废物如何从体内排出

身体通过主动和被动方式清除代谢废物和非代谢废物。 气态废物通常使用不需要生物体消耗任何直接能量的被动机制来清除。

我们的身体有处理固体和液体废物的方法。这需要能量，因为身体在处理废物之前会将无用的废物与重要元素分开。这些方法可以是特定的，也可以是非特定的。

1. 特异性排泄机制

在这个范围内有三个途径。

消化道

消化道主要用于清除我们身体无法消化的固体废物。 这个过程被称为排出。以这种方式处理的物质并未穿透动物的组织，而是消化系统中酶促和吸收活动的残余物。真正的代谢废物通过肝脏分泌的胆汁进入肠道而清除。

在哺乳动物中，细胞 breakdown 会产生胆色素，例如来自血红蛋白和其他残余物的胆色素。这些色素可以被视为通过消化道清除的主要代谢废物。这种方法的废物处理消耗的能量很少，除了消化道壁肌肉的蠕动收缩将碎片沿管道长度推移（参见人类消化系统）。

呼吸系统

呼吸道主要负责气态代谢废物（二氧化碳和氨），这些废物从起源细胞扩散到外部环境。 动物界（包括无脊椎动物和脊椎动物）都存在运输机制。运输方式因动物的复杂程度和是否存在专门的循环系统而异。

在有循环系统的物种中，物质通过血管等专门的血管运输。在没有循环系统的物种中，运输通过细胞膜的扩散发生。这在较低等物种中很常见，其中营养物质、气体和其他必需物质直接在细胞之间移动。一些多细胞水生生物通过整个体表薄的血管膜扩散，将二氧化碳排出到周围的水中。

复杂动物的皮肤过于坚韧且缺乏血管，无法有效清除气体。这些动物进化出了鳃和肺，它们是薄而湿润的血管膜的集合。水生生物的鳃和陆生生物的肺的膜具有广泛的表面积，用于将废物气体从循环系统扩散到周围环境。二氧化碳易溶于体液。这意味着它可以作为溶解物质从细胞进入血液。二氧化碳的运输和排泄消耗的能量很少，因为它通过浓度梯度从细胞到细胞，最后到环境扩散。

肾脏

肾脏在多细胞生物中起源为一个非常精密的废物处理途径，并且它们调节高等物种身体中的水、盐和有机物水平。 肾脏会清除含氮废物（氨、尿酸、尿素、肌酸、肌酐和氨基酸），以及体内可能摄入的过量盐和水，还有生命维持化学反应产生的其他一些有机成分。肾脏充当微型过滤器，从循环系统中清除溶解和悬浮的污染物，以及大量的水。

在泌尿过程中，不同肾脏结构的重吸收程度在动物界各不相同。

大量吸入水分的动物，如淡水鱼，会在其尿液中排出大量水分。许多沙漠物种的情况则相反，它们必须保存水分，因此产生浓稠的半固态尿液。肾脏在其进化的各个阶段都需要大量的代谢能，不能称为被动系统。

2. 非特异性废物处理机制

在植物和动物界，都有各种处理过量废物的方法。广义上，植物脱落和掉落树皮、叶子和树枝可以被视为处理机制。 某些植物会释放或分泌在植物体内大量积累的树脂、汁液等化学物质。

动物的血液和组织中含有特殊的、可移动的、变形虫状的细胞，它们会吞噬死细胞 breakdown 产生的颗粒状废物，或在异物颗粒进入其体内时将其吞噬。 储存在这些微小细胞内的废物被隔离，不接触生物体或其代谢。即使在正常生命周期中这些物质没有从生物体排出，也可以被清除。

正常的代谢过程会产生有毒化学物质。 其中一些毒素以其原始化学状态被清除，而另一些，例如一些含氮化学物质，则被生化转化为毒性较低的分子。通过这种方式，大部分原始废物可以安全地保留或积累，而不会伤害生物体，直到它可以被清除。

此外，通过细菌作用（感染）无意中摄入或产生的有害化合物，通常通过酶促和抗体（免疫）反应转化为无害形式。 然后，这些化合物可以与其他废物一起通过正常的排泄机制安全地清除。

动物身体通过传导向体外表面散失热量。热量通过动物的循环系统从身体深部向表面移动。对流、辐射、传导和汗液蒸发等物理机制都有助于体表热量的散失。

原生生物的废物清除

藻类、真菌、原生动物和黏菌这四个主要的原生生物类群缺乏特殊的排泄机制。 代谢废物（二氧化碳、水、氧气和含氮物质）通过单细胞生物的细胞膜排出并进入周围环境。颗粒状废物通过某些原生动物体表上的微小孔隙（称为肛门孔和其他细胞开口）排出体外。原生生物的排泄是被动发生的，几乎不消耗生物体的代谢能。

植物的废物清除

植物通常缺乏特殊的排泄系统。绿色的植物在光照下通过光合作用产生氧气，氧气通过叶片上的气孔或根部和其他植物结构的细胞壁扩散出去。多余的水通过类似的途径输送到体外，并通过滴溢（液滴渗出）和蒸腾作用（植物表面水分蒸发）排出。在黑暗中或没有叶绿素生长的绿色植物产生二氧化碳和水作为呼吸废物。二氧化碳的排出方式与氧气相同：通过气孔和细胞壁。

一些植物会分泌树脂、汁液、乳胶等物质，这些物质被植物细胞内的静水压和吸收力从植物内部排出。这些力是被动的，分泌不消耗植物的能量。

动物的废物清除

已经进化出各种系统，使动物物种能够在各种环境中生存。单层细胞动物的废物处理主要通过废物产生源到周围环境的扩散来实现。 当废物扩散距离短、表面积与体积比高且废物产生速率适中时，这种方法是有效的。然而，在越来越复杂的生物体中，通过体壁扩散到体外的废物清除效率较低，因为单个细胞离生物体的外部表面更远。高等动物有特殊的排泄过程，可以快速将废物转移到身体的外部表面（关于脊椎动物的排泄系统，请参阅下文）。

海绵的废物清除

从系统发生学上看，海绵（门多孔动物门）是最原始的动物。它们是多细胞的，具有分组在单层中的特殊细胞，以维持生命活动。这些水生生物通过气态废物扩散到周围的水中，以及将固体废物和不可消化的物质从消化细胞中排出到持续流经动物体内的水流中来清除。

腔肠动物的废物清除

水母、珊瑚动物、栉水母和梳状水母都具有其双层身体内的原始管状腔，使它们能够摄入、消化和排出废物。

气态废物通过扩散排出，而固体废物（无论溶解还是未溶解）通过体壁上的一个孔排出，该孔既是食物摄入口也是废物排出机制。

扁形动物的废物清除

扁形动物身体有三层细胞，该水生类群的排泄与结构更简单的物种相似。食物和固体废物都通过一个开口进出一个发育良好的消化系统，该系统包括口腔、咽部和胃血管腔。

纽形动物蠕虫的废物清除

水生纽形动物的消化和排泄系统比低等动物更有效，因为它们具有明确的口、肠和排泄孔（肛门），使食物和废物单向通过动物体。覆盖肠壁的平滑肌的蠕动波将摄入的食物和含氮废物从肠道输送到肛门。

结论

身体废物清除是一个重要过程。它涉及主动和被动系统，用于清除代谢废物和非代谢废物。被动扩散允许二氧化碳等气态废物通过呼吸系统排出。固体和液体废物通过消化道和肾脏主动消化和排出。

消化道通过排出清除不可消化的物质，而胆色素等代谢废物则以很小的能量消耗排出。肾脏在过滤含氮废物、过量盐和水方面发挥着关键作用，这需要大量的代谢能。 非特异性过程包括细胞吞噬颗粒状废物以及有毒物质的酶促处理。