Все многоклеточные организмы имеют специальный наружный покров из клеток, происходящих из особого зародышевого слоя
, который называется эктодермы, и обычно связан с элементами другого зародышевого слоя - мезодермы. КОЖА - это такой же орган, как сердце или почки. Основные функции кожи - отделить и частично изолировать тело животного от внешней среды, но у представителей высших типов кожа выполняет и ряд других сложных функций.
Все многоклеточные организмы содержат внутриклеточную жидкость и почти все - межклеточные жидкости, которые отличаются по составу и концентрации различных веществ от окружающей среды, будь то морская или пресная вода, воздух. Сами клетки внутри организма должны иметь проницаемость к таким веществам, как натрий, калий, магний, хлориды, карбонаты, глюкоза (и другие сахара), аминокислоты и кислород (а также многих других газов), чтобы нормально питаться, сохранять устойчивое состав внутренней среды и избавляться от продуктов жизнедеятельности. С другой стороны, организму важно не терять часть этих веществ вследствие проницаемости его покровов.
Поэтому строение кожи и представляет собой компромисс между изоляцией и избирательной проницаемостью. Вследствие этого большая часть поверхности многих организмов более менее непроницаема для воды, ионов и небольших молекул. Эта непроницаемость достигается различными путями. Так, тело насекомого покрыто твердым наружным покровом, в состав которого входит водонепроницаемая воскоподобное вещество. У млекопитающих же водонепроницаемость кожи связана с выделением жирового смазки из специализированных жировых желез.
Однако образование полностью или частично непроницаемой поверхности тела требует создания специализированных участков для поглощения питательных веществ, для дыхания и установления баланса необходимых ионов, а также для удаления продуктов распада. Эти участки проницаемости образуются на коже, или на кишечнике, или и там и здесь, причем обычно они погружены в ткани для защиты, более надежной регуляции и уменьшение потерь воды. Так, у позвоночных животных обмен кислорода и углекислого газа происходит через внешние или внутренние жабры, легкие, специализированные жаберные (глоточные) камеры, через стенки желудка, кишечника или клоаки, через стенки ротовой полости или кожу. Вся остальная поверхность их тела непроницаема, а вышеупомянутые участки (или им подобные) нередко специализированы для поглощения ряда других растворов и воды. Еще больше разнообразияорганов, имеющих ту или иную степень проницаемости, можно найти у беспозвоночных животных.
Таким образом, животные как бы представляют собой замкнутый тело с непроницаемой поверхностью, в которое глубоко прогибается в виде трубки (кишечник) часть внешней среды. И лишь отдельные участки внешней и (или) внутренней поверхности их тела имеют проницаемость.
Кожа выполняет также и функцию механической защиты тела. Для этого она может быть укреплена костной тканью (у костных рыб в виде костной чешуи, например) или хитином (у насекомых), может быть покрыта слизью (как у земноводных) или шерстью, перьями, роговой чешуей, может иметь приспособления для защиты от ранений и снижение проницаемости. Механизмы увеличения прочности кожи, как правило, определяют форму тела и даже служат местом прикрепления мышц (у членистоногих, например).
Кожа также предотвращает проникновение в организм животного паразитов. Однако многие из них приспособились преодолевать это препятствие с помощью крово
сосущих насекомых, таких как комары или муха цеце, например, или через поврежденные участки кожи.
У животных, которые могут регулировать температуру своего тела (птицы, млекопитающие) кожа выполняет свою изолирующую функцию с помощью волос или перьев, сохраняя или рассеивая тепло за счет изменения интенсивности кровотока рядом с поверхностью кожи или выделения пота (рис. 3). Волосы и перья также защищают кожу от воздействия солнечной радиации и погодных условий. Птицы и млекопитающие могут изменять степень изоляции кожи благодаря поднятию перьев или здиблюванню волос (у человека это проявляется как образование "гусиной кожи") или изменяя плотность "одежды" в зависимости от времени года. Эти животные имеют еще и особые участки кожи или дыхательных путей, испаряя воду, рассеивают избыточное тепло. У некоторых пресмыкающихся особенно богаты кровеносные сосуды участки кожи, которые наоборот специализированные на поглощении солнечного тепла. А насидни пятна у птиц - участки голой кожи, которые пронизаны кровеносными сосудами, служат для обогрева яиц и птенцов. Для более интенсивного поглощения или рассеивания тепла общая поверхность кожи может быть увеличена (как пример можно вспомнить огромные уши африканских слонов).
Крася вещества (пигменты) кожи кроме того, что они увеличивают эффективность поглощения тепла, используются животными для маскировки, мимикрии (подражание), в качестве предупредительной окраски, для распознавания вида или пола, а также для защиты от ультрафиолетового излучения. Некоторые животные (хамелеоны, рыбы, осьминоги, например) способны изменять свой цвет под цвет окружающей среды. Интенсивность пигментации может изменяться и по зависимости от времени суток: например, некоторые крабы ночью темнеют, а днем светлеют. Эти свойства кожи можно считать результатом эволюционно выработанного защиты от чрезмерного освещения и как маскировка от хищников и паразитов, которые ориентируются с помощью зрения. Химические вещества, выделяемые железами кожи, используются для обозначения своей территории (у млекопитающих), определения особей своего вида или колонии, а также для защиты от паразитов и врагов (у земноводных, например).
Вполне естественно, что кожа содержит много органов чувств, таких как вкусовые почки и другие рецепторы химической чувствительности, чувствительные клетки внутреннего уха позвоночных, боковой линии рыб, фоторецепторы. Органы чувств расположены на поверхности тела животных не для удобства, а для ориентации в пространстве и для помощи в поисках пищи. Многие производных кожи функционируют как части ротового аппарата. Наглядным примером этому служат зубы позвоночных животных (имеющие кожное происхождение) и многочисленные цедильный и ловчие приспособления ракообразных.
Кожа и ее движения с помощью подкожных мышц используются животными как способ общения между собой. Так приматы, например, могут с помощью мимики передавать свое эмоциональное состояние. Другим примером участия кожи в коммуникациях может служить способность человека краснеть, а также очень характерные изменения формы тела у кошек и собак, когда они здиблюють шерсть от ярости или страха.
Наконец, надо еще упомянуть о прозрачных или непрозрачных покровы. Прозрачные покровы улучшают маскировки (у водных животных, например), непрозрачные защищают от физического воздействия света и ультрафиолетового излучения, которое особенно сильно влияет на нервную систему. Для рыб более характерны компромиссные решения: у животного, в целом достаточно прозрачной, центральная нервная система покрыта отражающей серебристой тканью или темным пигментом.
Но этим отнюдь не исчерпываются функции, которые выполняет кожа у представителей царства животных. Вследствие того, что она расположена на периферии организма, кожа нередко специализируется для борьбы и обороны. Например, развитие оружия, даже такой миниатюрной как стрекательные клетки кишковопорожнних, или такой впечатляющей как рог носорога, имеет много общего (а кроме рога носорога - еще и рогов, копыт, когтей, ногтей у других млекопитающих).