废物处理方法
代谢废物和非代谢废物的处理涉及主动和被动机制。一般来说,气态废物是通过被动机制而非直接机制消除的支出生命系统能量的一部分。高等动物使用的固体和液体废物处理机制是活跃的(消耗能量的)系统,在排泄之前将废物从重要物质中分离出来。处置方法可分为特定系统和非特定系统。
特定的消除机制
在这种情况下存在三种途径:(1)消化道(2)呼吸系统,(3)肾脏。
消化道
消化道是一种几乎专门用于排除难以消化的固体废物的途径,通过这种方式消除的行为被称为消化。以这种方式处理的物质并没有进入动物的组织,而是消化道中发生的酶和吸收活动的残留物。真正的代谢废物是通过胆汁从肝脏流入肠道排出的。动物细胞的破坏产生了胆色素——血红蛋白和其他色素的残留物——这可能被认为是通过消化道排出的主要代谢废物。以这种方式处理废物只需要很少的能量消耗,除了在管壁的肌肉蠕动收缩中所使用的能量消耗外,这些肌肉蠕动收缩的作用是沿着管的长度推动物质(参见消化系统,人类).
呼吸系统
呼吸途径主要与气体废物有关新陈代谢(二氧化碳和氨),它们会转移到外部环境通过从原始细胞扩散。在无脊椎动物和脊椎动物王国的成员中,运输是通过的手段循环系统在场的:在场的或单纯地扩散通过细胞低等动物的膜。一些多细胞水生动物通过排泄的方式将二氧化碳排放到周围的水中扩散通过体表薄的血管膜。然而,在大多数高等动物中,皮肤太硬或太厚,没有血管,无法有效地处理气体。在这些动物中,鳃而且肺——由薄而潮湿的血管膜聚集而成。水生动物的鳃膜和陆生形式的肺的膜具有较大的表面积,以便将废气从循环系统扩散到外部环境。因为二氧化碳可溶于体内的水,所以它可以很容易地以溶液的形式从原始细胞扩散到循环系统中。二氧化碳的运输和排泄只需要很少的能量扩散沿着浓度梯度从细胞到循环最后是外部环境。
因为更多的二氧化碳(CO2)由代谢活动产生,并以溶解二氧化碳的形式在循环系统中携带,二氧化碳的主要部分以碳酸氢盐(HCO)的形式运输到鳃和肺部3.-),经由两种化学反应:
因此,二氧化碳与水反应,产生碳酸(H2有限公司3.),继而解离生成a氢离子(H+)和碳酸氢盐离子(HCO3.-).在肺或鳃中,这些反应发生在相反的方向,二氧化碳从体内扩散到外界环境中。某些水生动物能够通过鳃组织中的特化细胞来消除蛋白质分解产生的气态氨。
的肾脏
肾脏在多细胞动物中进化为高度复杂的废物处理的通道,它们的作用是调节水高等动物体内的盐和有机物质。通过肾脏包括含氮废物(氨、尿酸,尿素例如,肌酸、肌酐和氨基酸)、可能被吸收到体内的过量盐和水,以及由维持生命的化学反应产生的各种其他有机物质。从功能上讲,肾脏是一个微过滤器,最初从循环系统中清除溶解的和一些悬浮的物质,以及大量的水。这些物质以不同的方式被重新吸收到血由各种肾脏结构期间尿液形成的程度在整个动物界有很大的不同。例如,吸收大量水进入体内的动物(如淡水鱼)会排泄丰富的尿液中的水分含量。许多沙漠动物的情况正好相反,它们必须保存水分,因此产生一种浓稠的半固态尿液。肾脏在其不同的进化阶段中,以消耗大量的代谢能量为代价,不能被认为是一个被动的系统。
非特定的废物处理机制
大量的处置机制存在于整个植物和动物王国消除多余的植物和动物材料。在植物中,从广义上讲,树皮、树叶和细枝的脱落和掉落可以被认为是一种处置机制。此外,某些植物分泌或散发树脂、汁液和其他物质,在植物内积累过多。
特化的,可移动的,类似变形虫的细胞存在于动物的血液和组织中,并吞噬死细胞解体或外来颗粒进入动物体内所产生的颗粒废物。因此,储存在这些小细胞内的废物物质被从与生物体或其代谢的接触中移除,并且无论该物质是否在其正常生命周期中实际从生物体体内清除,都可以认为已被清除。
有毒物质是由正常的代谢活动产生的。虽然这些毒物中的一些以其原始的化学形式被消除,但其他的,如一些含氮的化合物,在生物化学上转变为毒性较低的化合物。以这种方式,更多的原始废物可以被安全储存,或允许积累而不对生物体产生有害影响,直到它可以被清除。此外,无意中摄入或由细菌作用(感染)产生的有毒化学物质经常通过酶和抗体(免疫)反应转化为无毒形式。然后,这些物质可以与其他废物一起沿着正常排泄途径被安全清除。
热量通过传导到生物体的外部表面而从动物体内排出。在拥有循环系统的动物中,热量通过液体从身体的深层传播到表面。在体表,热量是通过物理过程损失的对流、辐射、传导和汗液蒸发。
消除机制的比较综述原生生物对脊椎动物
原生生物
原生生物的主要类群藻类、真菌、原生动物和黏菌中没有专门的消除机制。代谢废物(二氧化碳,水,氧气和氮化合物)通过这些单细胞生物的细胞膜扩散到外界环境中。颗粒废物从某些原生动物的身体通过体表的小开口-肛门孔和其他细胞开口到达外部。原生生物的消灭是被动进行的,因此只需要很少或根本不需要消耗有机体的代谢能量。