36. Покровы тела

Определения и обозначения

Покровы тела — наружные образования, отделяющие организм животного от окружающей среды и выполняющие защитные и другие функции. Ими могут быть кожа, хитиновый слой или раковина. Покров не просто закрывает тело: он помогает животному существовать в определённой среде.

Кожа — покров позвоночных животных, состоящий из эпидермиса, дермы и подкожной клетчатки. Эпидермис расположен снаружи, дерма содержит сосуды и нервы, а подкожная клетчатка соединяет кожу с тканями тела и может запасать жир. Такое строение позволяет коже выполнять сразу несколько задач.

Кожные железы — образования кожи, выделяющие слизь, пот, жир или другие вещества. Их секреты, то есть выделяемые вещества, могут увлажнять поверхность, защищать её или помогать охлаждать тело. Поэтому железы полезны не только для самой кожи, но и для всего организма.

Производные кожи — образования, возникающие из кожи и выполняющие защитную, двигательную или терморегуляторную функцию. К ним относятся, например, перья, волосы и когти. Такие образования помогают животным двигаться, сохранять тепло или защищаться, не заменяя собой всю кожу.

Как это устроено

Покровы возникли из наружного слоя клеток, который отделял тело животного от внешней среды. Сначала он обеспечивал прежде всего защиту, но условия жизни предъявляли новые требования: в воде нужно было сохранять обмен с окружающей средой, а на суше — уменьшать потерю влаги. Поэтому у разных групп животных наружные слои изменялись по-разному. Чем разнообразнее становились среда и образ жизни, тем больше функций могли выполнять покровы.

У позвоночных кожа состоит из нескольких слоёв, потому что одной тонкой оболочке трудно одновременно защищать, питать ткани и воспринимать сигналы. Эпидермис образует наружную границу тела и постоянно обновляется за счёт новых клеток. В дерме проходят кровеносные сосуды и нервы, а также находятся многие кожные железы; так кожа получает питание и реагирует на прикосновение и температуру. Подкожная клетчатка связывает кожу с телом, а её жировые запасы могут смягчать удары и уменьшать потерю тепла.

Кожные железы выделяют неодинаковые вещества, потому что животным нужны разные способы защиты и поддержания условий на поверхности тела. Слизь сохраняет влажность и может облегчать кожное дыхание, а жир делает поверхность менее проницаемой для воды. Пот, испаряясь, помогает некоторым животным охлаждаться. У отдельных видов выделения отпугивают врагов или мешают микробам размножаться, поэтому значение секрета зависит от его состава и образа жизни животного.

У животных встречаются разные образования, связанные с покровами. Раковина моллюска служит твёрдой наружной защитой, а хитиновый покров членистоногих поддерживает тело и защищает его. У позвоночных чешуя, перья, волосы и когти связаны с кожей и помогают защищаться, двигаться или сохранять тепло. Они выполняют разные задачи, поэтому нельзя считать, что все такие образования устроены одинаково или заменяют кожу целиком.

Покровы могут участвовать не только в защите: через них у некоторых животных происходит газообмен и выделение, а нервные окончания помогают воспринимать раздражения. Вклад покрова в каждую функцию зависит от его строения и условий жизни. Например, влажная поверхность нужна животному, которое дышит кожей, но на суше избыток испарения опасен. Изменения покровов помогают животным приспосабливаться к воде, почве и воздуху.

Покровы тела у разных групп животных

Сравнивайте группы по одной строке: так легче увидеть, какую задачу решает каждый покров и чем он отличается от других. Формулировки в таблице обобщённые, поэтому у отдельных видов могут быть особенности. Особенно полезно сопоставлять роль покрова со средой обитания и способом дыхания.

Разбор задач

Почему дождевой червь погибает при длительном высыхании кожи?

Чтобы ответить, нужно связать состояние наружной поверхности с тем, как червь получает кислород. Недостаточно сказать, что сухая кожа неудобна: важно проследить, что происходит с газообменом. Рассуждаем по шагам.

1. У дождевого червя газообмен происходит через поверхность тела, поэтому кислород должен пройти через покров.
2. Для такого обмена кожа должна оставаться влажной: во влажной плёнке газы могут растворяться и проникать к тканям.
3. При длительном высыхании поверхность теряет влагу, и поступление кислорода с удалением углекислого газа нарушается.
4. Если газообмен долго не обеспечивает потребности организма, червь погибает.

Ответ: дождевой червь может погибнуть от длительного высыхания, потому что сухая кожа мешает кожному дыханию и нормальному газообмену.

Сравните покровы речного рака и рыбы: назовите их основные части и объясните значение каждого покрова.

Сначала определяем, к каким группам относятся животные: рак — членистоногое, а рыба — позвоночное. Поэтому у них разные основные покровы, даже если оба помогают защищать тело. Затем связываем устройство каждого покрова с его задачами.

1. У речного рака снаружи находится хитиновый покров. Он поддерживает тело и защищает его, но не растёт непрерывно вместе с животным.
2. Рак увеличивается в размерах после линьки, когда сбрасывает старый покров и образует новый. Пока новый слой не затвердел, животное особенно уязвимо.
3. У рыбы основной покров — кожа, состоящая из нескольких слоёв. На ней расположена чешуя, которая помогает защищать тело; слизь на поверхности уменьшает трение о воду и затрудняет прикрепление некоторых организмов.
4. Сравнивая животных, не называем чешую всей кожей: это образование на поверхности кожи, а хитиновый покров рака относится к наружному покрову членистоногих.

Ответ: рак защищён твёрдым хитиновым покровом, который приходится сбрасывать при росте; у рыбы кожу снаружи покрывают чешуя и слизь, помогающие защищать тело и двигаться в воде.

Почему у наземных позвоночных кожа обычно защищена от высыхания сильнее, чем у водных животных, и какие производные кожи помогают им жить на суше?

В этой задаче важно сравнить не только строение, но и условия среды. На суше организм постоянно может терять воду через поверхность тела, тогда как в воде риск высыхания значительно меньше. Из этого следует, что наземным животным выгодны покровы, уменьшающие испарение.

1. Вспоминаем условие жизни на суше: вода может испаряться с поверхности тела, и животное рискует обезводиться.
2. Плотный наружный слой и кожные выделения, например жир, помогают уменьшать потерю влаги и защищать кожу.
3. Рассматриваем производные кожи: волосы и перья удерживают слой воздуха и помогают сохранять тепло, а когти помогают передвигаться и защищаться.
4. Делаем вывод, что особенности покрова и его производных дают преимущество именно в наземной среде, но набор приспособлений различается у разных животных.

Ответ: наземным позвоночным важно ограничивать испарение воды, поэтому их кожа обычно лучше защищена от высыхания. Волосы и перья помогают сохранять тепло, а когти поддерживают движение и защиту.

Типичные ошибки

Ошибка: считать кожей только наружный слой. Так думают, потому что именно эпидермис виден снаружи, но кожа включает также дерму и подкожную клетчатку. Проверь себя: можешь ли ты назвать роль каждого слоя, а не только внешнего?

Ошибка: путать покров и его производные. Чешуя, перья и волосы связаны с кожей, но это не всегда сам покров; раковина моллюска также является наружной защитой, а не кожей позвоночного. Чтобы проверить себя, спроси, что служит основой покрова, а что образовалось на нём или связано с ним.

Ошибка: приписывать покрову только защитную функцию. Это легко сделать, потому что защита заметна сразу, но покров может участвовать в дыхании, выделении, восприятии раздражений и терморегуляции. Проверка простая: назови хотя бы одну функцию, связанную с газообменом, и одну — с работой желез.

Ошибка: считать, что любой наружный покров постоянно растёт вместе с животным. У членистоногих твёрдый хитиновый слой не увеличивается непрерывно, поэтому им нужна линька, тогда как кожа позвоночных обновляется иначе. Проверь себя: вспомни, сбрасывает ли животное старый покров целиком или обновляет его постепенно.

Связь с другими темами

Для понимания покровов пригодятся знания о клетке, тканях и эпителиальной ткани, которая образует наружные слои. Тема связана со средами обитания: сравнивая воду, почву и сушу, можно объяснить, почему покровы устроены неодинаково. Позже эти знания помогут изучать классы позвоночных, дыхание, выделение и терморегуляцию. Они также важны для понимания того, как животные приспосабливались к условиям среды в ходе эволюции.

Что запомнить

• Покровы тела отделяют организм от внешней среды.
• Покровы выполняют защитную, дыхательную, выделительную и рецепторную функции.
• Кожа позвоночных включает эпидермис, дерму и подкожную клетчатку.
• Кожные железы выделяют вещества, помогающие сохранять влажность, защищаться и поддерживать постоянство внутренней среды.
• Раковина и хитиновый покров защищают тело беспозвоночных.
• Чешуя, перья, волосы, когти и другие образования являются производными кожи.
• Строение покровов связано со средой обитания и образом жизни животного.