半索動物門(Phylum Hemichordata)

柱頭蟲(Balanoglossus )

體腔分化為吻腔、領腔和軀幹體腔3部分。吻腔在吻內,在吻後以中背孔(吻孔)與外界相通,有進入水流和排出排泄廢物的功能;背血管在吻腔基部略為膨大稱靜脈竇,再往前進入中央竇。中央竇內的血液通過附近的心囊搏動壓人其前方的血管小球(glomerulus)。血管小球突入吻腔中,是排泄器官,血液在此過濾並排出代謝廢物至吻腔,再從吻孔流出體外。從血管小球發出4 條血管,其中兩條分佈到吻部,另外兩條後行,在領部腹面匯合成腹血管,將血管小球中的大部分血液輸送到身體各部。

柱頭蟲 摘自https://www.notesonzoology.com/

脊索動物門(Phylum Chordata)

排泄系統出現構造復雜的腎,代替瞭簡單的分節排列的腎管,提高瞭排泄系統的機能,使新陳代謝所產生的廢物更有效地排出體外。中胚層中節排泄系統(腎和輸尿管)以及大部分生殖系統。兩棲類與哺乳類排出尿素,鳥類和大多數爬行類排泄尿酸。然而蛙的蝌蚪卻是與魚類一樣排世氨;雞的胚胎早期排泄物為氨,稍後排泄尿素,最後則排泄尿酸

尾索動物亞門(Urochordata)

柄海鞘(Styela clava)

柄海鞘在腸附近有一堆具有排泄機能的細胞,稱為尿泡(renal vesicles),其中常堆積尿酸結晶。排泄物進入圍鰓腔隨水流排出體外。

柄海鞘 摘自http://nathistoc.bio.uci.edu/

頭索動物亞門(Cephalochordata )

文昌魚(Branchiostoma

排泄器官:90 -100 對按體節排列的腎管(nephridium),位於咽壁背方的兩側

每個腎管是一短而彎曲的小管,一端借腎孔(nephrostome)開口於圍鰓腔,另一端連接著5 -6 束管細胞(soleno-cytes)。管細胞來源於體腔上皮細胞,其遠端呈盲端膨大,緊貼體腔,內有一長鞭毛。代謝廢物通過體腔液滲透進入管細胞,經鞭毛的擺動到達·圖15-9 文昌魚的循環系統腎管,再由腎孔送至圍鰓腔,隨水流排出體外。此外,咽部後端背側各有一褐色漏鬥體(brown funnel)的盲囊,有人認為有排泄功能,也有人推測可能是一種感受器。

柄海鞘 摘自http://nathistoc.bio.uci.edu/

脊椎動物亞門(Vertebrata)

魚綱(Pisces)

魚類大部分代謝廢物是以尿的形式由腎濾出,並通過輸尿管排出體外。軟骨魚排泄物以尿素為主,硬骨魚以排銨鹽為主。排泄系統由腎、輸尿管及膀胱組成,其功能除排泄尿液外,在維持魚體內正常的體液濃度、進行滲透壓調節方面也具有重要作用。

魚類的腎位於體腔背中線,但胚胎期和成體的結構不同。胚胎期為前腎(pronephros),位於體腔前端,由前腎小管組成,管的一端以腎口開口於體腔,另一端匯入總的排泄管即前腎管,其後端通人泄殖腔或泄殖竇。腎口附近有血管球,所排出的代謝廢物被前腎小管的腎口收集,匯入前腎管,最終排出體外。魚類成體腎為後位腎(opisthonephros)。後位腎位於體腔中後部,其腎小管一端膨大內陷形成腎小囊(renal capsule),將血管球或腎小球(renal glomerulus)包在囊內,形成腎小體(renal corpuscle)。血液中的廢物直接進入腎小囊濾出,經腎小管(renal tubule)進入輸尿管排出體外。

淡水和海洋硬骨魚的廣義滲透調節 摘自https://www.britannica.com/animal/fish/Excretory-organs

  1. 軟骨魚類雄性腎的前部較狹小退化,其輸尿管功能改為輸送精液。腎後部內側發出數條細的副輸尿管,在後端匯合並開口於泄殖腔。雌性的輸尿管專司輸尿。軟骨魚類無膀胱

軟骨魚 摘自https://schoolbag.info/biology/living/

(2)硬骨魚類胸腹腔背前端有頭腎(head kidney),可能是淋巴器官。後端為腎,左右有部分相連。輸尿管沿胸腹腔背壁後行合並,膨大成膀胱,最後通入泄殖竇,以泄殖孔開口於肛門後方

鳥綱(Aves)和爬行綱(Reptile)

主要排泄產物都是尿酸(uric acid)。因為他們的腎小球相對較小,所以他們每天的尿液量也較小。按照哺乳動物的標準,鳥類和爬行動物的尿液濃度不是很高,盡管它們的尿液可能會被尿酸結晶混濁,但它們的尿液不會進入膀胱,而是進入消化道的末端,即泄殖腔;它和糞便一起從泄殖腔排出。與哺乳動物不同的是,鳥類和爬行動物的皮膚不透水,因此很好地適應瞭陸地生活。相對來說,鳥類的腎臟無法產生高濃度的尿液,這在鳥類體內的鹽腺中得到瞭補償,鹽腺可以將體內多餘的鹽排出體外。這些器官是改良的淚腺,通過鼻孔排出一種濃縮的氯化鈉溶液。鹽腺使海鳥可以喝海水而不受任何不良影響。

海鳥喝海水通過鹽腺排出鹽分 摘自https://schoolbag.info/biology/living/

哺乳綱(Mammalia)

哺乳動物的腎臟是一個緊密的器官,有兩個不同的區域:皮質(cortex) 和髓質(medulla)

腎臟的功能單位是腎元(nephron)。每個腎元是管狀結構,由四個區域組成。它出現在皮層中,形成一個直徑約為五分之一毫米(0.008英寸)的小泡,稱為鮑曼囊(Bowman's capsule),其中凸出一簇毛細血管,即腎小球(glomerulus)。鮑曼囊與近曲小管相連,近曲小管也位於皮質。緊隨著近曲小管的是亨利環,它向下進入髓質,然後再次向上延伸到皮層在那裡繼續作為遠曲小管。集合小管通過髓質形成一個大腔,即腎盂(renal pelvis),它由幾個腎單位組成。輸尿管從骨盆通向膀胱,尿道從膀胱通向身體外面。

人的泌尿系統 摘自https://www.scienceabc.com/humans/excretory-system-organs-function-definition.html

尿液的形成機制包括三個過程:過濾(filtration)、再吸收(reabsorption)和分泌(secretion)。

原發尿液是由血液過濾形成的。從這些原發尿液中,某些物質被重新吸收到血液中,其他物質則從血液中分泌到原發尿液中。腎臟生理學傢用“分泌”一詞來表示從血液到尿液的運輸,而不是過濾。過濾意味著所有小於一定大小的分子都可以無選擇性地進入原尿;重吸收和分泌意味著特定物質轉運的特殊機制的存在。

腎單位 摘自https://www.scienceabc.com/humans/excretory-system-organs-function-definition.html

覆蓋腎小球的膜允許水和血漿中除蛋白質外的所有成分通過。腎小球毛細血管插在動脈中,其結果是腎小球毛細血管的血壓高於腎臟其他部位的毛細血管。與血壓相對的是鮑曼囊內液體的壓力和血漿蛋白質施加的滲透壓;但是,當血壓超過這些因素的總和時,就足以確保液體(腎小球濾液或原尿)快速流入鮑曼囊。腎小球濾液中含有氮化合物,最終隨尿液排出。當腎小球濾液通過近端小管時,80%的水和許多對身體有價值的物質(例如葡萄糖)被重新吸收到小管周圍的毛細血管中。這種再吸收過程是在管狀液體的濃度不變的情況下完成的,管狀液體的濃度與血漿的濃度相同。

關於排泄系統的30個 Q & As:

[1] Natochin Y V. Principles of Evolution of the Excretory Organs and the System of Homeostasis[J]. Journal of Evolutionary Biochemistry and Physiology, 2019, 55(5): 398-410.

[2] 普通動物學(第4版)[M]. 高等教育出版社 , 劉凌雲等 編,2009

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撰稿:凈苔

供圖:凈苔