45. Системы органов пресмыкающихся

Определения и обозначения

Клоака — общий отдел пищеварительной, выделительной и половой систем, через который наружу выводятся продукты их деятельности. Иными словами, это конечная полость, куда открываются несколько органов. Она позволяет объединить вывод продуктов разных систем через одно отверстие.

Двойное кровообращение — движение крови по двум замкнутым кругам: большому и малому. Малый круг проходит через лёгкие, а большой доставляет кровь ко всем органам и возвращает её к сердцу. Такое устройство помогает отдельно направлять кровь к органам дыхания и тканям тела.

Лёгочное дыхание — газообмен, происходящий в лёгких при поступлении воздуха через дыхательные пути. В лёгких кровь получает кислород и отдаёт углекислый газ. Для пресмыкающихся это основной способ дыхания, потому что их кожа защищена плотными роговыми покровами.

Внутреннее оплодотворение — слияние половых клеток внутри организма самки. Оплодотворение происходит до откладывания яйца и не требует внешней воды. Поэтому потомство может развиваться в наземной среде, если яйцо защищено оболочками.

Как это устроено

Кожа пресмыкающихся сухая и покрыта роговыми чешуями или щитками. Роговой слой почти не пропускает воду, поэтому животное меньше теряет её при испарении и может жить в сухих местах. Но одновременно он препятствует прохождению газов, поэтому кожное дыхание почти невозможно.

Дыхательная система включает дыхательные пути и ячеистые лёгкие, внутренняя поверхность которых разделена перегородками на многочисленные камеры. Такое строение увеличивает площадь газообмена по сравнению с более простыми лёгкими земноводных. Воздух входит и выходит благодаря движениям грудной клетки: при её расширении воздух втягивается, а при сжатии выталкивается.

У большинства пресмыкающихся сердце состоит из двух предсердий и одного желудочка с неполной перегородкой. Перегородка уменьшает смешивание артериальной и венозной крови, но не разделяет их полностью, поэтому снабжение тканей кислородом менее эффективно, чем у птиц и млекопитающих. У крокодилов желудочек разделён полностью, и сердце имеет четыре камеры.

Пищеварительная система перерабатывает пищу, а её конечный отдел открывается в клоаку. В клоаку также поступают продукты выделительной и половой систем, поэтому она служит общим выходом организма. Почки выводят главным образом мочевую кислоту: для её удаления требуется мало воды, что особенно полезно в сухой среде.

Внутреннее оплодотворение защищает половые клетки от высыхания и делает размножение независимым от водоёма. Амниотическое яйцо содержит оболочки, запас питательных веществ и жидкость, окружающую зародыш, поэтому он развивается на суше. После вылупления или рождения молодое животное в основном похоже на взрослое и не проходит личиночную стадию: это называют прямым развитием.

Системы органов пресмыкающихся и их особенности

В таблице удобно сначала найти систему органов, затем посмотреть её основные части и функцию. Последний столбец показывает, какое значение имеет строение именно для жизни на суше. Сравнивая строки, можно увидеть, что разные системы работают согласованно: кожа сохраняет воду, лёгкие обеспечивают газообмен, а размножение не зависит от водоёма.

Разбор задач

Задача 1. Объясните, почему пресмыкающиеся не могут дышать кожей так же эффективно, как земноводные. Нужно связать особенности покровов с обменом газов и потерей воды, а не просто назвать различие между группами.

1. Установим свойство кожи пресмыкающихся: она сухая и покрыта роговыми чешуями.
2. Определим его значение: плотный покров уменьшает испарение воды, но мешает кислороду и углекислому газу проходить через кожу.
3. Сделаем вывод: газообмен переносится в лёгкие, поэтому кожное дыхание почти не работает.

Ответ: пресмыкающиеся не дышат кожей эффективно, потому что роговые покровы защищают их от высыхания и одновременно препятствуют газообмену. Основным органом дыхания служат ячеистые лёгкие.

Задача 2. Сравните кровообращение ящерицы и крокодила: назовите камеры сердца и укажите, где сильнее разделены артериальная и венозная кровь. Сначала нужно определить строение сердца каждого животного, затем связать его с разделением потоков крови.

1. У ящерицы два предсердия и желудочек с неполной перегородкой.
2. У крокодила два предсердия и два полностью разделённых желудочка.
3. Следовательно, у крокодила артериальная и венозная кровь разделены сильнее.

Ответ: сердце ящерицы трёхкамерное и допускает частичное смешивание крови. Сердце крокодила четырёхкамерное, поэтому разделение крови в нём полнее.

Задача 3. Объясните, почему выделение мочевой кислоты и размножение с помощью амниотического яйца помогают пресмыкающимся жить вдали от воды. В ответе нужно показать значение обеих особенностей для сохранения воды и развития зародыша.

1. Мочевая кислота выводится в густом виде и требует мало воды, поэтому организм теряет её меньше.
2. Амниотическое яйцо защищает зародыш оболочками и содержит запас веществ и жидкости.
3. Значит, взрослое животное экономит воду, а зародыш может развиваться на суше.

Ответ: выделение мочевой кислоты уменьшает водопотери, а амниотическое яйцо не даёт зародышу высохнуть и обеспечивает его питанием. Вместе эти признаки делают размножение и жизнь пресмыкающихся менее зависимыми от водоёмов.

Типичные ошибки

Ошибка 1: называть сердце большинства пресмыкающихся полностью четырёхкамерным. Так думают из-за двух предсердий, но у ящерицы и большинства других видов желудочек имеет неполную перегородку. Проверьте себя: назовите отдельно предсердия и желудочек, а исключением вспомните крокодила.

Ошибка 2: считать, что пресмыкающиеся дышат кожей. Сухие чешуи уменьшают испарение, однако почти не пропускают дыхательные газы, поэтому газообмен идёт в лёгких. Проверка простая: основной орган дыхания этой группы — ячеистые лёгкие.

Ошибка 3: считать клоаку отдельным органом выделения. Клоака является общим конечным отделом пищеварительной, выделительной и половой систем, а не только местом выхода мочи. Чтобы не ошибиться, перечислите все три системы, которые с ней связаны.

Ошибка 4: говорить, что пресмыкающиеся откладывают икру и проходят личиночную стадию. Для них характерны внутреннее оплодотворение, амниотическое яйцо и прямое развитие, поэтому молодая особь не превращается из водной личинки. Проверьте ответ по вопросу: требуется ли этому размножению внешняя вода?

Связь с другими темами

До изучения темы полезно знать признаки хордовых, строение органов земноводных и различия между артериальной и венозной кровью. Эти знания помогают понять, какие признаки пресмыкающиеся унаследовали, а какие приобрели для жизни на суше.

Сравнение пресмыкающихся с земноводными, птицами и млекопитающими показывает усложнение наземных позвоночных. Особенно хорошо это видно по коже, лёгким, сердцу и способам размножения.

Тема связана с эволюцией позвоночных и приспособлениями к наземной среде. Она также пригодится при изучении строения и работы органов человека, хотя у человека многие системы устроены иначе.

Что запомнить

• Тело пресмыкающихся покрыто сухой кожей с роговыми чешуями.
• Основной орган дыхания пресмыкающихся — ячеистые лёгкие.
• У большинства пресмыкающихся сердце трёхкамерное с неполной перегородкой в желудочке.
• У крокодилов сердце четырёхкамерное.
• Конечные отделы пищеварительной, выделительной и половой систем открываются в клоаку.
• Выделение мочевой кислоты уменьшает потерю воды.
• Внутреннее оплодотворение и амниотическое яйцо обеспечивают размножение на суше.