Вспомните, чем автотрофное питание организмов отличается от гетеротрофного. Рассмотрите рисунки 94-99. Выясните, какие органы растений и животных обеспечивают их питание.
Питание организмов складывается из поступления в их тело пищевых продуктов, которые перевариваются, всасываются и усваиваются клетками организма. Благодаря питанию организм получает органические соединения, используемые в качестве строительного материала и основного источника энергии. Составной частью питания животных служит пищеварение - процесс, при котором в организме происходит обработка пищи и ее превращение в доступные для усвоения питательные вещества.
Питание растений. Все зеленые растения питаются автотрофно благодаря фотосинтезу - образованию (синтезу) органического вещества из неорганических (воды и углекислого газа) на свету. Основной продукт фотосинтеза - глюкоза, превращается в сахарозу и крахмал, которые запасаются в различных органах растения, а также используются для роста, размножения, синтеза других органических веществ: жиров, белков, витаминов и гормонов.
Поступление необходимых для фотосинтеза воды и минеральных веществ у водных растений происходит через всю поверхность тела. У большинства наземных растений эту функцию выполняет корень. В его зоне всасывания находятся корневые волоски, которые значительно увеличивают площадь поверхности корня, через которую в растение поступает вода с растворенными в ней минеральными веществами (рис. 94). Поглощение воды обеспечивает корневое давление - сила, с которой корень способен всасывать воду из почвы. Вместе с водой через мембрану корневых волосков поступают и отдельные ионы минеральных веществ, которые также участвуют в фотосинтезе. Химические элементы минеральных веществ - азот, фосфор, сера, калий, магний, кальций и железо — жизненно необходимы растению.
Рис. 94. Строение корня в зоне всасывания: 1 — корневой волосок; 2 - клетки коры корня; 3 — сосуды древесины центрального цилиндра корня
Например, азот влияет на развитие стеблей и листьев растения, калий стимулирует рост корней, а фосфор обеспечивает цветение и плодоношение.
Рис. 95. Внутреннее строение листа: 1 — эпидермис; 2 — столбчатая ткань; 3 - губчатая ткань; 4 - межклетники; 5 - жилка (а - сосуды, б - ситовидные трубки, в - волокна); 6 — устьице
Необходимые для фотосинтеза свет и углекислый газ улавливают листья. Внешнее и внутреннее строение листа отражает выполняемую им функцию основного органа фотосинтеза (рис. 95). Углекислый газ поступает внутрь листа через устьица, а вода и минеральные вещества - по сосудам жилок. Органические вещества, образовавшиеся в процессе фотосинтеза в основной ткани листа - это пища растений. Она транспортируется по ситовидным трубкам луба жилок к другим органам и усваивается растительным организмом.
Таким образом, растения благодаря процессу фотосинтеза обеспечивают себя органическими веществами, т.е. питаются автотрофно (от греч. autos - сам, trophe - пища, питание).
Расщепление органических веществ (пищеварение) у большинства растений внутриклеточное и происходит влизосомах. Вместе с тем встречаются растения, произрастающие в условиях недостатка минеральных веществ, особенно азотных. Такие растения способны к захватыванию мелких животных и их перевариванию после разжижения их тел под действием пищеварительных соков, выделяемых листьями. Так, встречающаяся на торфяных болотах росянка (рис. 96) имеет ловчие листья, выделяющие сок, содержащий пищеварительные ферменты и органические кислоты, способные (вне клеток) переваривать мелких насекомых (комаров, мух, муравьев и др.).
Рис. 96. Насекомоядное растение — росянка
Питание и пищеварение у животных. Все животные питаются гетеротрофно (от греч. geteros - другой) готовыми органическими веществами, получаемыми с пищей. Способы добывания и поглощения пищи у них разнообразны, но путь превращения питательных веществ в доступную для усвоения форму сходен. Он состоит из процессов механической и химической обработки пищи, всасывания питательных веществ и переноса их в организме ко всем органам.
Одноклеточные животные, или простейшие, питаются мелкими пищевыми частицами, которые заглатывают в клетку целиком (фагоцитоз) и переваривают в пищеварительных вакуолях. Такое переваривание пищи называют внутриклеточным пищеварением. Например, инфузория-туфелька, питающаяся бактериями, имеет клеточные рот и глотку, на конце которой образуются пищеварительные вакуоли (рис. 97). Благодаря движению цитоплазмы пищеварительные вакуоли перемещаются по клетке, постепенно переваривая питательные вещества. Непереваренные остатки пищи выводятся у инфузории-туфельки наружу через особое отверстие - порошицу.
Рис. 97. Органеллы пищеварения инфузории- туфельки: 1 - клеточный рот; 2 — клеточная глотка; 3 - пищеварительные вакуоли; 4 — всасывания питательных веществ; 5 — порошица
У кишечнополостных пищеварение начинается в кишечной полости. Такое пищеварение называют полостным (внеклеточным) (рис. 98). Под действием пищеварительного сока, выделяемого в кишечную полость железистыми клетками, начинается полостное пищеварение. Движение жгутиков пищеварительно-мускульных клеток способствует передвижению пищи в кишечной полости и ее разделению на мелкие частицы. Затем эти частицы захватываются ложноножками пищеварительно-мускульных клеток, где происходит их окончательное переваривание. Таким образом, у пресноводной гидры полостное пищеварение сменяется внутриклеточным. Непереваренные остатки пищи удаляются наружу через ротовое отверстие.
Рис. 98. Органы и клетки, обеспечивающие питание и пищеварение у пресноводной гидры: 1 - кишечная полость; 2 — рот; 3 — стрекательные клетки; 4 - железистые клетки; 5 - пищеварительно-мускульные клетки
Пищеварительная система у остальных многоклеточных животных имеет единый план строения и устроена более сложно. Она имеет вид пищеварительной трубки с разной степенью специализации отделов. У большинства животных пищеварительная система представлена пищеварительным трактом и открывающимися в него пищеварительными железами.
В качестве примера вспомним строение пищеварительной системы человека (рис. 99). Она состоит из ротовой полости, глотки, пищевода, желудка, тонкого и толстого кишечника, переходящего в прямую кишку, заканчивающуюся анальным (заднепроходным) отверстием. В ротовую полость открываются протоки трех пар слюнных желез, а в тонкий кишечник - протоки печени с желчным пузырем и поджелудочной железы.
Рис. 99. Пищеварительная система человека: 1 — ротовая полость; 2 - слюнные железы; 3 — глотка; 4 — пищевод; 5 — желудок; 6 - тонкий кишечник; 7 — печень; 8 — желчный пузырь; 9 — поджелудочная железа; 10 - аппендикс; 11 — толстая кишка; 12 — прямая кишка
Внутриполостное пищеварение, начинающееся в ротовой полости, продолжается в желудке и тонком кишечнике, в котором затем сменяется пристеночным. Пристеночное пищеварение протекает на поверхности кишечных ворсинок - выростов слизистой оболочки тонкого кишечника, выстилающих его внутреннюю поверхность и значительно увеличивающих площадь контакта с пищевыми частицами. После пристеночного пищеварения, через мембрану кишечных ворсинок начинается всасывание питательных веществ. Продукты расщепления углеводов (в основном глюкоза) и белков (аминокислоты, простые пептиды) всасываются в кровь, а жиров - в лимфу. В ходе всасывания большую роль играют физические процессы, такие, как диффузия, фильтрация и осмос. Всасывание является также результатом активной деятельности эпителиальных клеток слизистой оболочки тонкого кишечника. В толстом кишечнике непереваренные остатки пищи расщепляются бактериями - симбиотическими обитателями кишечника, образующими его микрофлору. После расщепления из непереваренных остатков пищи всасывается вода и формируются каловые массы, удаляющиеся наружу через анальное отверстие.
Питание организмов: автотрофное и гетеротрофное; фотосинтез, пищеварение: внутриклеточное, полостное (внеклеточное), пристеночное; пищеварительные вакуоли; кишечная полость; пищеварительная трубка, пищеварительный тракт, пищеварительные железы.
1. Дайте определение процессам питания и пищеварения организмов.
2. Какую роль для растения играют процессы поглощения корнем воды с растворенными в ней минеральными веществами и усвоение листьями из атмосферы углекислого газа? 3. В чем различие автотрофного и гетеротрофного питания? 4. Каким образом осуществляется питание и пищеварение у одноклеточных животных? 5. Из каких отделов состоит пищеварительная система человека? 6. Какова роль пищеварительных желез в пищеварении? 7. Охарактеризуйте процессы, происходящие в разных отделах пищеварительной системы человека.
Используя муляж торса человека, выясните расположение органов пищеварения в теле человека. Охарактеризуйте функции органов пищеварительного тракта. Заполните таблицу (в тетради).
Пищеварительная система человека
