§ 4. Организм многоклеточного животного

ТКАНИ ЖИВОТНЫХ: СТРОЕНИЕ И ЧЕТЫРЕ ОСНОВНЫХ ТИПА

• Происхождение тканей в онтогенезе: Индивидуальное развитие любого многоклеточного животного начинается с одной-единственной оплодотворённой яйцеклетки (зиготы). В ходе последовательных делений дочерние клетки не рассеиваются, а остаются тесно связанными друг с другом. Постепенно они начинают различаться по внешнему виду, внутреннему строению и биохимическим свойствам, формируя специализированные группы — ткани.

• Ткань как функциональная единица: Ткань — это устойчивое объединение сходных по строению и происхождению клеток и межклеточного вещества, выполняющее строго определенную физиологическую работу в организме. Клетки каждой ткани развиваются из определенных участков зародыша и вырабатывают межклеточное вещество, объем и прочность которого определяют главные механические характеристики ткани. В теле животных выделяют четыре базовых типа тканей: покровную, соединительную, мышечную и нервную.

• Покровная ткань (эпителий): Клетки эпителия плотно прилегают друг к другу в один или несколько слоев практически без промежутков и межклеточного вещества, формируя надежные сплошные пласты. Эпителий служит первичным пограничным барьером, защищая организм от ударов, высыхания, резких перепадов температур и вторжения бактерий. Он образует внешний слой кожи и ее защитные придатки (волосы, перья, роговые чешуйки, когти), а также выстилает изнутри полости всех внутренних органов — рот, желудок, кишечник, воздухоносные пути, легкие и мочевой пузырь. В зависимости от выполняемой роли клетки эпителия бывают плоскими, кубическими или цилиндрическими (в том числе снабженными ресничками для продвижения слизи).

• Соединительная ткань: Выполняет в организме ключевую опорную, механическую и питательную функции. В отличие от эпителия, клетки соединительной ткани расположены рыхло, на значительном расстоянии друг от друга, и погружены в обильное межклеточное вещество с густой сетью белковых волокон, придающих ткани высокую прочность и упругость. Различают:
  • Рыхлую соединительную ткань — окружает органы и формирует жировую ткань (жировой слой служит резервом энергии, амортизатором и теплоизолятором);
  • Хрящевую ткань — образует эластичные суставные поверхности, ушные раковины и кольца трахеи;
  • Костную ткань — пропитана солями кальция и фосфора, образуя жесткий минеральный скелет тела.

• Кровь — жидкая соединительная ткань: Кровь представляет собой уникальную жидкую соединительную ткань внутренней среды организма. Ее межклеточное вещество — плазма — переносит растворенные питательные соединения от пищеварительного тракта и кислород от органов дыхания ко всем клеткам тела, а в обратном направлении забирает углекислый газ и вредные шлаки. Специализированные клетки крови (лейкоциты и фагоциты) активно захватывают и уничтожают болезнетворные микроорганизмы, обеспечивая надежный иммунный щит.

• Мышечная ткань: Образована специализированными клетками, способными быстро возбуждаться под действием нервных импульсов и механически сокращаться (укорачиваться). За счет слаженной работы мышц животное перемещается в пространстве, ловит добычу, а его внутренние органы ритмично перекачивают кровь и продвигают пищу:
  • Поперечно-полосатая ткань — состоит из длинных многоядерных мышечных волокон с характерной поперечной исчерченностью; образует скелетные мышцы, обеспечивающие быстрые произвольные движения, и сердечную мышцу;
  • Гладкая мышечная ткань — образована веретеновидными одноядерными клетками; работает медленно и непроизвольно, формируя мускульные стенки сосудов, желудка, кишечника и мочевыводящих путей.

• Нервная ткань: Высокоспециализированная ткань, осуществляющая непрерывный контроль, управление и связь всех органов между собой и с внешним миром. Основными структурными единицами ткани являются нейроны — клетки звездчатой формы с телом и отходящими от него отростками. Нейроны чутко улавливают малейшие раздражения изнутри и снаружи организма, преобразуют их в электрические нервные импульсы и с колоссальной скоростью передают информацию другим клеткам, тканям и мышцам.

ОРГАНЫ ЖИВОТНЫХ: СТРУКТУРА И ФУНКЦИОНАЛЬНОЕ РАЗДЕЛЕНИЕ

• Анатомическая сущность органа: Орган (от греч. organon — орудие, инструмент) — это анатомически обособленная часть тела животного, имеющая постоянную геометрическую форму, специфическое внутреннее строение, строго отведенное топографическое положение в организме и выполняющая одну или несколько жизненно необходимых задач.

• Ансамбль тканей в органе: Любой орган построен не из одного, а из нескольких взаимодействующих типов тканей. При этом одна из тканей неизменно выступает в роли «рабочей» (ведущей), определяя профильную функцию органа:
  • В головном и спинном мозге главной рабочей тканью является нервная;
  • В сердце ключевую работу выполняют пласты сердечной мышечной ткани;
  • В желудке внутренняя рабочая выстилка представлена секреторным железистым эпителием, расщепляющим пищу соком;
  • Все остальные ткани органа выполняют вспомогательную роль: соединительная ткань создает каркас, строму и сосудистую сеть, а покровная ткань изолирует орган от соседей. Деятельность органа опирается на слаженную работу всех образующих его тканевых слоев.

СИСТЕМЫ ОРГАНОВ: ВЗАИМОСВЯЗЬ И ЖИЗНЕННЫЕ ПРОЦЕССЫ

• Принцип объединения органов: Органы многоклеточного животного не действуют изолированно. Органы, совместно участвующие в выполнении общей глобальной жизненной функции, объединяются в системы органов:

• Пищеварительная система: Представляет собой цепочку анатомически связанных органов (ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, кишечник и пищеварительные железы), которые измельчают твердую пищу, химически расщепляют биополимеры ферментами, всасывают питательные вещества в кровяное русло и выводят наружу непереваренные отходы.

• Дыхательная система: Отвечает за непрерывный газообмен — поставляет в ткани кислород и удаляет ядовитый углекислый газ. В зависимости от среды обитания главными дыхательными органами служат либо ветвистые жабры (у водных обитателей для извлечения растворенного в воде кислорода), либо пористые легкие (у наземных позвоночных для воздушного дыхания), либо сеть тончайших трубочек — трахей (у насекомых); у многих животных значительную долю газообмена обеспечивают влажные кожные покровы.

• Выделительная система: Служит природным фильтром внутренней среды, удаляя излишки воды, минеральных солей и ядовитые азотистые продукты метаболизма. Строение выделительных органов тонко соответствует образу жизни: организмы засушливых пустынь способны беречь каждую каплю жидкости, концентрируя мочу, тогда как морские обитатели активно избавляются от избытка солей через жабры и почки.

• Кровеносная система: Включает сердце (неутомимый мышечный насос) и замкнутую или незамкнутую сеть сосудов (артерий, вен, капилляров), по которым течет кровь. Благодаря ее непрерывному движению клетки ежесекундно получают порции кислорода и питательных веществ и освобождаются от углекислого газа и токсинов.

• Половая система: Состоит из половых желез (семенников у самцов и яичников у самок), вырабатывающих половые клетки (сперматозоиды и яйцеклетки), а также проводящих половых путей. Служит для полового размножения, обеспечивая сохранение, преемственность поколений и расселение биологического вида.

• Нервная система как главный регулятор: Координирует жизнедеятельность всего многоклеточного организма. Именно нервная система обеспечивает ритмичную работу сердца и дыхательных движений, регулирует сокращение желудка при пищеварении и гарантирует мгновенную двигательную реакцию животного на опасность или добычу.

ОРГАНИЗМ КАК ЦЕЛОСТНАЯ БИОЛОГИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

• Целостность биосистемы: Организм животного — это не просто сумма отдельных клеток, тканей и систем органов, а единая гармоничная биологическая система. Все ее составные элементы взаимосвязаны: прекращение работы одной из систем (например, остановка дыхания или кровообращения) неизбежно ведет к гибели всего организма.

• Единство жизненных признаков: Целостный организм многоклеточного животного обладает полным спектром свойств живой материи: активным питанием, дыханием, метаболизмом, выделением, раздражимостью (реакцией на стимулы среды), ростом, индивидуальным развитием, размножением и высокой приспособляемостью к среде обитания.

• Рост и дифференцировка: Рост и усложнение животного осуществляются благодаря двум согласованным процессам: количественному увеличению числа клеток за счет митотического деления и их качественной специализации (дифференцировке), что позволяет формировать сложные высокоэффективные органы.