Чем покрыты животные внешние покровы
Чем покрыты животные внешние покровы
Все животные, как простейшие, так и многоклеточные, имеют покровы тела, которые предохраняют организм от проникновения в него инородных тел и веществ, других организмов, излишков влаги, а также от механических повреждений. Защитная функция покровов проявляется и в регулировании температуры тела, и в предохранении его от потери воды. У многоклеточных животных покровы тела участвуют в обмене веществ. Одноклеточные организмы, имеющие постоянную форму тела, снаружи покрыты прочной оболочкой. У многоклеточных организмов внешние покровы тела усложняются и представляют собой слой удлинённых клеток. Такие покровы называют плоским эпителием. Покровы позвоночных животных имеют сложное строение. Кожа состоит из двух слоёв — эпидермиса и собственно кожи. Эпидермис — это наружный многоклеточный слой. В нём образуются роговые чешуйки, перья, когти, копыта, полые рога и многочисленные железы, пигментные клетки. Клетки эпидермиса постоянно делятся, а верхние слои отмирают и слущиваются. Собственно кожа обладает наибольшей прочностью. В ней развиваются корни волос, кожные роговые образования, сальные и потовые железы. У млекопитающих подкожная жировая клетчатка — самый глубокий слой кожи. В нём находятся в основном жировые клетки, откладываемые организмом про запас. Кроме того, слой жира смягчает внешние удары и сохраняет тепло.
Таким образом, эволюция покровов тела шла по пути увеличения числа их слоёв и появления в них новых образований: ресничек, желёз, известковый и хитиновый покров, чешуи, когтей, перьев, волос, рогов, копыт, ног.
Наружные покровы человека
Кожа богата мышечными и эластичными волокнами, обладающими способностью растягиваться, придавая ей упругость и противостоять давлению. Благодаря этим волокнам кожа может после растяжения возвращаться к исходному положению. Растяжимость кожи в различных направлениях неодинакова. При внимательном осмотре можно заметить, что вся поверхность кожи испещрена большим количеством мельчайших складок, бороздок и линий, образующих сложный рисунок треугольных и ромбических полей. Кроме того, на коже есть едва заметные углубления. Это так называемые поры. Кожный рисунок из линий, бороздок и пор у молодых людей заметен мало. С возрастом он становится отчётливее. Особенно резко выделяются кожные бороздки на ладонях и подошвах, образуя на их участках сложный индивидуальный рисунок.
Строение и функции кожи
Эпидермис — наружный слой образован плоским эпителием и имеет толщину от 0,07 до 2,5 мм и зависит от характера и силы воздействия окружающей среды. Наиболее толстый эпидермис на ладонях и подошвах, наиболее тонкий на веках. Поверхностный слой эпидермиса состоит из ороговевших мёртвых клеток (он же образует волосы, ногти), имеющих вид чешуек и плотно прилегающих друг к другу.
В основе эпидермиса лежит один ряд призматических клеток, которые постоянно делятся и образуют новые клетки эти клетки продвигаются к наружным слоям, изменяя свою форму, становятся плоскими, ороговевают, отмирают и отслаиваются. В эпидермисе находятся пигментные клетки, (меланин) придающие коже определённый цвет. Пигментация способствует поглощению коротковолновых лучей и тем самым предохраняет внутренние органы от повреждений.
Цвет кожи зависит от нескольких факторов. Пигмент меланин придаёт коже коричневый оттенок, роговой слой эпидермиса — серо-жёлтый, а зернистый слой — беловатый оттенок. Розовый или красноватый цвет кожи объясняется тем, что через роговой слой просвечивают кровеносные сосуды. Тканевые жидкости, преломляя лучи света, придают коже матово-белый оттенок. Из сочетания всех этих оттенков и складывается обычный цвет кожи, который меняется с возрастом и при некоторых заболеваниях. В коже новорождённых пигмент отсутствует. Даже у негров кожа новорождённого ребёнка светлая, красноватая и получает свою окраску только спустя некоторое время после рождения. Пигментация кожи человека оформляется в течение первых месяцев и лет жизни и зависит не только от количества пигментных клеток, сколько от их функциональной способности, т.е. от степени образования в них пигмента. У лиц со светлой кожей в молодом возрасте пигмент распределяется равномерно. Кровоснабжение кожи в этом возрасте развито хорошо. Кожа богата тканевой жидкостью, придающей ей беловато-матовый оттенок.
У людей пожилого возраста роговой и зернистый слой эпидермиса утолщается, а кровообращение ухудшается. Бело-жёлтый или серо-жёлтый цвет начинает преобладать над преимущественно розовым. Кроме того, обезвоживаются ткани в стареющей коже и начинают пропускать лучи света глубже, от чего и зависит желтоватый цвет кожи. Под влиянием эндокринных факторов, нервной системы и внешних явлений (солнечного света, температуры воздуха, ветра, механических раздражителей) увеличивается и количество пигмента меланина, придавая коже желтовато-коричневый оттенок. Причём распределение пигмента в коже с возрастом нарушается: появляются пигментные пятна. Таким образом, в результате всех этих изменений стареющая кожа приобретает бледно-жёлтую или серо-землистую окраску, часто пигментными пятнами различных размеров на отдельных участках лица, шеи, рук.
Дерма, или внутренний слой (собственно кожа), намного толще эпидермиса. Он состоит из плотной соединительной ткани, образованной клетками и тесно переплетающимися волокнами. Волокна придают коже эластичность: она легко растягивается и смещается.
Этот слой кожи обильно снабжён кровеносными сосудами и нервными окончаниями. Здесь находятся многочисленные образования: волосяные сумки, сальные и потовые железы, рецепторы. К волосяным сумкам подходят кровеносные сосуды, нервы и мышцы. Сокращение этих мышц происходит рефлекторно при охлаждении и выпрямляет волосы, что способствует улучшению теплоизоляционных свойств кожи. У человека при этом появляется «гусиная кожа». Очень редкие и короткие волосы покрывают почти всю кожу человека (кроме ладоней и стоп). Они утратили своё защитное значение и являются рудиментарными. Вместе с ногтями волосы принадлежат к кожным роговым образованиям.
Сальные железы, расположенные у корней волос, выделяют жир, смазывающий волосы и кожу и защищают их от пересыхания. Потовые железыобразуют и выделяют пот, который по составу близок к моче, но менее концентрирован. Они имеют трубчатое строение и представляют собой скрученную в клубочек трубочку, оплетённую кровеносными капиллярами.
Гиподерма — подкожная жировая клетчатка — самый глубокий слой кожи, состоящий из рыхло соединительной ткани, в которой есть волокна и много жировых клеток. Здесь откладываются запасы жира. Кроме того, подкожная клетчатка служит для защиты органов, покрытых ею, от ударов и охлаждения.
Защитная функция кожи
Тактильная: ощущение прикосновений;
Температурная: восприятие холодного и горячего;
Кожа снабжена большим количеством разнообразных чувствительных нервов и соответствующих нервных окончаний (рецепторов), благодаря чему она выполняет функции сложного органа чувств. Кожные рецепторы воспринимают разнообразные раздражения внешней среды и сигнализируют о них в кору головного мозга. Вот почему мы способны чувствовать прикосновения и осязать предметы, ощущать тепло и холод, испытывать чувство давления и боли. Рецепторы кожи дают возможность получать представления об окружающих нас предметах, их величине, форме, характере их поверхности, температуре.
Терморегуляция кожи
Кожа принимает участие в теплорегуляции. Она предохраняет организм от перегревания и охлаждения, помогает сохранять постоянную температуру тела. Около 80% тепла, образующегося в организме, выделяется через кожу. Кожа — главный орган терморегуляции. Через кожу организм отдаёт тепло в окружающую среду путём теплопроведения, теплоизлучения и значительную часть — при испарении пота. Если, например, мокрую руку держать на воздухе, появляется ощущение холода, потому что испарение воды охлаждает руку.
Теплоотдача путём испарения пота происходит разными путями: с испарением пота, образование которого зависит от количества крови, проходящей через кожные сосуды; в результате излучения тепла в окружающий воздух; за счёт передачи тепла предметам, непосредственно контактирующим с телом, например одежде; благодаря перемешиванию воздушных потоков, при котором тёплый воздух, окружающий поверхность тела, замещается более прохладным.
Теплоотдача путём испарения пота происходит непрерывно в виде незаметной для нас испарины. За сутки кожа выделяет с потом вдвое больше воды, чем лёгкие за то же время. В жаркую погоду организм теряет больше тепла потому, что кровеносные сосуды расширяются, ток крови в них ускоряется, увеличивается количество крови, протекающей вблизи поверхности нашего тела, где она охлаждается. В холодную погоду кожные сосуды сужаются, кожа бледнеет, а отделение пота резко снижается, в результате чего отдача тепла уменьшается.
Придатки кожи — ногти и волосы
На всех пальцах у человека с тыльной стороны конечных фаланг имеются ногти — тонкие и прозрачные ороговевшие пластинки. Это придаточные образования кожи, развивающиеся из эпидермиса. Ногти изогнуты соответственно поверхности ногтевой фаланги пальца. Большая часть ногтя — его тело — заканчивается свободным краем и переходит в самую тонкую часть ногтя — корень, который глубоко вдаётся в складку кожи. На месте перехода тела ногтя в корень под кожным валиком выступает имеющая полулунную форму более светлая часть ногтя — место его роста. Весь ноготь располагается в ногтевом ложе. Оно является образованием кожи и плотно соединено с бугристостью ногтевой фаланги при помощи пучков соединительно-тканных волокон. В области ногтевого ложа отсутствуют железы, но здесь большое количество окончаний чувствительных нервов.
Строение ногтя сходно со строением эпидермиса. В нём различают слои зачатковый и роговой. Первый соответствует ростковому слою, размножение клеток которого и обуславливает рост ногтя. У живого человека ноготь растёт непрерывно и довольно быстро — до 4 мм в месяц, особенно на пальцах рук. Вещество большей части ногтя состоит из рогового слоя. Ногтевая пластинка лишена кровеносных сосудов и нервов. Розовый цвет ногтя зависит от подногтевых сосудов, которые просвечивают через прозрачный роговой слой. При застойных явлениях от изменения цвета крови изменяется и цвет ногтей (синюшность).
К придаткам кожи относятся и нитевидные образования — волосы, покрывающие значительную часть поверхности кожи. Только в некоторых местах они отсутствуют совершенно (ладони и ладонные поверхности пальцев рук, подошвы и подошвенные поверхности пальцев ног, тыльные поверхности концевых фаланг всех пальцев). Все волосы по внешнему виду разделяются на несколько типов. К длинным относятся волосы головы, бороды и усов. К коротким, щетинистым относятся волосы бровей, ресниц, а также волосы, находящиеся у отверстия носа и наружного слухового прохода. Выделяют ещё тонкие, шерстистые волосы (пушок) которые находятся на туловище, конечностях и лице.
§ 41. ПОКРОВЫ ТЕЛА ЖИВОТНЫХ
Основные понятия и ключевые термины: ПОКРОВЫ ТЕЛА ЖИВОТНЫХ. ПОКРОВНАЯ СИСТЕМА. Кожа. ПРИСПОСОБЛЕНИЯ.
Вспомните! Что такое эпителиальные и соединительные ткани?
Подумайте
Что образует раковину мурексов (1)? Что выделяет хитин для скелета жука-оленя (2)? Почему карпатская саламандра не боится врагов (3)? Что кроме мышц помогает ползать ужу обыкновенному (4)? Откуда вырастают перья у павлина (5)? Благодаря чему быстро плавает дельфин (6)? Ответьте на эти все вопросы одним словом.
СОДЕРЖАНИЕ
Каковы особенности и значение покровов тела животных?
Каковы же основные функции покровов?
Защита. Покровы защищают тело от внешних повреждений, воздействия температуры, высушивания, проникновения микробов и паразитов.
Нападение. Стрекательные клетки покровов, когти хищных птиц и млекопитающих являются орудиями во время охоты и обеспечения их питания.
Опора и движение. Покровы придают телу определённую форму, удерживают внутренние органы, образуют плавательные перепонки между пальцами ног, кожные перепонки между конечностями у летучих мышей.
Дыхание. У кишечнополостных, плоских червей, рыб, амфибий через поверхность тела происходит газообмен.
Выделение веществ. Через покровы вместе со слизью, потом могут удаляться углекислый газ, избыток солей.
Теплорегуляция. Нагревание или охлаждение тела происходит через покровы (например, усиленная теплоотдача через большие уши у слонов).
Секреция веществ. В покровах многих животных имеются кожные железы, выделяющие вещества для обозначения территории, определения особей своего вида, защиты от паразитов и врагов.
Запасание веществ. В подкожной клетчатке пресмыкающихся, млекопитающих откладываются про запас жиры, под кожей лягушек запасается вода.
Итак, покровы являются важными многофункциональными образованиями, с которыми связаны почти все процессы жизнедеятельности животных.
Каковы покровы тела животных?
Таблица 15. ЭВОЛЮЦИЯ ПОКРОВОВ У ЖИВОТНЫХ
Группа
Характерные особенности покровов тела
Эктодерма из эпителиально-мышечных клеток, между которыми есть стрекательные клетки
Однослойный эпителий с кутикулой в составе кожно-мышечного мешка
Однослойный эпителий с кутикулой. Много слизистых желёз
Однослойный эпителий образует мантию, которая формирует раковину
Однослойный эпителий и толстая хитиновая кутикула, которая у ракообразных укрепляется известью, у паукообразных и насекомых покрыта восковой плёнкой
Кожа из многослойного эпителия и дермы. Есть слизистые железы и чешуя
Кожа голая из многослойного эпителия и дермы. Есть многоклеточные слизистые железы. В коже густая сеть кровеносных сосудов
Кожа сухая из многослойного эпителия и дермы. Желёз нет. Возникают роговые чешуйки, щитки, пластинки
Кожа сухая, тонкая из многослойного эпителия и дермы. Желёз нет (кроме копчиковой), есть перья
Кожа толстая из многослойного эпителия и дермы. Есть развитые железы (потовые, сальные, пахучие, молочные) и волосяной покров
Итак, эволюция покровов животных происходила по следующим направлениям: 1) от однослойного к многослойному эпителию; 2) от однослойного защитного эпителия к многофункциональной коже из двух слоёв: эпидермиса и дермы.
Каковы приспособления животных к защите и нападению?
Маскировка. Форма тела и окраска покровов делают животных похожими на листья, ветки, кору или колючки растений (гусеница берёзовой пяденицы похожа на веточку берёзы).
Мимикрия. Незащищённые виды имеют признаки сходства с видами, которые защищены (например, муха пчеловидка обыкновенная похожа на пчелу медоносную).
Ядовитость бывает у брюхоногих (конусы), насекомых (пчёлы, шершни), паукообразных (пауки, скорпионы), многоножек (сколопендры), рыб (рыба-фугу, морской дракон), рептилий (змеи, вараны).
Органы защиты и нападения. Для охоты и защиты предназначены такие органы, как клешни у раков, клюв у осьминогов и птиц, хелицеры у пауков, жало у шмелей, вооружённые выросты на голове или хвосте у рыбы-меч и ската-хвостокола, зубы у акул и хищных млекопитающих и т. д.
Ил. 161. Мимикрия у мухи пчеловидки обыкновенной
Электрические органы. Способностью генерировать электрический ток обладают только рыбы (электрический угорь, электрический скат).
Ловчие образования. Есть животные, которые роют ловушки в земле (муравьиный лев), плетут паутину (пауки), имеют выросты для привлечения (рыбы-удильщики).
Итак, покровы имеют важное значение для приспособленности животных к условиям существования.
ДЕЯТЕЛЬНОСТЬ
Лабораторное исследование
ОСОБЕННОСТИ ПОКРОВОВ ТЕЛА ЖИВОТНЫХ
Цель: развиваем умение выделять особенности покровов тела у разных животных; формируем умение характеризовать разнообразие покровов тела животных, объяснять значение покровов для организма.
Оборудование и материалы: живые организмы (иллюстрации).
Ход работы
1. Исследуем покровы кольчатых червей на примере дождевого червя. Каково его тело на ощупь? Чем образованы покровы тела дождевых червей? Каково значение покровов для дождевого червя?
2. Исследуем покровы насекомых на примере божьей коровки семиточечной (жука колорадского, клопа). Чем образованы покровы тела насекомых? Какое значение имеет окраска покровов для ярко окрашенных насекомых?
3. Изучаем покровы моллюсков на примере улитки виноградной (слизня садового). Чем образованы покровы тела моллюсков? Какие особенности покровов моллюсков? Как реагирует улитка виноградная на прикосновение? Каково значение покровов для моллюсков?
4. Покровами позвоночных является кожа, образованная эпидермисом и дермой. Эпидермис кожи позвоночных может образовывать различные производные. Рассматриваем с помощью лупы производные эпидермиса холоднокровных (чешуя рыбы, панцирь черепахи) и теплокровных (перья птицы или шерсть млекопитающего). Каковы особенности покровов позвоночных? Какое значение имеют производные кожи для позвоночных животных?
РЕЗУЛЬТАТ
Оценка
Вопросы для самоконтроля
1. Что такое покровы тела? 2. Назовите несколько основных функций покровов тела животных. 3. Что такое покровная система? 4. Назовите покровы тела у позвоночных животных. 5. Что такое приспособление? 6. Приведите примеры приспособлений животных к защите и нападению.
7. Каковы особенности и значение покровов тела животных? 8. Каковы покровы тела животных? 9. Каковы приспособления животных к защите и нападению?
10. Почему покровы животных отличаются от покровов тела растений? В чём заключается мастерство маскировки животных?
Основные этапы эволюции покровов тела у животных
«Управление общеобразовательной организацией:
новые тенденции и современные технологии»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Основные этапы эволюции покровов тела у животных Мендусь М.А. Учитель биологии г. Барнаул
У беспозвоночных животных покровы развиваются из эктодермы. Эволюция покровов шла по пути преобразования мерцательного эпителия (ресничные черви) в плоский эпителий, лишенный ресничек, с образованием снаружи кутикулярного слоя. Уже у беспозвоночных животных покров выполняет не только функцию защиты, но и многие другие (восприятие механических и химических раздражений, осязание, поражение жертвы, отпугивание врагов).
Покровы тела у беспозвоночных животных образованы преимущественно эктодермой и ее производными. Так, кожно-мускульный мешок плоских червей состоит из покровной ткани – тегумента, который представляет собой многоядерную неклеточную структуру и трех слоев мышц – продольных, поперечных и дорзовентральных. Движения, осуществляемые ими, медленны и несовершенны. У турбеллярий тело покрыто ресничками, участвующими в движении.
Кожно-мускульный мешок круглых червей состоит из многослойной, эластичной и малорастяжимой кутикулы, гиподермы, представляющей собой единую цитоплазматическую массу, не разделенную на отдельные клетки и содержащую большое количество ядер, и одного слоя продольных и гладких мышц. Кутикула выполняет в основном защитную функцию. Мышцы располагаются в виде двух продольных тяжей – на брюшной и спинной сторонах тела. Их поочередное сокращения обеспечивает энергичные сгибательные и разгибательные движения и быстрое перемещение тела в пространстве.
Тело кольчатых червей покрыто кожно-мускульным мешком, состоящим из одного слоя эпителия и двух слоев мышц: наружного слоя кольцевых и внутреннего слоя, образованного продольными мышечными волокнами. Таким образом, эволюция покровов тела у беспозвоночных шла от мерцательного эпителия турбеллярий, т.е. ресничных червей, выполняющих у них функцию примитивных органов движения, к плоскому, лишенному мерцательных выростов эпителию сосальщиков, ленточных, круглых и кольчатых червей
Покровы тела членистоногих представлены хитинизированной кутикулой, защищающей органы от внешних вредных воздействий и представляющая собой наружный скелет, к которому прикрепляются обособленные мышцы, состоящие из поперечнополосатых мышечных волокон.
Кожный покров Кожа рыбы состоит из многослойного эпидермиса (или эпителия) и расположенной под ним соединительнотканной дермы. В эпителиальном слое находятся многочисленные железы, выделяющие слизь. Эта слизь выполняет целый ряд функций – уменьшает трение об воду, когда рыба плывет, защищает тело рыбы от внешних воздействий и дезинфицирует поверхностные раны. В эпителиальном слое также находятся пигментные клетки, которые отвечают за окрас тела рыбы. У некоторых рыб окраска варьирует в зависимости от настроения и условий внешней среды. У большинства рыб корпус покрыт защитными образованиями – чешуей, которая представляет из себя хрящевые или костные образования, состоящие на 50% из органических веществ и на 50% неорганических, таких как: фосфат кальций, натрий, фосфат магний и карбонат кальций. Присутствуют в чешуе и микроминералы. Среда обитания и особенности внешнего строения рыб влияют на многообразие форм, размеров и количество чешуек у разных видов. Одни могут быть вообще практически без чешуи. Другие же с большими чешуйками. Например, у некоторых карпов они могут достигать пару сантиметров. Тем не менее, в целом размер тела рыбы напрямую пропорционален чешуи и определяется линейным уравнением:
Специалистами выделяется три типа чешуи: костная (разделяют на циклоидную – гладкую, округлую и ктеноидную, которой присуще небольшие шипы по заднему краю); ганоидная, плакоидная.
Костной чешуе характерно наличие в ее составе лишь костного вещества. Имеют ее следующие виды рыб: сельдевые, карповые, окуневые. Ганоидная чешуя обладает формой ромба и соединяется между собой с помощью особых сочленений, из-за чего выглядит как плотный панцирь. В верхней части прочность достигается за счет ганоина, а в нижней – костного вещества. Характерна такая чешуя для кистеперых (по всему телу) и осетровых (только на хвосте) рыб. Плакоидную чешую находят у ископаемых рыб. Она является самой древней и представляет собой, как и ганоидная, форму ромба, но с шипом, который выступает наружу. В химическом составе чешуя имеет дентин, а шип покрыт специальной эмалью – витродентином. Особенностью является и то, что этому виду чешуи свойственна полость, которая заполнена рыхлой соединительной тканью с нервными волокнами и даже кровеносными сосудами. Возможна и измененная плакоидная чешуя, к примеру, иглы у скатов. Плакоидную чешую помимо скатов имеют и акулы. Она характерна для хрящевых рыб.
Кожные покровы земноводных Все земноводные имеют гладкую тонкую кожу, сравнительно легко проницаемую для жидкостей и газов. Строение кожи характерно для позвоночных животных: выделяется многослойный эпидермис и собственно кожа (кориум). Кожа богата кожными железами, выделяющими слизь. У некоторых слизь может быть ядовитой или облегчающей газообмен. Кожа является дополнительным органом газообмена и снабжена густой сетью капилляров. Роговые образования очень редки, также редки и окостенения кожи: у Brachycephalus ephippium и рогатой жабы Ceratophrys dorsata имеется костяная пластинка в коже спины, у безногих земноводных — чешуйки; у жаб иногда под старость отлагается известь в коже
Покров Наружный кожный покров современных пресмыкающихся в результате утолщения и ороговения образует чешуйки или щитки. У ящериц роговые чешуйки перекрывают друг друга, напоминая черепицу. У черепах сросшиеся щитки формируют сплошной прочный панцирь. Смена рогового покрова происходит путём полной или частичной линьки, которая у многих видов происходит несколько раз в год. Наряду с этим, древние рептилии могли также быть покрыты своеобразными перьями (являющимися по строению специализированной формой чешуи) или похожими на пух нитевидными образованиями (прогрессивные архозавры). Плотная и сухая кожа содержит пахучие железы. Слизистые железы отсутствуют — кожа рептилий сухая, характерный блеск ей придают гладкие чешуи. В наружной части внутреннего слоя кожи часто находятся специальные клетки — хроматофоры. В этих клетках секретируются пигменты: меланины и каротиноиды. Также в хроматофорах встречается способный отражать свет гуанин. Благодаря хроматофорам, некоторые пресмыкающиеся способны изменять окраску своего тела за сравнительно короткое время. Хамелеоны — наиболее известные представители с подобным свойством.