• Органы высших растений. Как вы помните, органы высших растений подразделяют на вегетативные и репродуктивные (рис. 43.1). Вегетативные органы (побег и корень) выполняют функции обеспечения различных процессов жизнедеятельности: питания, выделения продуктов обмена, газообмена и т. п. Однако они не образуют специализированных клеток, которые обеспечивали бы половое или бесполое размножение. Растение часто способно размножаться за счет вегетативных органов или их видоизменений, то есть многоклеточных образований. Например, с помощью видоизмененных побегов, таких как усы, клубни, луковицы, корневища.

Рис. 43.1. Органы растения: А - вегетативные: 1 - корни; 2 - побег; Б - репродуктивный: цветок — орган, обеспечивающий семенное размножение: 1 - пестик; 2 - тычинки

Рис. 43.2. Репродуктивные органы, которые обеспечивают половое размножение высших споровых растений: А - мужские половые органы (антеридии), в которых образуются сперматозоиды (1); Б - женский половой орган с яйцеклеткой (архегоний) (2)

Подземный вегетативный орган высших растений имеет название корень. Он обычно расположен в почве и закрепляет растение в ней, обеспечивает поглощение растворов питательных веществ и транспортирует их к надземным частям. У мхов корень отсутствует, а его функцию выполняют ризоиды - нитчатые выросты, образованные последовательным рядом клеток. Надземный орган высших растений побег состоит из осевой части (стебель) и боковых (листьев). Видоизменения побегов могут размещаться под землей: корневища, стеблевые клубни, луковицы, клубнелуковицы. Стебель обеспечивает связи между разными частями растения, он образует почки, из которых развиваются новые побеги. Основными же функциями листьев являются фотосинтез, дыхание и испарение воды.

У растений одни репродуктивные органы обеспечивают бесполое размножение (с помощью спор), другие (генеративные) - половое. Генеративные органы высших споровых растений (мхов, папоротников, хвощей и плаунов) (рис. 43.2) образуются на особях полового поколения - гаметофитах. У одних растений мужские и женские половые органы размещены на одной особи (однодомные виды, например щитник мужской), у других - на разных (двудомные виды, например кукушкин лен).

После слияния мужской и женской половых клеток образуется зигота. Из нее развивается особь бесполого поколения (спорофит). На спорофите развиваются органы бесполого размножения — спорангии, которые часто собраны в группы (спороносные колоски и др.). В спорангиях образуются споры. Из споры развивается особь полового поколения (гаметофит). Таким образом, этим растениям присущ сложный жизненный цикл с чередованием полового и бесполого поколений. У мхов спорофит образуется на зеленом гаметофите.

Если у высших споровых растений оба поколения хорошо развиты (у мхов преобладает половое поколение, у папоротников, плаунов и хвощей - бесполое), то у семенных растений (голосеменных и покрытосеменных) половое поколение (гаметофит) значительно редуцировано. Мужской гаметофит представлен клетками пыльцевого зерна (как вы помните, у цветковых растений перед оплодотворением это вегетативная клетка и два спермия), а женский - семью клетками зародышевого мешка (вместе с яйцеклеткой и центральной клеткой, из которой развивается запасающая зародышевая ткань эндосперм). У голосеменных растений мужские и женские половые органы собраны на видоизмененных генеративных побегах — шишках. Генеративные органы покрытосеменных растений — это цветки. Они содержат пестики и тычинки, где формируются соответственно женские и мужские гаметы (рис. 43.1). Из различных частей цветков после оплодотворения формируются другие типы генеративных органов - семена и плоды.

• Органы и системы органов, присущие многоклеточным животным. Кожа образует покровы тела, защищающие организм от вредных внешних влияний (рис. 43.3). Она также часто участвует в газообмене (например, голая влажная кожа лягушек). Основой кожи является однослойный (у большинства беспозвоночных животных) или многослойный (у большинства хордовых) эпителий, под которым может располагаться соединительная ткань. В коже может находиться много разных желез и отдельных секреторных клеток. Например, у млекопитающих — это потовые (выполняют терморегуляционную и экскреторную функции), сальные (смазывают поверхность тела), молочные (у самок служат для вскармливания детенышей), пахучие (для отпугивания врагов или привлечения особей противоположного пола) железы и секреторные клетки. Функцию защиты от врагов осуществляют железистые клетки, размещенные в коже многих земноводных (некоторые саламандры, лягушки, жабы). Они выделяют ядовитые вещества.

Снаружи кожа часто покрыта защитным слоем — кутикулой. Ее выделяют клетки покровного эпителия. Кутикула членистоногих и круглых червей одновременно служит наружным скелетом и защищает тело от неблагоприятных влияний окружающей среды. Поскольку кутикула не растягивается, то эти животные растут благодаря линькам: старый плотный покров сбрасывается и, пока не затвердеет новый, размеры животного быстро увеличиваются.

Скелет и прикрепленные к нему мышцы составляют опорно-двигательную систему, благодаря которой тело поддерживается в определенном положении, осуществляются движения отдельных его частей и перемещение в пространстве. У членистоногих есть наружный скелет из кутикулы, в состав которой входит полисахарид хитин. Он окружает тело со всех сторон, а мышцы прикрепляются к нему изнутри (рис. 43.4, А). Наружный скелет надежно защищает тело животного снаружи, но, в отличие от внутреннего скелета, ограничивает его размеры. У позвоночных животных и человека скелет внутренний, то есть расположен внутри тела. К нему крепятся скелетные мышцы (рис. 43.4, Б).

Рис. 43.3. Кожа млекопитающих: 1 - рецепторы; 2 - волоски; 3 - эпидермис (многослойный покровный эпителий); 4 - дерма, или собственно кожа

Рис. 43.4. І. Скелет животных: А - наружный скелет членистоногих образован кутикулой; Б - внутренний скелет млекопитающих состоит из костей и хрящевой ткани. II. Мускулатура конечностей членистоногих (В) и млекопитающих (Г)

У кольчатых червей и некоторых других животных, лишенных твердого скелета, тело покрыто кожно-мускульным мешком, состоящим из эпителия и нескольких сплошных слоев мышц. При сокращении они действуют как антагонисты: например, сокращения продольных мышц укорачивают, а кольцевых - вытягивают тело.

Механические и химические превращения веществ в составе еды, всасывание продуктов пищеварения в кровь и лимфу, выведение наружу непереваренных остатков (дефекацию) обеспечивают органы пищеварительной системы (рис. 43.5). У кишечнополостных и плоских червей анальное отверстие отсутствует, и непереваренные твердые частицы пищи удаляются через ротовое отверстие. Такой тип кишечника называют замкнутым. У круглых и кольчатых червей, моллюсков, членистоногих, позвоночных животных кишечник сквозной - он оканчивается анальным отверстием или отверстием клоаки (рис. 43.5). Появление сквозного кишечника способствовало интенсификации обмена веществ, ведь одновременно с выведением непереваренных остатков поглощаются новые порции еды.

Рис. 43.5. Пищеварительная система животных: А - замкнутая кишечная полость гидры; Б - сквозной кишечник круглого (1), кольчатого (2) червей и позвоночных животных (3); В - пищеварительная система человека: 1 - слюнные железы; 2 - глотка; 3 - пищевод; 4 - печень; 5 - желудок; 6 - поджелудочная железа; 7 - тонкий кишечник; 8 - толстый кишечник; 9 - прямая кишка

Отдельные железистые клетки и пищеварительные железы (слюнные, поджелудочная и др.) продуцируют пищеварительные ферменты, расщепляющие питательные вещества (высокомолекулярные органические соединения) на их составляющие (аминокислоты, моносахариды, глицерин и жирные кислоты, нуклеотиды), а также соединения, эмульгирующие жиры, то есть облегчающие воздействие соответствующих пищеварительных ферментов (например, желчь - секрет клеток печени позвоночных животных). У многих животных (хищные клещи, пауки, личинки мух и др.) известно так называемое внешнее, или внекишечное, пищеварение. Эти животные вводят пищеварительные ферменты в составе пищеварительных соков в находящуюся вне организма питательную среду, а спустя некоторое время всасывают жидкие частично переваренные продукты.

Дыхательная система обеспечивает поступление кислорода в организм и выведение из него углекислого газа, образовавшегося в процессе окисления различных соединений (рис. 43.6). С помощью трахей или легких животные поглощают атмосферный кислород, чередуя вдыхание и выдыхание воздуха (рис. 43.7). Водные животные дышат растворенным в воде кислородом через жабры - выросты тела с проницаемыми для водных растворов покровами. В жабрах часто разветвляются сосуды, в которых циркулирует кровь или другая жидкость.

Рис. 43.6. Разные варианты газообмена: А - у одноклеточных организмов через оболочку клеток; Б - у амфибий, кольчатых червей - через кожу; В - у иглокожих (морские звезды, морские ежи) через выросты кожи - кожные жабры; Г - органы дыхания насекомых - трахеи, в которые воздух заходит через дыхальца; Д - жабры рыб позволяют дышать им кислородом, растворенным в воде; Е - у наземных позвоночных животных газообмен происходит через стенки альвеол легких

Рис. 43.7. I. Циркуляция воды через жабры рыб. II. Легкие земноводных имеют ячеистое строение, дифференцированных дыхательных путей нет. III. Дыхательная система человека включает дифференцированные дыхательные пути: 1 - носовая полость; 2 - носоглотка; 3 - гортань; 4 - трахея; 5 - бронхи и губчатые легкие, бронхи в губчатых легких разветвляются на мелкие канальцы (6), заканчивающиеся альвеолами (7)

Кровеносная и лимфатическая системы служат для транспорта питательных веществ, продуктов обмена, кислорода и углекислого газа, биологически активных веществ. Они участвуют в защитных реакциях против паразитов, ядов и т. п. и поддержании постоянства физикохимических и физиологических показателей внутренней среды (гомеостаза) при изменениях окружающей среды.

У позвоночных животных и человека кровеносная система замкнутая, то есть кровь движется по сосудам и не попадает в полость тела (рис. 43.8). У них есть сердце - полый мышечный орган, который периодически сокращается и обеспечивает движение крови по системе кровеносных сосудов. Сосуды, несущие кровь от сердца, называются артерии, а поставляющие кровь к нему — вены. Артерии и вены соединены сосудами малого диаметра - капиллярами. В капиллярах артериальная кровь отдает кислород, преобразуясь в венозную. Часть плазмы крови через стенки капилляров попадает в полость тела, преобразуясь в тканевую (межклеточную) жидкость. Она поставляет кислород и питательные вещества, полученные из крови, во все клетки и органы, забирая от них продукты обмена. Затем тканевая жидкость через стенки лимфатических капилляров попадает внутрь них, формируя лимфу. По системе лимфатических сосудов лимфа возвращается в большие вены кровеносной системы. У кольчатых червей кровеносная система также замкнута, однако сердце отсутствует, а направленное движение крови происходит благодаря ритмичным сокращениям мышц стенок определенных кровеносных сосудов.

Рис. 43.8. I. Циркуляционные системы беспозвоночных животных: А - плоские черви лишены кровеносной системы, транспорт газов производит межклеточная жидкость; Б - членистоногие имеют незамкнутую кровеносную систему, состоящую из сердца (1) и артерий (2); В - у кольчатых червей кровеносная система замкнутая, но сердца нет; (3) - кровеносные сосуды). II. Разные варианты строения замкнутой кровеносной системы позвоночных животных (вспомните особенности их строения)

У животных с незамкнутой кровеносной системой (моллюски, членистоногие) капилляры отсутствуют, то есть кровь из артерий попадает в полость тела. Там она смешивается с полостной жидкостью. Полость тела представляет собой промежутки между внутренними органами, в которых циркулирует межклеточная жидкость. Функции этой жидкости подобны функциям кровеносной и лимфатической систем. Существуют разные типы полости тела: первичная, вторичная и смешанная. Первичная полость не имеет собственных стенок и представляет собой промежутки между внутренними органами (например, у круглых червей). В отличии от первичной, вторичная полость имеет собственную эпителиальную выстилку, отделяющую ее от внутренних тканей и органов (кольчатые черви, моллюски, хордовые, человек).

У человека и млекопитающих полость тела включает грудную и брюшную части, разделенные плоской мышцей - диафрагмой. В полости черепа содержится головной мозг, в полости позвоночного канала - спинной.

У членистоногих развита смешанная полость тела. У этих животных во время зародышевого развития закладывается вторичная полость, но ее выстилка впоследствии разрушается и остатки первичной полости сливаются с вторичной.

Выделительная система обеспечивает выведение из организма (экскрецию) конечных продуктов обмена веществ. У разных групп животных существуют разные типы органов выделения (рис. 43.9).

Рис. 43.9. I. Выделительная система плоских (А) и кольчатых (Б) червей (1 - протонефридии плоских червей; 2 - метанефридии кольчатых). II. Выделительная система членистоногих представлена мальпигиевыми сосудами (3). III. Выделительная система человека: В - план строения: 1 - почки; 2 - мочеточники; 3 - мочевой пузырь; 4 - мочеиспускательный канал; Г - почка в разрезе, показаны почечные канальцы, в состав которых входят структурные единицы почек - нефроны (6). Д - почечная пирамидка (5) с нефронами (6)

У плоских и кольчатых червей, ланцетников выделительные органы - это разные варианты выделительных трубочек - нефридиев, у ракообразных - зеленые железы, у насекомых и паукообразных - мальпигиевы сосуды, у моллюсков и позвоночных животных - почки. Все эти органы невзирая на значительные отличия в строении, действуют по одной схеме:

- жидкость крови или полостной жидкости через однослойный эпителий попадает в просвет начала выводного канала (первичная моча);

- при протекании первичной мочи по каналу через его стенки в организм возвращается большая часть воды, сахара и другие необходимые ему вещества (процесс обратного всасывания);

- концентрированная вторичная моча выводится наружу через мочеиспускательный канал.

Выделительная система, кроме выведения конечных продуктов обмена веществ, часто участвует в процессах регуляции концентрации солей в организме. От этого зависит осмотическое давление в клетках (вспомните, что такое осмотическое давление). Способность регулировать осмотическое давление важна для обитателей водоемов, содержание солей в которых периодически изменяется. Представьте себе: рачок артемия может обитать в разных водоемах - от почти пресных до тех, концентрация солей в которых составляет до 300 %о (1 промилле равняется концентрации 1 г солей, растворенных в 1 л воды).

Нервная система и железы внутренней секреции обеспечивают регуляцию жизненных функций организма, его функционирование как целостной биологической системы, реакции на разнообразные раздражители внешней и внутренней среды. Известно несколько типов нервной системы (рис. 43.10). У кишечнополостных полипов она состоит из разбросанных по телу нейронов, соединенных своими отростками. Нервные узлы у этих животных отсутствуют (диффузная нервная система).

Рис. 43.10. I. Нервная система: А - лестничного типа плоских червей; Б - разбросанно-узлового типа моллюсков; В, Г - цепочечного типа членистоногих. II. Разные варианты строения нервной системы трубчатого типа хордовых животных (вспомните особенности их строения)

У плоских червей в передней части тела размещен парный нервный узел - головной мозг. От него отходят парные продольные стволы, соединенные поперечными нервами (нервная система лестничного типа). Следовательно, у плоских червей есть разделение нервной системы на центральную (головной мозг и продольные нервные стволы) и периферическую (нервные окончания, которые от них отходят) части.

У моллюсков нервные узлы могут находиться в разных частях тела, они соединяются с помощью нервных стволов (нервная система разбросанно-узлового типа). У видов, которым присущ активный образ жизни (брюхоногие, головоногие моллюски), большинство нервных узлов входит в состав головного мозга.

У кольчатых червей и членистоногих центральная часть нервной системы включает головной мозг и брюшную нервную цепочку, состоящую из пары сближенных нервных стволов (проходят вдоль брюшной стороны тела). Эти стволы, как и нервные узлы, могут срастаться между собой.

Рис. 43.11. I. Органы вкуса: А - язык человека имеет особые рецепторы - вкусовые сосочки, способные воспринимать разные типы вкуса; Б - вкусовой сосочек в разрезе (1 - вкусовая луковица); В - у мух вкусовые рецепторы расположены на лапках ног (2 - рецепторные клетки, 3 - чувствительный волос). II. Органы зрения — глаза: Г - сложные глаза насекомых состоят из совокупности простых глазков - фасеток; Д - глаз головоногих моллюсков имеет строение, подобное строению глаз позвоночных животных (Е). III. Строение органа слуха человека: наружное ухо начинается наружным слуховым проходом (1), барабанная перепонка (2) отделяет наружное ухо от среднего, где находятся слуховые косточки (3). Внутреннее ухо - это улитка (4), от которой отходит слуховой нерв (5)

У хордовых животных центральная часть нервной системы имеет вид трубки, расположенной на спинной стороне тела. У ланцетника передний конец этой трубки лишь немного расширен, а у позвоночных животных центральная нервная система разделена на расширенный головной и удлиненный спинной мозг. У позвоночных головной мозг состоит из пяти отделов (вспомните, каких).

Органы чувств обеспечивают связь организма с окружающей средой, восприятие раздражителей внешней и внутренней среды. Проще всего органы чувств устроены у кишечнополостных. У полипов раздражители окружающей среды воспринимают исключительно рецепторные клетки, а у медуз есть многоклеточные органы восприятия света (глазки) и равновесия. Глазки позволяют медузам распознавать степень освещенности, а органы равновесия - контролировать положение тела в пространстве. Кроме того, органы равновесия способны воспринимать колебания воды перед штормом, они служат сигналом для удаления медуз от берегов. У других многоклеточных животных есть органы зрения, слуха, обоняния, осязания и т. п. (рис. 43.11).

Половая система состоит из органов, которые обеспечивают половое размножение, а в некоторых случаях - начальные этапы развития потомства. Органы мужской половой системы - это в первую очередь половые железы - семенники, в которых образуются мужские половые клетки, а также система протоков, которыми они выводятся из организма. В состав органов женской половой системы обязательно входят половые железы — яичники, где формируются яйцеклетки, а также система выводящих путей. У многих животных (например, у большинства плоских червей) есть особенные железы - желточники, в которых образуются желточные клетки с запасом питательных веществ для зародыша, а также семяприемники (например, у дождевых червей), где накапливаются мужские половые клетки, полученные при спаривании.

У большинства животных в теле одних особей образуются сперматозоиды (самцы), а других - яйцеклетки (самки). Таких животных называют раздельнополыми (млекопитающие, птицы, пресмыкающиеся, земноводные, хрящевые рыбы, большинство костных рыб, членистоногих и т. п.). Но есть и животные, у которых в одном организме образуются как мужские, так и женские половые клетки (малощетинковые черви, пиявки, большинство плоских червей и т. п.). Таких животных называют гермафродитами.

Ключевые термины и понятия. Раздельнополые животные, гермафродиты.

Кратко о главном

• Органы высших растений подразделяют на вегетативные (побег и корень) и репродуктивные. Половые органы высших споровых растений образуются на особях полового поколения - гаметофитах. Из зиготы развиваются особи бесполого поколения (спорофиты), обеспечивающие размножение спорами. У голосеменных мужские и женские половые органы собраны на видоизмененных генеративных побегах - шишках. Генеративные органы покрытосеменных растений - это цветки. Из разных частей цветков после оплодотворения формируются другие генеративные органы - семена и плоды.
• У животных существуют органы, которые образуют покровы, опорно-двигательную, пищеварительную, выделительную, кровеносную, дыхательную, нервную и половую системы. Органы чувств обеспечивают связь организма с окружающей средой, восприятие раздражителей внешней и внутренней среды. Среди животных известны раздельнополые и гермафродитные виды.

Вопросы для самоконтроля

1. Каковы функции побега и корня? 2. Какие органы растений относятся к репродуктивным? Что такое цветок, семя и плод? 3. Что такое гаметофит и спорофит? Каковы их функции? 4. Что представляют собой покровы тела многоклеточных животных? 5. Из чего состоит опорно-двигательная система разных многоклеточных животных? Каковы ее функции? 6. Каковы основные типы пищеварительных систем многоклеточных животных и как они функционируют? 7. Какие органы дыхания встречаются у животных? 8. Какие типы кровеносных систем есть у животных? Какие функции выполняет кровеносная система? 9. Каковы функции органов дыхания? 10. Какое значение для существования организма имеют нервная система и органы чувств?

Подумайте

Почему заполненную жидкостью полость тела круглых и кольчатых червей иногда называют гидроскелетом?