Книга: Естествознание. Базовый уровень. 11 класс

§ 30 Систематика и особенности строения позвоночных животных

§ 30 Систематика и особенности строения позвоночных животных

Все позвоночные животные относятся к типу хордовых. К этому типу также относятся несколько примитивно устроенных подтипов, например, известный вам из курса зоологии ланцетник, а также оболочники – морские животные мешкообразной формы, покрытые оболочкой, построенной из вещества, близкого к клетчатке. Хордовыми этих животных называют потому, что у них на определённой стадии развития образуется идущая вдоль тела упругая струна – хорда, выполняющая функцию внутреннего скелета. У большинства хордовых хорда в процессе развития исчезает. Предками хордовых были кольчатые черви. Об этом говорят замкнутая кровеносная система, вторичная полость тела и частично сохранившееся разделение тела на сегменты, хорошо заметное, например, у рыб, да и у нас оставшееся в виде позвонков и рёбер.

Большинство хордовых животных относят к подтипу Позвоночные, или Черепные. Как говорит само название, у всех этих животных имеется позвоночник и череп. У низших позвоночных скелет состоит из хряща, который по мере эволюционного развития заменяется костной тканью. Внутри позвоночника и черепа у позвоночных находится центральная нервная система – головной и спинной мозг. Позвоночные имеют замкнутую кровеносную систему, где кровь приводится в движение сердцем, находящимся на брюшной стороне животного. Сердце имеет два вида камер – предсердия и желудочки. Через предсердия кровь поступает в сердце, а через желудочки выталкивается из него. У различных классов позвоночных может быть разное число камер в сердце: одно предсердие и один желудочек, два предсердия и один желудочек или два предсердия и два желудочка.

Рис. 89. Круглоротые: А – минога; Б – миксина

Подтип позвоночных включает в себя семь классов. Первый из них называется Круглоротые с двумя отрядами – Миксины и Миноги (рис. 89). Круглоротые по существу представляют собой переходную форму к позвоночным животным. У них ещё нет позвоночника, а его роль всю жизнь выполняет хорда. Череп круглоротых состоит из хряща, в нём находится слаборазвитый мозг. Название класса происходит от того, что вместо челюстей у них имеется круглое или овальное ротовое отверстие, снабжённое зубами и присосками. Круглоротые питаются либо мелкими животными, либо являются паразитами рыб. Некоторые из них имеют промысловое значение.

К классу хрящевых рыб относятся акулы и скаты (рис. 90). Они уже имеют позвоночник, но весь скелет в целом у них построен из хряща. У этих рыб нет плавательного пузыря, а их плавучесть обеспечивается большим содержанием жира в тканях. У них нет жаберных крышек, и жаберные щели открываются прямо наружу тела.

Рис. 90. Рыбы: А – палтус чёрный; Б – язь; В – протоптер; Г – осётр; Д – скат-хвостокол; Е – рыба-луна; Ж – химера европейская

Их легко отличить по неравнолопастному хвостовому плавнику и горизонтально расположенным грудным плавникам. Большинство акул и скатов – хищники, но некоторые питаются планктоном. В их числе самая крупная из известных рыб – китовая акула, длина которой иногда достигает 20 м.

Самый большой класс позвоночных, содержащий более 20 тыс. видов, – это костные рыбы. Их размеры могут колебаться от нескольких миллиметров (карликовые филиппинские бычки) до нескольких метров (белуга, сом). Костные рыбы обитают во всех водоёмах Земли – от Северного до Южного полюса. Многие из них имеют огромное промысловое значение. Их скелет целиком состоит из костей, а во рту находятся челюсти, у большинства вооружённые острыми зубами. Зубы у рыб служат только для захвата и удержания пищи, так как к пережёвыванию способны только млекопитающие. Костные рыбы, так же как и хрящевые, имеют один круг кровообращения и сердце, состоящее из одного предсердия и одного желудочка. У всех этих рыб есть плавательный пузырь и жаберные крышки, прикрывающие жаберные щели. Тело рыб покрыто чешуёй, состоящей из костных пластинок. К этому классу принадлежит много отрядов: осетровые, окунеобразные, карпообразные, сельдеобразные и др. Долгое время подкласс кистепёрых рыб считали вымершей группой. В 1938 г. был обнаружен единственный современный вид – Латимерия, который обитает в районе Коморских островов на глубине около тысячи метров. Особенность кистепёрых рыб – наличие мускулатуры в составе конечностей и расчленённость их скелета. В эволюции это стало предпосылкой для превращения плавников в пятипалые конечности.

Рис. 91. Земноводные: А – рыбозмей цейлонский; Б – тритон гребенчатый; В – саламандра пятнистая, или огненная; Г – лягушка прудовая; Д – пипа суринамская

Древние кистепёрые рыбы обитали в пресных водоёмах и имели двойное дыхание: при недостатке кислорода они поднимались на поверхность и дышали воздухом. Их развитие шло в двух направлениях: одна ветвь дала начало предкам современных земноводных, а другая приспособилась к жизни в морской воде.

Первым классом позвоночных, которые освоили сушу, стали земноводные, или амфибии (рис. 91). В настоящее время это самый малочисленный класс позвоночных, в который входит около 2100 видов. Класс делится на три отряда – Бесхвостые (лягушки, жабы, чесночницы), Хвостатые (тритоны и саламандры) и Безногие (около 50 видов тропических червяг, ведущих преимущественно подземный образ жизни). Хотя земноводные обитают в основном на суше, их жизнь тесно связана с водой. У них слабо развиты лёгкие, и газообмен частично происходит через кожу, которая для этого должна быть влажной. Они размножаются откладыванием икры, которая развивается в воде или в очень сыром месте. Из икры выходят личинки, которые в процессе метаморфоза превращаются во взрослых животных. Некоторые земноводные способны размножаться ещё на стадии личинки. Земноводные имеют два круга кровообращения и трёхкамерное сердце, состоящее из двух предсердий и одного желудочка. Кожа их выделяет большое количество слизи, предохраняющее животное от высыхания.

Классом, перешедшим полностью к сухопутному образу жизни, стали пресмыкающиеся, или рептилии (рис. 92). В отличие от своих предков земноводных, даже те пресмыкающиеся, которые обитают в воде, как крокодилы или водные черепахи, всё равно откладывают яйца на суше, где и появляется на свет их потомство. Кожа у пресмыкающихся ороговевшая, сухая. Пресмыкающиеся, как и земноводные, имеют два круга кровообращения и трёхкамерное сердце, хотя у них в желудочке имеется перегородка, частично разделяющая его надвое. Крокодилы же вообще обладают четырёхкамерным сердцем. Лёгкие у пресмыкающихся хорошо развиты и служат единственным органом дыхания. Когда-то пресмыкающиеся были господствующим классом на нашей планете, но потом началось их резкое вымирание, в результате многие виды, в том числе динозавры, исчезли. Сейчас на Земле обитают около 7000 видов пресмыкающихся, которых подразделяют на четыре отряда. Клювоголовые – это довольно примитивные рептилии, мало изменившиеся по сравнению с ископаемыми формами. До настоящего времени дожил единственный вид из этой группы – Гаттерия. Крокодилы и Черепахи существуют с очень древнего времени и в наши дни сохранились в относительно небольшом количестве (около 230 видов черепах, всего 20 видов крокодилов). Третий отряд, Чешуйчатые, является эволюционно более новым и составляет абсолютное большинство среди рептилий – более 6500 видов. К нему относятся змеи, ящерицы и хамелеоны.

Рис. 92. Пресмыкающиеся: А – черепаха средиземноморская; Б – геккон; В – кобра индийская; Г – хамелеон мадагаскарский; Д – гавиал гангский

Особый класс позвоночных составляют птицы – животные, завоевавшие воздушное пространство.

Рис. 93. Птицы: А – аист белый; Б – страус африканский; В – пингвин императорский; Г – ворон; Д – беркут

Птицы являются прямыми потомками пресмыкающихся и, хотя сохранили много общих с ними черт, выработали ряд существенных отличий, в основном связанных с их способностью летать. Чешуя пресмыкающихся у птиц превратилась в перья, ротовой аппарат представлен клювом без зубов, уровень обмена веществ чрезвычайно высок. У них имеется так называемое двойное дыхание, которое позволяет при каждом дыхательном акте потреблять кислород дважды – на вдохе и на выдохе. Птицы обладают четырёхкамерным сердцем, состоящим из двух предсердий и двух желудочков, и очень интенсивным кровообращением. Температура тела у них постоянна (т. е. не зависит от температуры внешней среды) и очень высока, иногда она доходит до 45 °C. Птицы имеют много особенностей, которые позволяют им уменьшать массу своего тела. Птицы обитают по всему земному шару, за исключением внутренних областей Антарктиды. Класс птиц насчитывает около 9000 видов и делится на два подкласса – Ящерохвостые птицы, к которым относят вымершего археоптерикса, и Веерохвостые, или Настоящие птицы. К веерохвостым относят все современные отряды птиц (около 30): гусеобразные, журавлеобразные, дневные хищники, совообразные, попугаеобразные, воробьинообразные и др. (рис. 93).

Последним классом позвоночных животных, к которому принадлежат и люди, является класс млекопитающих, или Звери. Особенностью млекопитающих является их способность выкармливать детёнышей молоком, за что они и получили своё название. Представители этого класса имеют хорошо развитый, покрытый корой головной мозг, волосяной покров тела и особое образование – диафрагму, отделяющую грудную полость от брюшной. Зубы у млекопитающих находятся в углублениях челюстных костей и разделены на резцы, клыки, малые коренные и большие коренные зубы. Так же как и птицы, млекопитающие имеют четырёхкамерное сердце и постоянную температуру тела, хотя и меньшую, чем у птиц. Класс млекопитающих объединяет 4500 видов и включает три подкласса. К яйцекладущим относятся самые примитивные звери, обитающие в Австралии и Новой Гвинее.

Рис. 94. Млекопитающие

Они откладывают яйца, имеют беззубый клюв, не имеют постоянной температуры тела и, хотя выделяют молоко для кормления детёнышей, не имеют сосков, так что их потомству приходится это молоко слизывать. Сумчатые животные (кенгуру, коала, опоссум и др.) живут примерно в тех же местах, где и яйцекладущие, а также в Центральной Америке. Сумчатые рождают живых детёнышей, однако, не имея плаценты, они не могут их нормально вынашивать. Поэтому фактически у них рождается эмбрион, который немедленно забирается в сумку материнского тела, присасывается к соскам и живёт там, пока не вырастет и не сможет существовать самостоятельно. Все остальные млекопитающие относятся к подклассу плацентарных, или высших зверей, которых подразделяют на 18 отрядов: грызуны (крысы, мыши, белки, дикобразы), парнокопытные (быки, свиньи, бегемоты, козлы), непарнокопытные (лошади, ослы, зебры), хищные (волки, кошки, медведи), а также другие отряды, в том числе и отряд приматов, к которому принадлежат обезьяны и человек (рис. 94).

1. Представители каких отрядов земноводных обитают в вашем регионе? Назовите известные вам виды. Опишите их образ жизни и местообитания.

2. Какие прогрессивные изменения в строении и жизнедеятельности пресмыкающихся позволили им разорвать связь с водной средой?

3. Почему птицы выиграли в конкуренции с древними летающими пресмыкающимися?

4. Почему в настоящее время численность многих видов птиц уменьшается, а популяции воробьёв, голубей, ворон становятся всё более многочисленными?

5. Какие черты строения млекопитающих обеспечили им наиболее высокую организацию среди позвоночных?

1. Подготовьте сообщение о мерах по охране и разведению рыб в вашем регионе.

2. Есть ли в вашем регионе земноводные и пресмыкающиеся, представляющие опасность для человека? Создайте стенд или презентацию, рассказывающую об этих животных. Включите в неё правила поведения при встрече с ядовитыми змеями. Выступите с сообщением о ядовитых животных перед учениками младших классов.

3. Используя дополнительные источники информации, составьте сравнительную таблицу «Кровеносная и дыхательная системы различных классов позвоночных животных».