§ 10. Покровы тела у животных

СТРОЕНИЕ И СВОЙСТВА ПОКРОВНЫХ ТКАНЕЙ

Наружные покровы представляют собой защитную границу, отделяющую внутреннюю среду организма животного от воздействий окружающего мира. От их целостности и функциональности зависит выживание организма в любых климатических условиях.

У одноклеточных животных покровы устроены наиболее просто: у амёбы наружный слой представлен лишь гибкой и эластичной плазматической мембраной, способной образовывать псевдоподии и втягивать частицы пищи. У более сложных инфузорий под мембраной залегает слой плоских мембранных пузырьков — альвеол, формирующий упругую оболочку — пелликулу, которая надёжно фиксирует постоянную веретеновидную форму клетки. Некоторые одноклеточные (раковинные амёбы) возводят вокруг клетки прочные защитные домики-раковинки из песчинок или минеральных солей.

У многоклеточных животных наружные покровы сформированы специализированной тканью — эпителием:

• Однослойный эпителий: представлен единственным рядом плотно прилегающих друг к другу клеток. Характерен для беспозвоночных животных (кишечнополостных, круглых и кольчатых червей, моллюсков). У свободноживущих ресничных червей (планарий) эпителиальные клетки несут на свободной поверхности миллионы ресничек, биение которых помогает животному плавно скользить по субстрату;
• Многослойный эпителий: клетки лежат в несколько слоёв, что придаёт покровам повышенную устойчивость к истиранию и механическим повреждениям. Характерен для членистоногих и всех позвоночных животных;
• Анатомические свойства эпителия: клетки покровного эпителия плотно сомкнуты между собой с помощью специализированных межклеточных контактов, а межклеточное вещество практически отсутствует. Эпителиальный пласт покоится на тонкой волокнистой пластинке — базальной мембране. Покровный эпителий полностью лишён собственных кровеносных сосудов: его клетки получают кислород и питательные вещества путём диффузии из подлежащей соединительной ткани.
• Регенерация: отличительной чертой эпителия является колоссальная способность к восстановлению (регенерации). Постоянно делящиеся клетки базального слоя оперативно восполняют слущивающиеся поверхностные слои и быстро затягивают раны.

БАЗОВЫЕ ФУНКЦИИ ПОКРОВОВ ТЕЛА

В ходе эволюционного развития животные наделили покровы множеством жизненно важных задач:

• Барьерная и механическая защита: покровы защищают мягкие внутренние органы от ударов, порезов, пересыхания, попадания агрессивных химических ядов и проникновения болезнетворных бактерий, вирусов и грибков;
• Поддержание водного баланса: наружный панцирь, чешуя или воскоподобные плёнки кутикулы служат герметичным экраном, предотвращая смертельную потерю влаги на суше или избыточное разбухание тканей в пресной воде;
• Терморегуляция: покровы помогают сохранять тепло в стужу благодаря перьям, волосяному покрову и подкожному жиру, а в жару предохраняют организм от теплового удара путём испарения жидкости с поверхности кожи (потоотделение у зверей);
• Участие в обмене веществ и дыхании: у влаголюбивых амфибий и почвенных дождевых червей через влажные покровы происходит до половины всего газообмена. Паразитические ленточные черви (бычий цепень) полностью утратили пищеварительную трубку и всасывают питательные соки хозяина всей площадью покровов;
• Рецепция и восприятие среды: в толще покровов рассредоточены миллионы чувствительных нервных окончаний — рецепторов. Они чутко улавливают механические прикосновения, давление, тепло и холод, вибрацию и химический состав среды, передавая сигналы в нервную систему.

СЛОИ КОЖИ МЛЕКОПИТАЮЩИХ И КОЖНЫЕ ЖЕЛЕЗЫ

Кожа млекопитающих и человека представляет собой сложный многофункциональный орган, состоящий из трёх обособленных слоёв:

• 1. Эпидермис: наружный слой многослойного эпителия. Его глубокие клетки (ростковый слой) непрерывно делятся, а по мере продвижения к поверхности накапливают нерастворимый защитный белок — кератин, уплощаются, отмирают и формируют сухой роговой слой, защищающий от микробов и непрерывно слущивающийся в виде чешуек;
• 2. Дерма (собственно кожа): толстый эластичный слой из плотной соединительной ткани, пронизанный сетями кровеносных сосудов, лимфатическими капиллярами, нервными волокнами и тактильными рецепторами. В дерме заложены корни волос (волосяные луковицы) и разнообразные железы;
• 3. Подкожная жировая клетчатка (гиподерма): нижний слой кожи, образованный рыхлой соединительной тканью с массивными скоплениями жировых клеток. Служит идеальным термоизолятором (сохраняет тепло тела), амортизирует механические удары при падениях и выступает долговременным депо питательных веществ и метаболической воды.

В коже млекопитающих сформировался богатый набор желез:

• Потовые железы: имеют трубчатое строение и выделяют жидкий пот. Испарение пота с поверхности тела забирает избыток тепла, спасая организм от смертельного перегрева, а также выводит излишки солей и мочевины;
• Сальные железы: гроздевидные железы, открывающиеся в устья волосяных сумок. Их жирный секрет смазывает волосы и эпидермис, придавая им мягкость, водоотталкивающие свойства и предотвращая растрескивание рогового слоя;
• Млечные и пахучие железы: специализированные видоизменения кожных желез, служащие для выкармливания новорождённого потомства питательным молоком и химической маркировки территории.

СРЕДСТВА ЗАЩИТЫ И ПРОИЗВОДНЫЕ ПОКРОВОВ В ЭВОЛЮЦИИ

Покровы тела у различных групп животных оснащены внушительным арсеналом специализированных защитных приспособлений:

• Стрекательные клетки (кишечнополостные): в наружном эктодермальном слое гидр и медуз сидят ядовитые капсулы со спиральной нитью. При касании чувствительного волоска нить выстреливает в жертву, впрыскивая парализующий токсин;
• Кутикула (круглые и кольчатые черви): плотный эластичный белковый слой, выделяемый клетками эпителия наружу. Предохраняет аскарид и остриц от едких пищеварительных соков кишечника хозяина;
• Хитиновый экзоскелет (членистоногие): лёгкая и прочная наружная броня из сложного полисахарида хитина, часто укреплённая карбонатом кальция (CaCO₃ у крабов и раков). Хитиновый панцирь не способен к растяжению, поэтому рост членистоногих сопровождается периодическими линьками — сбрасыванием старой тесной оболочки;
• Раковины моллюсков: прочная защитная капсула, выделяемая мантией. Состоит из трёх слоёв: наружного органического (периостракума), массивного среднего фарфоровидного из кристаллов извести (CaCO₃) и внутреннего перламутрового, придающего раковине радужный блеск;
• Костные панцири и щиты: у черепах и крокодилов покровные ткани подвергаются вторичному глубокому окостенению, формируя мощный костный каркас;
• Чешуйчатый покров:
  • У костных рыб чешуя образована тонкими костными пластинками, налегающими друг на друга подобно черепице крыши и растущими кольцами на протяжении всей жизни;
  • У пресмыкающихся (ящериц и змей) чешуя имеет роговое происхождение и состоит из сухого мертвого кератина, полностью исключающего потерю влаги через покровы;
• Перья птиц и волосяной покров (шерсть) млекопитающих: сложнейшие роговые производные эпидермиса. Они создают между пушинками и волосками неподвижную воздушную прослойку — идеальный теплоизолятор, обеспечивший птицам и млекопитающим стабильную теплокровность. Кроме того, перья формируют обтекаемый несущий профиль крыла для полёта;
• Роговые образования: когти, ногти, копыта, полые рога и клювы служат надёжными орудиями защиты, нападения, фиксации на грунте и добывания корма;
• Защитная слизь: обильно выделяется железами кожи рыб и амфибий. Слизь снижает гидродинамическое трение о воду при быстром плавании, склеивает частицы ила, подавляет размножение микробов, делает рыбу скользкой и неуловимой для хищников, а у ряда земноводных (саламандр, жаб) содержит сильнодействующие ядовитые алкалоиды.