- Elementy układu wydalniczego kręgowców
- Budowa układu wydalniczego kręgowców
- Czynność układu wydalniczego kręgowców
- Typy układów wydalniczych u bezkręgowców
Elementy układu wydalniczego kręgowców
Układ wydalniczy kręgowców ma na ogół ten sam typ budowy, a różnice dotyczą zaledwie poszczególnych elementów tego układu jak również produktami przemiany materii. Do układu wydalniczego kręgowców należą następujące takie elementy jak: drogi odprowadzające krew (tj. tętnica doprowadzająca i żyła odprowadzająca), najczęściej dwie nerki, moczowody, pęcherz moczowy (brak u ptaków) oraz cewka moczowa.
Nerka jest niezwykle istotnym narządem w układzie wydalniczym. Źródło: shutterstock
Budowa układu wydalniczego kręgowców
Nerki wchodzą w skład układu wydalniczego wszystkich kręgowców. Ich funkcją jest filtracja krwi, która polega na usuwaniu z krwiobiegu zbędnych oraz szkodliwych substancji. Narząd ten składa się z kory nerki, rdzenia nerki, piramidek nerkowych, kielichów nerkowych oraz miedniczki nerkowej. Kora nerkowa będąca jaśniejszą częścią nerki zbudowana jest z ciałek nerkowych oraz naczyń krwionośnych. Podczas gdy współtworzący nerkę rdzeń ma ciemniejszą barwę.Nerki wykazują dużą podatność na wady rozwojowe będące przyczyną zwykle poważnych dolegliwości. Stąd często niezbędnym staje się leczenie operacyjne. Do tych wad zaliczyć można: wady kształtu nerki (wystąpienie torbieli lub po prostu zmieniony kształt), wady położenia nerki (najczęściej jest to przemieszczenie nerki w okolice dolnej części miednicy), wady wielkości nerki (przerost lub niedorozwój narządu), zła liczba nerek (brak jednej czy nawet dwóch nerek lub wystąpienie dodatkowej).
Podstawową jednostką czynnościowo – strukturalną nerki jest nefron. Składa się on z ciałka nefronu (ciałko Malphiego), torebki nefronu (torebka Bowmana), ściany (nabłonek jednowarstwowy płaski) o wysokiej przepuszczalności wody i cząstek o drobnych rozmiarach, kłębuszka naczyniowego, kanalika nerkowego (zbudowanego z nabłonka jednowarstwowego sześciennego o zdolności do transportowania jonów i słabo przepuszczalnego dla mocznika) oraz pętli nefronu (pętla Henlego składająca się z dwóch ramion biegnących w różnym kierunku).
Układ wydalniczy ssaków składa się z pary nerek ostatecznych (właściwych), od każdej odchodzą moczowody odprowadzające mocz do pęcherza moczowego. Pęcherz moczowy pełni funkcję zbiornika dla moczu. Jest on wydalany z organizmu za pomocą cewki moczowej. U ptaków w skład układu wydalniczego wchodzą takie same elementy jakie występują u ssaków poza pęcherzem moczowym. Brak pęcherza moczowego u ptaków wynika z przystosowania do latania. Oznacza to, że ptaki posiadają dwie nerki typu ostatecznego, od których odchodzą moczowody łączące się bezpośrednio z kloaką, gdzie uchodzi zarówno układ rozrodczy jak i pokarmowy. Dochodzi tam również do resorpcji wody co powoduje, że mocz wydalany jest w postaci skrystalizowanego kwasu moczowego.
Gady również posiadają parę nerek ostatecznych składających się z kłębuszków nerkowych. Podobnie jak u ssaków mocz spływa z nerek moczowodami do pęcherza moczowego, a stamtąd do kloaki. Jednak organizmy te wydalają różne produkty co jest uzależnione przede wszystkim od środowiska w jakim poszczególne organizmy żyją. Gady lądowe wydalają kwas moczowy co pozwala oszczędzić wodę, natomiast gady wodne takie jak np. krokodyle wydalają amoniak, przy czym żółwie wodne wydalają zarówno mocznik jak i amoniak.
Układ wydalniczy płazów i ryb składa się z dwóch pranerek. U płazów mocz wyprowadzany jest moczowodami pierwotnymi do steku, którego uchyłek tworzy pęcherz moczowy, gdzie gromadzi się mocz. W tej gromadzie występują różne produkty, które są uzależnione od wieku osobniczego, tj. dorosłe osobniki wydalają mocznik, podczas gdy osobniki w stadium larwalnym amoniak. U ryb mocz wyprowadzany jest moczowodami do pęcherza moczowego gdzie jest on gromadzony. Następnie jest on wydalany przez otwór znajdujący się w okolicy odbytu. Ze względu na środowisko życia ryb, które nie muszą prowadzić oszczędnej gospodarki wodnej, produktem końcowym przemiany materii jest amoniak.
Schemat układu wydalniczego ssaków. Źródło: shutterstock
Czynność układu wydalniczego kręgowców
Nerki są narządem, który w największym stopniu wpływa na jakość pracy całego układu wydalniczego. Czynności nerek można scharakteryzować na trzy sposoby, a mianowicie jako czynność wydalnicza, regulacyjna oraz wewnątrz-wydzielnicza. Czynność wydalnicza polega na usuwaniu wraz z moczem ostatecznych produktów przemiany materii (mocznik, kwas moczowy, kreatynina) wraz z obcymi i niepotrzebnymi dla ustroju substancjami. Czynność regulacyjna zapewnia właściwą homeostazę ustroju, a w szczególności właściwą proporcję ilości płynów ustrojowych i ich składu oraz regulację ciśnienia osmotycznego. Ponadto umożliwia wchłanianie zwrotne zapobiegając wydalaniu niezbędnych dla organizmu substancji. Natomiast czynności wewnątrz-wydzielnicze polegają na wydzielaniu enzymu reniny aktywującego angiotensynę. Ponadto w nerkach działa wiele enzymów takich jak aldosteron, kalcytonina czy parathormon.Mocz powstaje w wyniku filtracji w nerkach, która działa za sprawą różnicy średnic tętniczek, tj. tętniczka doprowadzająca ma większą średnicę od tętniczki odprowadzającej. W kłębuszku naczyniowym przebywająca krew napiera na ściany naczyń włosowatych tworząc wysokie ciśnienie hydrostatyczne. Prowadzi to do przedostawania się krwi do światła torebki nefronu. Białka oraz krwinki pozostają w naczyniach włosowatych, natomiast resztę stanowi mocz pierwotny, który składa się z wody, mocznika, barwników i metabolitów, kwasów, jonów oraz soli mineralnych. Następnie mocz pierwotny przepływając przez kanalik nerkowy i otaczające go naczynia krwionośne traci wszystkie potrzebne organizmowi składniki takie jak: woda, aminokwasy, glukoza, sole mineralne czy kwasy organiczne i niektóre jony. Proces odzysku tych składników nosi nazwę obowiązkowej resorpcji zwrotnej. W dalszym etapie mocz już po pierwotnym odzysku niezbędnych dla organizmu substancji przepływa przez kanalik II rzędu, gdzie znowu odzyskiwana jest woda oraz sole mineralne co nosi nazwę resorpcji nadobowiązkowej. W tym etapie dochodzi również do uzdatniania moczu jonami wodorowymi co prowadzi do zakwaszenia moczu. Tak ukształtowany mocz ostateczny u zdrowego osobnika składa się wyłącznie z wody, jonów wodorowych oraz pochodnych leków. Spływa on z miedniczki nerkowej do moczowodu i dalej do pęcherza moczowego aby ostatecznie zostać wyprowadzonym z organizmu cewką moczową.
Końcowy etap wydalania moczu z pęcherza moczowego regulują mięśnie. Źródło: shutterstock
Typy układów wydalniczych u bezkręgowców
Układ wydalniczy bezkręgowców podobnie jak u kręgowców służący do wydalania zbędnych i szkodliwych produktów przemiany materii oraz do utrzymywania równowagi jonowej. W przypadku organizmów o prostszym planie budowy ciała takich jak pierwotniaki, gąbki czy parzydełkowce wydalanie zachodzi przez powłoki ciała (bez udziału wyspecjalizowanych narządów). Zwierzęta trójwarstwowe wydają produkty przemiany materii za pomocą wyspecjalizowanych komórek (nefrocytów) oraz narządów wydalniczych (o różnym stopniu złożoności). Natomiast zwierzęta posiadające wyżej zorganizowaną budowę ciała posiadają wykształcony układ wydalniczy.W przypadku strunowców biorąc pod uwagę organizację układu wydalniczego występują różnice w podtypach. Bezczaszkowce posiadają narządy wydalnicze w postaci protonefrydiów. W każdego osobnika zgrupowane są w około 100 par zespołów. Każdy takich zespół składa się ze ślepo zakończonego kanalika w kształcie litery L, do którego uchodzą pęczkami liczne komórki płomykowe (solenocyty). Za sprawą otoczenia naczyniami krwionośnymi produkty przemiany materii przenikają do komórek płomykowych. Następnie poprzez ruch wici wyprowadzane są do kanalików, których światło otworu znajduje się w jamie okołoskrzelowej. Stamtąd wraz z wodą usuwane są na zewnątrz. Z goła inaczej wygląda to u osłonic, które nie posiadają układu wydalniczego. Przez co zbędne produkty przemiany materii magazynowane są do końca życia osobniczego w komórkach pochodzenia mezenchymatycznego lub gromadzone w inny sposób (przede wszystkim w formie pęcherzyków).
Szkarłupnie także nie posiadają układu wydalniczego. A usuwanie zbędnych metabolitów odbywa się poprzez dyfuzję całą powierzchnią ciała. Uczestniczą w tym komórki pochłaniające metabolity (podocyty) występujące w układzie hemalnym tych zwierząt.
Układ wydalniczy mięczaków charakteryzuje się występowaniem nerek (u większości w liczbie dwóch, choć np. u głowonogów występuje tylko jedna), a mianowicie przekształconym metanefrydium. Stwierdza się tutaj obecność lejków, którymi nerki otwierają się do wtórej jamy ciała, czyli worka osierdziowego, a z nerek wyprowadzane są moczowody uchodzące do jamy płaszczowej. Mocz wodnych mięczaków składa się głównie z amoniaku i mocznika, podczas gdy lądowe mięczaki wydalają kwas moczowy.
Stawonogi posiadają przekształcone metanefrydia, które tworzą gruczoły wydalnicze. U skorupiaków są to gruczoły czułkowe i szczękowe, których ujścia znajdują się u nasady czułków II pary lub szczęk. Jednak układ wydalniczy większości stawonogów (owady, wije i wyżej uorganizowane pajęczaki) występuje w postaci cewek Malpighiego, tj. wypustek, a dokładniej cienkich i ślepo zakończonych wypustek jelita, które są zamknięte od strony jamy ciała, a ich ujście znajduje się na granicy pomiędzy jelitem środkowym i tylnym. W tym przypadku kanaliki zbierają niepotrzebne organizmowi metabolity z hemolimfy czyli płynu wypełniającego jamę ciała po czym przekazują je do jelita. W jelitach następuje resorpcja wody i wraz z resztkami pożywienia usuwane są na zewnątrz. Wodne stawonogi wydalają głównie silnie rozcieńczony amoniak. Natomiast stawonogi lądowe (aby oszczędzać wodę) przetwarzają amoniak w słabo rozpuszczalne w wodzie związki azotowe (np. kwas moczowy lub guanina).
Układ wydalniczy pierścienic to typ metanefrydialny, który stanowią ułożone metamerycznie narządy wydalnicze (metanefrydia). Metanefrydia to orzęsione lejki otwierające się do jamy ciała pojedynczego segmentu, a kanalik wydalniczy przechodzi do następnego segmentu gdzie znajduje się otwór wydalniczym (po bocznej stronie ciała). Jednak larwy wieloszczetów w odróżnieniu od osobników dorosłych posiadają układ protonefrydialny. Układ protonefrydialny ma postać kanalików (nefrydium) umieszczonych w parenchymie i zakończonych komórkami o specyficznej budowie. Komórki te charakteryzują się obecnością licznych gwiaździstych wypustek oraz skierowanych do światła kanalika ruchliwych pęczek zlepionych rzęsek. Z tego powodu nazywane są komórkami płomykowymi. Lądowe pierścienice za pomocą ruchów rzęsek i skurczów mięśni wydalają mocznik, natomiast wodne amoniak.
U nicieni występuje unikatowy układ wydalniczy. Stanowią go głównie dwa podłużne kanały wydalnicze (ślepo zakończone) biegnące wzdłuż ciała w bocznych wałkach hypodermalnych. Kanały te łączą się w przednim odcinku we wspólny przewód wyprowadzający zakończony otworem wydalniczym. Chociaż jest on zaliczany do układu protonefrydialnego to brak tutaj komórek płomykowych. Taki układ służy nicieniom głównie do osmoregulacji, a w mniejszym stopniu do usuwania zbędnych produktów przemian materii wydalając amoniak.
Układ wydalniczy płazińców jest układem typu protonefrydialnego. Jest to układ zamknięty od strony jamy ciała. Zarówno osmoregulacja jak i usuwanie zbędnych produktów przemiany materii odbywa się u tych zwierząt poprzez powierzchnię ciała. Co ciekawe wrotki, czyli organizmy euteliczne posiadają także układ protonefrydialny, lecz w przypadku organizmów tego typu, kanaliki zbiorcze uchodzą do kloaki. A w dodatku występuje tutaj pęcherz moczowy.
Schemat pokazujący lokalizację i działanie układu wydalniczego typu protonefrydialnego. Źródło: shutterstock
Bibliografia
- Błaszak C. 2009. ; “Zoologia: bezkręgowce. Tom 1. ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.;
- Błaszak C. 2012. ; “Zoologia: stawonogi. Tom 2. ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.;
- Błaszak C. 2020. ; “Zoologia: ssaki. Tom 3. ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.;
- Dąbrowski M., Stachowski A.H. (red.). 2001.; “Popularna encyklopedia powszechna. ”; Fogra Oficyna Wydawnicza, Kraków.;
- Jura C. 2007. ; “Bezkręgowce. Podstawy morfologii funkcjonalnej, systematyki i filogenezy. ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa.;
- Jura C. 2007. ; “Bezkręgowce: podstawy morfologii funkcjonalnej, systematyki i filogenezy. ”; Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.;
- Tkaczyk W.Z., Trzebski A. (red.). 2004. ; “Fizjologia człowieka z elementami fizjologii stosowanej i klinicznej. ”; Wydawnictwo Lekarskie PZWL, Warszawa.;
- Widmaier E.P., Raff H., Strang, K.T. 2016. ; “Vander's Human Physiology Mechanisms of Body Function”; McGraw-Hill Education, New York.;
- promil
