабатывающие пищеварительные соки и ферменты.
Слюнные железы – это железы в ротовой полости, выделяющие слюну.
Молочные зубы – это первый комплект зубов у людей и многих других млекопитающих. Молочные зубы у людей прорезываются после рождения в определённой последовательности.
Кариес – это сложный, медленно текущий патологический процесс, протекающий в твёрдых тканях зуба и развивающийся в результате комплексного воздействия неблагоприятных внешних и внутренних факторов.
Перистальтика – это волнообразное сокращение стенок полых трубчатых органов (пищевода, желудка, кишечника, мочеточников и др.), способствующее продвижению их содержимого к выходным отверстиям.
Желудочный сок – это ложный по составу пищеварительный сок, вырабатываемый различными клетками слизистой оболочки желудка.
Печень – это жизненно важная железа внешней секреции позвоночных животных, в том числе и человека, находящаяся в брюшной полости (полости живота).
Поджелудочная железа – это орган пищеварительной системы; крупнейшая железа, обладающая внешнесекреторной и внутренне-секреторной функциями.
Желчный пузырь – это орган позвоночных животных и человека, в котором накапливается поступающая из печени жёлчь для высвобождения в тонкий кишечник под воздействием гормона холецистокинина.
Желчь – это жёлтая, коричневая или зеленоватая, очень горькая на вкус, имеющая специфический запах, выделяемая печенью и накапливаемая в жёлчном пузыре жидкость.
Аппендикс – это придаток слепой кишки.
Кишечная флора – это микроорганизмы, которые живут в желудочно-кишечном тракте в симбиозе с носителем.
Незаменимые аминокислоты – это необходимые аминокислоты, которые не могут быть синтезированы в том или ином организме, в частности, в организме человека. Поэтому необходимо их поступление в организм с пищей.
Пищевой рацион – это количество и состав продуктов питания, необходимых человеку в сутки; питание считается рациональным.
Витамины – это незаменимые органические вещества пищи, поступающие в организм в очень малых количествах
Авитаминоз – это заболевание, являющееся следствием длительного неполноценного питания, в котором отсутствуют какие-либо витамины.
Макроэлементы – это вещества, необходимые для нормальной жизнедеятельности организма человека.
Микроэлементы – это химические элементы, присутствующие в тканях человека, животных и растений в так называемых следовых количествах.
Почки – это образования бобовидной формы, снаружи покрытые плотной фиброзной капсулой.
Мочеточники – это полый трубчатый орган, соединяющий почку с мочевым пузырём (у большинства млекопитающих) или клоакой (у птиц, рептилий и земноводных).
Мочевой пузырь – это непарный полый орган выделительной системы позвоночных животных и человека, расположенный в малом тазу.
Мочеиспускательный канал – это непарный трубчатый орган мочевыделительной (мочеполовой) системы человека и других позвоночных животных, соединяющий мочевой пузырь со внешней средой.
Нефрон – это структурно-функциональная единица почки.
Первичная моча – это жидкость, образующаяся в почечных тельцах почек непосредственно после отделения (ультрафильтрации) растворённых в крови низкомолекулярных веществ.
Вторичная моча – это жидкость, образующаяся в почках после удаления из первичной мочи избытков воды, ценных для организма минеральных солей и органических веществ.
Мочекаменная болезнь – это заболевание, проявляющееся образованием камней (конкрементов) в почках и других органах мочевыделительной системы.
У одноклеточных животных, например у амебы обыкновенной, инфузории-туфельки, переносу веществ способствует постоянное движение цитоплазмы.
Клетки многоклеточных животных получают все необходимые для жизни вещества из омывающей их тканевой жидкости. У червей, насекомых и других беспозвоночных животных эта жидкость циркулирует по всему телу и называется гемолимфой . Самая совершенная система переноса веществ - кровеносная. Она есть у многих животных.
У позвоночных животных от тканевой жидкости отделяется кровь. Она движется по кровеносным сосудам и служит посредником между тканевой жидкостью и внешней средой. Кровь непрерывно приносит каждой живой клетке кислород и питательные вещества, а уносит образующиеся в клетках углекислый газ, излишки воды, ненужные продукты обмена веществ.
Кровь позвоночных животных, в том числе и человека, состоит из жидкой кровяной плазмы и находящихся в ней форменных элементов: эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов (рис. 59). Эритроциты участвуют в процессе дыхания, красный цвет им придает железосодержащий белок гемоглобин. Он участвует в переносе кислорода. Лейкоциты выполняют в организме животных и человека защитные функции, уничтожая проникших в организм бактерий и вирусов.
Рис. 59. Плазма и форменные элементы крови
У животных гемолимфа и кровь являются основными переносчиками питательных веществ и кислорода, а также средством удаления из организма продуктов обмена. Движение гемолимфы и крови по сосудам обеспечивает специальный орган - сердце. Оно работает как насос.
У дождевого червя функции сердца выполняют несколько толстых кольцевых сосудов, расположенных в передней части тела. У насекомых спинной сосуд разделен на камеры. Он сообщается с полостью тела через отверстия с клапанами, которые пропускают кровь только в одном направлении (вперед) и закрываются при обратном движении крови.
Рыбы имеют сердце, состоящее из двух мышечных камер. Они по очереди сокращаются и с силой прогоняют кровь к жабрам.
Птицы и звери имеют более сложное сердце, состоящее из четырех камер - двух предсердий и двух желудочков (рис. 60).
Рис. 60. Строение сердца
Ответьте на вопросы
- Каково значение сердца в транспорте веществ у животных?
- Из чего состоит кровь?
- Какие функции выполняет кровь?
Новые понятия
Гемолимфа. Кровь. Сердце. Кровеносные сосуды.
Подумайте!
Чем различается транспорт веществ у растений и животных?