Дидактический материал Продукты выделения животных

Виды конечных продуктов азотистого обмена у животных разных групп. В чем причины, определяющие их различия                                                                                                                                                                                              При расщеплении белков, нуклеиновых кислот и других азотсодержащих соединений образуются токсичные вещества — аммиак, мочевина и мочевая кислота, токсический эффект которых соответственно снижается в приведенном ряду. В зависимости от того, в какой из этих трех форм преимущественно выделяется азот, животных подразделяют на три группы: аммониотелические (выделяющие свободный аммиак),уреотелические (выделяющие мочевину) и урикотелические (выделяющие мочевую кислоту).
Форма выделения продуктов азотистого обмена тесно связана с условиями жизни животного и обеспеченностью водой. Аммиак весьма токсичен даже в малых концентрациях. Благодаря хорошей растворимости и небольшому молекулярному весу, он легко диффундирует через любую поверхность, соприкасающуюся с водой. Аммиак является конечным продуктом азотистого обмена у водных беспозвоночных, костных рыб, личинок и постоянно живущих в воде земноводных.

Наземные животные ограничены в воде: чтобы избежать накопления аммиака в тканях и жидкостях тела, они должны преобразовать его в конечные продукты, нетоксичные для организма. Наземные ресничные черви, земноводные, млекопитающие выделяют мочевину.

Низкая растворимость мочевой кислоты, выпадение ее в осадок делает ее осмотически неактивной. Для ее выведения из организма вода практически не нужна. Урикотелия в основном характерна для животных, освоивших наземную, в том числе и засушливую, среду (наземные насекомые, чешуйчатые пресмыкающиеся, птицы).

                                              Водно-солевой обмен рыб

Почки рыб выводят аммиак, соли, воду; почки наземных позвоночных — мочевину, мочевую кислоту, соли, воду.Выделительная система рыб служит для выведения из организма продуктов обмена и обеспечения его водно-солевого состава. Она включает:

Основную массу туловищной почки заполняют нефроны. Нефрон состоит из:

1) мальпигиева тельца (клубочек капиллярных сосудов, заключенный в боуменову капсулу);

2) выделительного канальца.

Артериальная кровь по почечным артериям поступает в сосудистые клубочки, где фильтруется и образуется первичная моча. В средней части выделительных канальцев происходит обратное всасывание полезных для организма веществ (сахара, витамины, аминокислоты, вода) и образуется вторичная, или окончательная, моча. У хрящевых рыб основным компонентом мочи является мочевина, у костистых - аммиак (аммиак намного токсичнее мочевины).

Выделение продуктов распада тесно связано с водно-солевым обменом рыб. У морских и пресноводных рыб эти процессы протекают различно.

When a fish eats protein, like the peel of an orange part of it goes unused and becomes waste. As Dave McShaffrey, professor of biology at Marietta College in Ohio, explains on the college website, “When proteins are converted to carbohydrates to provide energy, the amino group is removed and must be dealt with.” In saltwater fish, this nitrogen-rich waste is usually converted to either ammonia or urea, which is one of the main excretory products of saltwater fish. Ammonia is easier to produce, but urea is less toxic, requires less water and gets rid of twice as much nitrogen. Theword “urine” is related to “urea.”

Морские хрящевые рыбы живут в изотоничной среде (т.е. осмотическое давление крови и тканевых жидкостей равно давлению окружающей среды). У них изотоничность внутренней и внешней среды обеспечивается за счет удержания в крови и тканевых жидкостях мочевины и солей (концентрация мочевины в крови у них достигает 2,6%). Через почки наружу у них выводятся лишь излишки мочевины, солей и воды, количество выделяемой мочи невелико (2-50 мл на 1 кг массы тела в сутки). У морских хрящевых рыб для выведения избытка солей сформировалась особая ректальная железа, открывающаяся в прямую кишку.

Все пресноводные рыбы живут в гипотонической среде (т.е. осмотическое давление крови и тканевых жидкостей выше, чем в окружающей среде), поэтому вода постоянно проникает в организм через кожу, жабры, с пищей. Чтобы избежать обводнения пресноводные рыбы имеют хорошо развитый фильтрационный аппарат почек, что позволяет им выделять большое количество мочи (50-300 л на 1 кг массы тела в сутки). Потеря солей с мочой компенсируется активной их реабсорбцией в почечных канальцах и поглощением солей жабрами из воды, часть солей поступает с пищей.

Морские костистые рыбы живут в гипертонической среде (т.е. осмотическое давление крови и тканевых жидкостей ниже, чем в окружающей среде), поэтому вода выходит из организма через кожу, жабры, с мочой и фекалиями. Во избежание иссушения они пьют соленую воду (от 40 до 200 мл на 1 кг массы в сутки), которая из кишечника всасывается в кровь. У морских костистых рыб уменьшается число клубочков в почках, а у некоторых рыб исчезают совсем (морская игла, морской черт). Таким образом, почки выводят небольшое количество мочи (0,5—20 мл на 1 кг массы тела в сутки).

Проходные рыбы при переходе из одной среды в другую могут изменять способ осморегуляции: в морской среде она осуществляется как у морских рыб, а в пресной - как у пресноводных. Такие адаптации водно-солевого обмена позволили костистым рыбам широко освоить пресные и соленые водоемы.

                                     Адаптации наземных животных к выделению веществ

According to New World Encyclopedia, reptiles use two small kidneys as tools for excretion. The kidneys serve to filter the nitrogen from the animal's bloodstream, then turn it into waste. The nitrogen then exits the body in dry form as uric acid crystals along with the feces. According to Stanford University, the kidneys in a bird also function as a means to remove nitrogen from the blood. The white substance found in bird droppings is actually uric acid, which is not water soluble. In both reptiles and birds, eliminating the nitrogen requires that the body exerts a great deal of energy. Both species are able to efficiently remove the nitrogen while losing very little water in the waste product.

                                   Адаптации пустынных животных к выделению веществ
Обитатели полупустынных биотопов большую часть воды получают, поедая сочные части суккулентных растений. Их кожно-легочные потери воды минимальны. Так, при температуре 20°С они достигают у относительно влаголюбивого вида - гребенщиковой песчанки 170 см³, а у сухолюбивой большой песчанки - только 50 см³ на 1 кг массы за 1 ч. Настоящие пустынные млекопитающие способны поедать почти сухие корма и практически не пить в течение всей жизни, удовлетворяя свои потребности лишь за счет образующейся в организме метаболической воды. Верблюды в кормные и влажные сезоны запасают жир, расходуемый в малокормное и сухое время - при этом образуется некоторое количество воды; наконец, во время отдыха и сна они снижают температуру тела, что также сокращает расход воды.
Desert Animals

Coping with water loss is a particular problem for animals that live in dry conditions. Some, like the camel, have developed great tolerance for dehydration. For example, under some conditions, camels can withstand the loss of one third of their body mass as water. They can also survive wide daily changes in temperature. This means they do not have to use large quantities of water in sweat to cool the body by evaporation.Smaller animals are more able than large ones to avoid extremes of temperature or dry conditions by resting in sheltered more humid situations during the day and being active only at night.The kangaroo rat is able to survive without access to any drinking water at all because it does not sweat and produces extremely concentrated urine. Water from its food and from chemical processes is sufficient to supply all its requirements.

Какой из нефронов принадлежит верблюду, а какой – рептилии? Почему вы сделали такой выбор?

Fresh Water Fish

Although the skin of fish is more or less waterproof, the gills are very porous. The body fluids of fish that live in fresh water have a higher concentration of dissolved substances than the water in which they swim. In other words the body fluids of fresh water fish are hypertonic to the water (see chapter 3). Water therefore flows into the body by osmosis. To stop the body fluids being constantly diluted fresh water fish produce large quantities of dilute urine.

Marine Fish

Marine fish like the sharks and dogfish have body fluids that have the same concentration of dissolved substances as the water (isotonic) have little problem with water balance. However, marine bony fish like red cod, snapper and sole, have body fluids with a lower concentration of dissolved substances than seawater (they are hypotonic to seawater). This means that water tends to flow out of their bodies by osmosis. To make up this fluid loss they drink seawater and get rid of the excess salt by excreting it from the gills.

Marine Birds

Marine birds that eat marine fish take in large quantities of salt and some only have access to seawater for drinking. Bird’s kidneys are unable to produce very concentrated urine, so they have developed a salt gland. This excretes a concentrated salt solution into the nose to get rid of the excess salt.

2. Using the words/phrases in the list below fill in the blanks in the following statements.

| cortex | amino acids | renal | glucose | water reabsorption | large proteins |

| bowman’s capsule | diabetes mellitus | secreted | antidiuretic hormone (ADH) | blood cells |

| glomerulus | concentration of the urine | medulla | nephron |

a) Blood enters the kidney via the ......................... artery.

b) When cut across the kidney is seen to consist of two regions, the outer.............. and the inner..............

c) Another word for the kidney tubule is the...............................

d) Filtration of the blood occurs in the..............................

e) The filtered fluid (filtrate) enters the.............................

f) The filtrate entering the e) above is similar to blood but does not contain.................. or....................

g) As the fluid passes along the first coiled part of the kidney tubule.................. and.................... are removed.

h) The main function of the loop of Henle is.............................................................

i) Hydrogen and potassium ions are.............................. into the second coiled part of the tubule.

j) The main function of the collecting tube is..................................................

k) The hormone...................................... is responsible for controlling water reabsorption in the collecting tube.

l) When the pancreas secretes inadequate amounts of the hormone insulin the condition known as............................... results. This is most easily diagnosed by testing for................................ in the urine.