§ 43. РЕГУЛЯЦІЯ ФУНКЦІЙ ТВАРИН. НЕРВОВА СИСТЕМА
Зіставте названі рівні організації життя тварин з відповідними ілюстраціями: А – молекулярний, Б – клітинний, В – тканинний, Г – рівень органів, Д – системний, Е – організмовий.
Яка основна особливість регуляції функцій тварин?
РЕГУЛЯЦІЇ ФУНКЦІЙ ТВАРИН – сукупність процесів, що забезпечують узгоджену й скоординовану відповідь тваринного організму на будь-які зміни середовища. На рівні клітин регуляцію здійснюють хімічні елементи й сполуки (наприклад, йони Натрію чи гормони) та електричні сигнали. Проведення сигналів, які здійснюють регуляцію, забезпечують у тваринному організмі рідини внутрішнього середовища (кров чи гемолімфа переносять речовини-регулятори) та нейрони зі своїми відростками (забезпечують проведення нервових імпульсів). У тварин у регуляції функцій організму задіюються всі тканини, але найактивнішу роль відіграють нервова та епітеліальна залозиста тканини. На органному рівні регуляцію функцій тварин здійснюють органи нервової системи (нерви, головний мозок), органи ендокринної системи (залози внутрішньої секреції), органи імунної системи (наприклад, тимус). У більшості тварин є два основних механізми регуляції функцій – нервовий та гуморальний, які поєднуються в єдину нейрогуморальну регуляцію функцій.
Таблиця 16. ПОРІВНЯЛЬНА ХАРАКТЕРИСТИКА НЕРВОВОЇ Й ГУМОРАЛЬНОЇ РЕГУЛЯЦІЇ
Нервова регуляція
Гуморальна регуляція
Сигнали електричної природи
Швидкість передачі сигналів
Отже, регуляція функцій організму тварин, на відміну від гуморальної регуляції рослин і грибів, є нейрогуморальною.
Які особливості нервової системи різних тварин?
НЕРВОВА СИСТЕМА – сукупність органів, які об’єднують діяльність усіх органів і систем організму та забезпечують швидку відповідь на впливи чинників середовища. У тваринному світі виділяють чотири типи нервової системи: дифузну, стовбурову, вузлову та трубчасту.
Дифузна нервова система, або нервова мережа, утворена сплетінням нейронів у вигляді сітки, чим забезпечується передача збудження по всьому організму. Реакції організму примітивні, але невелика кількість зв’язків між нейронами спричинює їх надійність. Такий тип нервової системи в кишковопорожнинних і голкошкірих, у яких прикріплений або малорухливий спосіб життя.
Іл. 172. Дифузна та стовбурова нервові системи
Стовбурову нервову систему мають плоскі та круглі черви. Її утворюють скупчення нейронів у формі стовбурів і парного мозкового вузла. У такій системі вже спостерігається поділ на центральну й периферичну системи. Тому в тварин з такою системою спостерігається ускладнення поведінки та підвищення швидкості реакції на подразник. Проте рухливість таких тварин незначна й цей тип нервової системи забезпечує лише примітивні умовні рефлекси.
Вузлова нервова система кільчастих червів, молюсків, членистоногих утворена скупченнями нейронів у формі збільшених вузлів та нервових волокон, що відходять від них. Відбувається диференціація нейронів згідно з різними функціями на чутливі, вставні та рухові. Завдяки розподілу функцій між нейронами забезпечується висока швидкість і точність відповіді на подразнення. У тварин з вузловою нервовою системою ускладнюється поведінка й збільшується рухливість.
Іл. 173. Вузлова нервова система комах
Трубчаста нервова система є лише в хордових і представлена нервовою трубкою з нервовою порожниною. У такій системі з’являються головний та спинний мозок із поділом на відділи та нерви, що здійснюють проведення імпульсів. Головний і спинний мозок утворюють центральну нервову систему, а нерви й нервові вузли – периферичну. Така нервова система здійснює швидкий збір інформації від органів чуття та її аналіз. Завдяки цьому трубчаста нервова система координує роботу всіх органів та забезпечує ефективне пристосування організму до зовнішнього середовища.
Іл. 174. Трубчаста нервова система птахів: 1 – головний мозок, 2 – спинний мозок, 3 – нерви
Отже, нервова система різних тварин відрізняється рівнем централізації нейронів (сітка – стовбури – вузли – головний та спинний мозок з відділами), що позначається на поведінці і рухливості організмів.
Які переваги нервової системи з розвиненим головним мозком?
Головний мозок – розширений передній кінець нервової трубки хребетних тварин, який регулює й координує діяльність всієї нервової системи та забезпечує цілісність організму і його взаємодію із середовищем. Головний мозок хребетних складається з нейронів, допоміжних клітин, нервових волокон та кровоносних судин. У дорослих хребетних головний мозок складається з 5 відділів: довгастого, заднього (має мозочок), середнього, проміжного й переднього мозку. Ускладнення кожного відділу пов’язане з розвитком органів чуття, рухливістю та формуванням складних форм поведінки.
У різних груп хребетних відділи головного мозку мають свої особливості. Так, у риб найбільшим і найкраще розвиненим відділом головного мозку є середній мозок, оскільки саме сюди в них поступає вся інформація від органів чуття і саме цей відділ бере найактивнішу участь у регуляції життєвих функцій. Добре розвинений мозочок у риб, птахів і ссавців, які ведуть найрухливіший спосіб життя. Розміри довгастого мозку в процесі еволюції змінювалися незначним чином, оскільки він у всіх хребетних здійснює регуляцію життєво важливих функцій. В еволюції хребетних особливого значення набуває розвиток переднього мозку – невеликого в риб, збільшеного в амфібій і рептилій та величезного в птахів і ссавців. Це пов’язано з виходом хребетних на суходіл та ускладненням органів нюху й зору, а також пристосуванням до мінливих умов наземного середовища.
Отже, нервова система з розвиненим головним мозком, що існує в хребетних тварин, буде забезпечувати досконалішу діяльність органів чуття, різноманітнішу рухливість та ускладнення поведінки.
ПОРІВНЯННЯ БУДОВИ ГОЛОВНОГО МОЗКУ ХРЕБЕТНИХ ТВАРИН
Мета: порівняти будову головного мозку у різних груп хребетних тварин; закріпити знання про нервову систему та функції головного мозку тварин.
1. Визначте, якій групі хребетних належать зображення головного мозку.
2. Зіставте відділи головного мозку хребетних із їхнім значенням у регуляції життєвих функцій.
1 Регулює діяльність нервової системи, є основою складних форм поведінки
2 Обробка інформації від внутрішніх органів та регуляція їх діяльності
3 Обробка зорової інформації, у риб та амфібій є основним координаційним центром мозку
4 Регуляція й координація рухової діяльності
5 Рефлекторна регуляція життєво важливих функцій дихання, травлення, транспорту речовин, серцевої діяльності
3. Зіставте групу хребетних тварин з особливостями будови їх головного мозку.
1 Передній мозок слабо розвинений, не утворює півкуль; добре розвинений середній мозок; розвинений мозочок
2 Передній мозок має дві розділені півкулі, добре розвинений середній мозок, слабо розвинений мозочок
3 Передній мозок має півкулі, у яких з’являється кора, що відповідає за умовні рефлекси; у довгастому мозку з’являється характерний вигин
4 Передній мозок збільшений, збільшені середній мозок та мозочок
5 Передній мозок найбільший, має велику площу кори півкуль за рахунок борозен. Мозочок порівняно великий
4. Сформулюйте висновок. Як ускладнення будови головного мозку пов’язане з ускладненням процесів життєдіяльності хребетних тварин?
Запитання для самоконтролю
1. Що таке регуляція функцій тварин? 2. Який тип регуляції функцій тварин? 3. Що таке нервова система тварин? 4. Яке значення нервової системи для організму тварин? 5. Що таке головний мозок? 6. Назвіть основні відділи головного мозку хребетних тварин.
7. Яка основна особливість регуляції функцій тварин? 8. Які особливості нервової системи різних тварин? 9. Які переваги нервової системи з розвиненим головним мозком?
10. Які особливості подразливості й регуляції функцій у тварин?
§ 36. НЕРВОВА СИСТЕМА, ЇЇ ЗНАЧЕННЯ І РОЗВИТОК У РІЗНИХ ТВАРИН
Нервова система є однією з найважливіших систем тваринного організму, бо керує всіма процесами, що відбуваються в ньому. Завдяки нервовій системі тварини здатні швидко реагувати на зміни, які відбуваються у зовнішньому середовищі та в самому організмі.
Клітини нервової системи – нейрони – здатні сприймати інформацію, перетворювати її на електричні сигнали (нервовий імпульс) і передавати іншим клітинам. Нейрони складаються з тіла клітини та відростків (мал. 217). Зазвичай вони мають відростки двох типів. Одні з них короткі й розгалужені, ними нервові імпульси прямують до тіла нейрона, їх може бути декілька. Це чутливі відростки. Є ще один довгий відросток, розгалужений на кінці. Ним нервові імпульси прямують від тіла нейрона до інших нейронів, м’язових, залозистих клітин тощо. Довгі нервові відростки, оточені оболонкою, називають нервами.
Для діяльності нервової системи характерні такі властивості, як збудливість і провідність.
Збудливість – здатність організмів сприймати зміни зовнішнього та внутрішнього середовища та відповідати на них.
Провідність – здатність нервової та м’язової тканини проводити збудження до різних частин організму.
ЯКІ ТИПИ НЕРВОВИХ СИСТЕМ ХАРАКТЕРНІ ДЛЯ БЕЗХРЕБЕТНИХ ТВАРИН?
• Кишковопорожнинним притаманна дифузна нервова система (мал. 218, 1). Найпростіше вона побудована в поліпів. Їхні нервові клітини, з’єднуючись відростками, утворюють нервове плетиво. За сильного збудження тіло поліпа здатне скорочуватись.
У медуз нервова система ускладнюється внаслідок рухливого способу життя. Окрім дифузного плетива, по краю дзвона розташоване одне чи два нервові кільця з нейронів та їхніх відростків. Вони іннервують м’язові волокна та органи чуття: рівноваги та зору.
У кільчастих червів, членистоногих і молюсків нервова система вузлова. Вона поділяється на центральну та периферичну. Більша частина нейронів центральної нервової системи зібрана в нервові вузли – ганглії.
• У кільчастих червів до складу центральної нервової системи входять головний мозок і черевний нервовий ланцюжок (мал. 218, 2). Головний мозок складається з трьох відділів: переднього, середнього та заднього. Черевний нервовий ланцюжок іннервує м’язи шкірно-м’язового мішка та внутрішні органи.
• У головному мозку членистоногих з-поміж трьох відділів найскладнішою будовою характеризується передній, який виконує функції вищого координуючого центру. Він відповідає за складні форми поведінки.
Мал. 217. Будова нейрона: 1 – ядро клітини; 2 – короткі відростки; 3 – довгий відросток; 4 – тіло клітини
Мал. 218. Типи будови нервової системи безхребетних: 1 – дифузна кишковопорожнинних (гідри); 2 – вузлова кільчастих червів (2) і членистоногих (3); 4 – розкидано-вузлова молюска
• У більшості молюсків на нервових стовбурах утворюється кілька пар гангліїв, пов’язаних між собою. Такий тип нервової системи називають розкидано-вузловим (мал. 218, 3). Найбільш примітивний варіант її будови спостерігаємо у двостулкових молюсків, які ведуть прикріплений спосіб життя. У головоногих утворюється складний головний мозок. Він оточений хрящовою головною капсулою, яка нагадує череп хребетних тварин. У ньому виділяють окремі зони, які відповідають за певні типи рухових реакцій, складні форми поведінки, пам’ять тощо.
ЯКІ ОСОБЛИВОСТІ БУДОВИ НЕРВОВОЇ СИСТЕМИ В ХРЕБЕТНИХ ТВАРИН? Для хребетних тварин характерна трубчаста нервова система (мал. 219). Центральна нервова система представлена нервовою трубкою спинним та головним мозком, а периферична — нервами, що від них відходять. Головний мозок хребетних тварин складається з таких частин: довгастого, заднього, середнього, проміжного та переднього, або кінцевого (мал. 220). Довгастий мозок межує зі спинним, у ньому розташовані різні нервові центри, які регулюють процеси життєдіяльності: дихання, серцеву діяльність, ковтання тощо.
За довгастим мозком розташований задній. Складовою його частиною є мозочок (знайдіть його на мал. 220), який разом з переднім мозком відповідає за узгодженість рухів. Далі розташований середній мозок. До нього надходять сигнали від багатьох органів чуття. Середній мозок разом із проміжним, довгастим та спинним регулює різноманітні процеси життєдіяльності.
Проміжний мозок сполучає між собою середній і передній відділи головного мозку. У ньому розташовані особливі клітини, які виробляють речовини, що регулюють процеси життєдіяльності тварин. Передній, або кінцевий, мозок відповідає за складні форми поведінки, у ньому розташований нюховий центр.
Мал. 219. Будова нервової системи хордових тварин (трубчастого типу): 1 – головний мозок; 2 – спинний мозок
Мал. 220. Схема будови головного мозку хребетних тварин: А. Риби. Б. Амфібії В. Рептилії. Г. Птаха. Д. Ссавця. Частини мозку: 1 – довгастий: 2 – мозочок; 3 – середній; 4 – передній, або кінцевий
Порівняймо будову головного мозку різних хордових тварин (мал. 220). Як ви бачите, в амфібій порівняно з рибами краще розвинений передній мозок. У них особливо розвинені півкулі, які відповідають за складні форми поведінки. У рептилій півкулі головного мозку вкриті сірою речовиною – сукупністю тіл мільйонів нервових клітин. Ця речовина формує кору півкуль головного мозку. У рептилій вона гладенька. Мозочок у рептилій розвинений добре, що визначається необхідністю координації складних рухів.
Головний мозок птахів має більші розміри, ніж у рептилій. Півкулі переднього мозку вкриті сірою речовиною. Добре розвинений і мозочок. У ссавців головний мозок має ще більший об’єм. Добре розвинена кора півкуль переднього мозку. Так, у вовків маса півкуль переднього мозку по відношенню до маси усього мозку становить 70 %, а у дельфінів – 75 %. У багатьох видів кора вкрита численними борознами та звивинами, які збільшують її поверхню.
Отже, що вищий рівень розвитку тварини, то складніша її нервова система (зокрема, головний мозок).
Біологічний словничок: дифузна, вузлова, трубчаста нервові системи, центральна та периферична нервова система, нейрон.
УЗАГАЛЬНЕННЯ ЗНАНЬ
Більшості багатоклітинних тварин притаманна нервова система, основу якої складають нервові клітини – нейрони. Скупчення нейронів формують нервові вузли – ганглії, а їхні довгі відростки – нерви.
У багатьох тварин (за винятком кишковопорожнинних) нервова система поділяється на центральну (у хребетних тварин – це головний і спинний мозок) та периферичну (нерви, які відходять від центральної нервової системи).
Залежно від особливостей будови виділяють такі типи нервової системи: дифузну (кишковопорожнинні), вузлову (кільчасті черви, членистоногі, молюски) та трубчасту (хордові).
Складність будови нервової системи пов’язана зі способом життя тварин: у тварин, які ведуть активний спосіб життя, нервова система складніша, ніж у тих, які ведуть прикріплений, малорухливий чи паразитичний спосіб життя.
ПЕРЕВІРТЕ ЗДОБУТІ ЗНАННЯ
1. Що таке нервова система? Які її функції? 2. Які особливості будови нейронів? 3. Що називають нервами? 4. Що відносять до центральної та периферичної нервової системи? 5. Які типи нервових систем притаманні безхребетним тваринам? 6. Які особливості будови нервової системи хребетних тварин?
ОБГОВОРІТЬ У ГРУПАХ
Схарактеризуйте типи нервових систем у безхребетних тварин (І група) та ускладнення в будові головного мозку у хребетних тварин (II група).
ДЛЯ ДОПИТЛИВИХ І КМІТЛИВИХ
Чим можна пояснити складніший розвиток нервової системи в головоногих молюсків порівняно із черевоногими та двостулковими?
ПРАКТИЧНА РОБОТА 6
Тема: Порівняння будови головного мозку хребетних тварин
Мета: розглянути особливості будови головного мозку хребетних тварин, з’ясувати особливості його організації та ускладнень будови.
Обладнання, матеріали та об’єкти дослідження: муляжі головного мозку хребетних тварин, малюнки головного мозку риб, земноводних, плазунів, птахів, ссавців.
1. Розгляньте муляж головного мозку риб. Знайдіть передній, проміжний середній, довгастий, мозок і мозочок. Порівняйте розмір, об’єм переднього мозку риб з іншими відділами.
2. Розгляньте муляж головного мозку жаби. Знайдіть усі його частини. Порівняйте ступінь розвитку частин мозку жаби і риби.
3. Розгляньте муляж головного мозку ящірки. Знайдіть усі його частини. Порівняйте ступінь розвитку частин мозку ящірки і жаби.
4. Розгляньте муляж головного мозку птаха. Знайдіть усі його частини. Порівняйте ступінь розвитку частин мозку птаха і ящірки.
5. Розгляньте муляж головного мозку собаки. Зверніть увагу на півкулі переднього мозку, що накривають усі інші частини мозку й утворюють звивини й борозни сірої речовини. Ззаду знайдіть мозочок і довгастий мозок, а якщо перевернути муляж, видно проміжний та середній мозок.
6. Зробіть висновки щодо ускладнення будови мозку відповідно до складності поведінки тварини.
