27. Вихід рослин та тварин на сушу в палеозої та пов'язані з цим ароморфози.
Палеозойська ера за своєю тривалістю – понад 300 млн років – перевершує всі наступні ери. Вона включає низку періодів.
На початку ери, протягом кембрійського та ордовицького періодів, панує клімат. вічної весниЖиття зосереджена у водах океану, де мешкають різноманітні водорості, всі типи безхребетних тварин. У морях і океанах широко поширені трилобіти - безхребетні членистоногі тварини, що жили тільки в палеозої. Вони повзали по дну, зариваючись в мул. Розміри їх тіла досягали від 2-4 см до 50 см. У ордовикському періоді з'явилися перші хребетні – панцирні безщелепні.
У силурійський період змінюється клімат, формуються кліматичні пояси. Спостерігається настання льодовика. Життя продовжує розвиватись у воді.
У цей час на Землі широко поширилися корали, різноманітні молюски. Поряд із трилобітами численні ракоскорпіони, що досягали завдовжки двох метрів. Ці тварини жили у воді та дихали за допомогою зябер. До кінця палеозойської ери вони вимерли.
У силурійський період широко поширилися безщелепні панцирні "риби". Вони лише зовні нагадували риб. Насправді, це особлива самостійна гілка хордових. Всі безщелепні жили в прісних водоймах і вели придонний спосіб життя. Порівняно з першими хордовими безщелепними мали переваги у боротьбі за існування. Їхнє тіло було захищене панциром, що складається з окремих пластин.
Наприкінці силуру внаслідок гороутворювальних процесів збільшилася площа суші та створилися передумови для виходу рослин на сушу. Першими наземними рослинами були, мабуть, псилофіти та рініофіти. Вони з'явилися приблизно 440-410 млн. років тому. Припускають, що мохи та псилофіти походять від стародавніх зелених водоростей.
Появі псилофітів сприяла низка ароморфних змін. Виникає механічна тканина, завдяки якій псилофіти зберігали вертикальне положення на суші. Розвиток покривної тканини забезпечило захист фотосинтезуючих клітин та збереження у них вологи. Формування провідної тканини в деревині та лубі покращило пересування речовин у рослині.
Псилофіти досягали висоти від 20 см до 1,5-2 м. У них ще не було листя. На нижній частині стебла були вирости - ризоиды, які, на відміну коренів, служили лише закріплення грунті. (Грунт утворився ще в археї внаслідок життєдіяльності бактерій та водоростей, що мешкали у вологих місцях.) Наприкінці силуру на сушу вийшли і перші тварини – павуки та скорпіони.
У девонський період від псилофітів сталися давні папороті, хвощі, плауни. Вони формується коренева система, з допомогою якої вода з мінеральними солями поглинається з грунту. Серед інших ароморфозів слід назвати появу листя.
У девоні в морях з'явилися щелепнороті панцирні риби, що витіснили безщелепних. Формування кісткових щелеп - важливий ароморфоз, який дозволив їм активно полювати і перемагати у боротьбі існування.
У девоні з'являються також двояко дихаючі і кистепері риби, у них поряд з зябровим виникало легеневе дихання. Ці риби могли дихати атмосферним повітрям. Двоякодишачі риби перейшли до придонного способу життя. Нині вони збереглися в Австралії, Африці, Південній Америці.
У кістеперих риб у прісних водоймах плавник за своєю будовою нагадував п'ятипалу кінцівку. Така кінцівка дозволяла рибам не лише плавати, а й переповзати з однієї водойми до іншої. В даний час зберігся один вид кістеперої риби - латимерія, що мешкає в Індійському океані.
Від кистеперих риб походять перші наземні хребетні - стегоцефали, що поєднують ознаки риб, земноводних і плазунів. Стегоцефали мешкали у болотах. Довжина їх тіла коливалася від кількох сантиметрів до 4 м. Їхня поява була пов'язана з низкою ароморфозів, серед яких важливе значення для життя на суші мало формування п'ятипалої кінцівки, легеневого дихання.
Протягом усього кам'яновугільного періоду, або карбону, панував теплий і вологий клімат. Суша вкрилася болотами, лісами з плаунів, хвощів, папоротей, висота яких сягала понад 30 м-коду.
Пишна рослинність сприяла формуванню родючих ґрунтів та утворенню родовищ кам'яного вугілля, за що цей період і отримав назву кам'яновугільного.
У карбоні з'являються папороті, що розмножуються насінням, перші загони комах, що літають, плазунів В еволюції тварин відбуваються ароморфози, що зменшують їх залежність від водного середовища У плазунів збільшується запас поживних речовин в яйцеклітині, формуються оболонки, що захищають зародок від висоти.
У пермський період відбуваються сильні гороосвітні процеси, клімат стає сухішим Це призвело до широкого поширення голонасінних і плазунів.
Чимало довелося попрацювати у пошуках копалин слідів вимерлих істот, щоб з'ясувати це питання. Насамперед пояснювали перехід тварин на сушу так: у воді, мовляв, багато ворогів, і ось риби, рятуючись від них, стали часом виповзати на сушу, поступово виробляючи потрібні пристосування і переробляючись на інші, більш досконалі форми організмів.
Із цим поясненням не можна погодитись. Адже й тепер є такі дивовижні риби, які часом виповзають на берег, а потім повертаються в море (мал. 21). Але вони докидають воду зовсім не заради порятунку від ворогів. Згадаймо і про жаби - земноводні, які, живучи на суші, для твору потомства повертаються у воду, де вони кидають ікру, і де розвиваються молоді жаби - пуголовки. Додайте до цього, що найдавніші земноводні зовсім не були беззахисними істотами, що страждають від ворогів. Вони були закуті в товстий твердий панцир і полювали на інших тварин, як жорстокі хижаки; неймовірно, щоб їх або подібних до них вигнала з води небезпека з боку ворогів.
Висловлювали також думку, що водні тварини, що переповнювали море, ніби задихалися в морській воді, відчували потребу в свіжому повітрі, та його залучали невичерпні запаси кисню, що у атмосфері. Чи це так було насправді? Згадаймо про літаючі морські риби. Вони то плавають біля поверхні моря, то сильним сплеском піднімаються з води та мчать у повітрі. Здавалося б, їм легше почати користуватися повітрям атмосфери. Але вони саме їм не користуються. Вони дихають зябрами, тобто органами дихання, пристосованими для життя у воді, і цілком задовольняються цим.
Зате серед прісноводних є такі, які мають особливі пристрої для повітряного дихання. Вони змушені пускати їх у хід тоді, коли вода в річці чи озері стає каламутною, засміченою та біднішає киснем. Якщо засмічується морська вода якимись потоками бруду, що стікають у море, то морські риби відпливають в інше місце. Морські рибиі не потребують особливих пристроїв для повітряного дихання. В іншому положенні виявляються прісноводні риби, коли вода, що їх оточує, замутнюється і загниває. Варто поспостерігати за деякими тропічними річками, щоб зрозуміти, що відбувається.
Замість чотирьох наших пір року у тропіках спекотна та суха половина року змінюється дощовою та сирою. Під час бурхливих дощів та частих гроз річки широко розливаються, високо здіймаються води та насичуються киснем із повітря. Але картина різко змінюється. Дощ перестає лити. Води спадають. Гаряче сонце висушує річки. Нарешті, замість текучої води залишаються ланцюги озер і боліт, у яких стояча вода переповнена тваринами. Вони масами гинуть, трупи швидко розкладаються, а при гнитті споживається кисень, так що його стає, таким чином, все менше і менше в цих водоймах, набитих організмами. Хто ж може вціліти за таких різких змін умов життя? Звичайно, лише той, хто має відповідні пристосування: він може або впадати в сплячку, закопавшись в мул на весь сухий час, або перейти до дихання атмосферним киснем, або може робити і те, і інше. Все ж таки інші прирікаються на винищення.
У риб є два роду пристосувань до повітряного дихання: або зябра їх мають губчасті вирости, які затримують вологу, і внаслідок цього кисень повітря легко проникає в кровоносні судини, що омивають їх; або в них є змінений плавальний міхур, який служить для утримання риби на певній глибині, але водночас може виконувати роль органу дихання.
Перше пристосування зустрічається у деяких костистих риб, тобто мають вже не хрящовий, а цілком окостенілий скелет. У них плавальний міхур не бере участі в диханні. Одна з таких риб - «окунь, що повзає» - живе в тропічних країнах і тепер. Подібно до деяких інших костистих риб, він має здатність залишати воду і за допомогою плавників повзати (або стрибати) по березі; іноді він забирається навіть на дерева в пошуках слимаків або хробаків, якими харчується. Як не дивні звички цих риб, вони не можуть роз'яснити нам походження тих змін, які дозволили водним тваринам стати мешканцями суші. Дихають вони за допомогою спеціальних пристроїв в зябровому апараті.
Звернемося до двох дуже давніх груп риб, до тих, які жили на Землі вже в першій половині давньої ери історії Землі. Йдеться про кистеперих і двоякодишачих риб. Одна з чудових кістеперих риб, звана поліпер, живе і в даний час в річках тропічної Африки. Вдень ця риба любить ховатися у глибоких ямах на мулистому дні Нілу, а вночі пожвавлюється у пошуках їжі. Вона нападає і на риб і на раків, не гидує і жабами. Підстерігаючи здобич, поліптер стоїть на дні, спираючись на свої широкі грудні плавці. Іноді він повзе дном на них, як на милицях. Витягнута з води ця риба може прожити години три-чотири, якщо її тримати у мокрій траві. При цьому її дихання відбувається за допомогою плавального міхура, в який риба набирає повітря. Цей міхур у кистеперих риб подвійний і розвивається як виріст стравоходу з черевного боку.
Ми не знаємо поліптера у викопному стані. Інша кистепера риба, близький родич поліптера, жила в дуже далекі часи і дихала добре розвиненим плавальним міхуром.
Двоякодишачі, або, легеневі, риби чудові тим, що їх плавальний міхур перетворився на орган дихання і працює, як легені. З них до нашого часу дожило лише три роди. Один з них – рогозуб – живе у повільно поточних річках Австралії. В тиші літніх ночейдалеко розносяться хрюкання звуки, які видає ця риба, випливаючи на поверхню води і випускаючи повітря з плавального міхура (мал. 24). Але зазвичай ця велика риба лежить нерухомо на дні або повільно плаває серед водяних заростей, общипуючи їх і відшукуючи там ракоподібних, черв'яків, молюсків та іншу їжу. Дихає вона подвійним способом: і зябрами, і плавальним міхуром. І той, і інший орган працює одночасно. Коли влітку річка пересихає і від неї залишаються невеликі водойми, рогозуб почуваємо себе чудово, тоді як інші риби гинуть масами, їх трупи згнивають і псують воду, позбавляючи її кисню. Мандрівники Австралією багато разів спостерігали ці картини. Особливо цікаво, що подібні картини надзвичайно часто розгорталися на зорі кам'яновугільного віку по обличчю Землі; вони дають уявлення про те, як у результаті вимирання одних та перемоги інших стала можливою велика подія в історії життя – вихід водних хребетних на сушу.
Сучасний рогозуб не схильний перебиратися для життя на берег. Він цілий рікпроводить у воді. Дослідникам поки що не вдалося спостерігати, щоб він впадав у сплячку на спекотний час.
Його далекий родич - цератод, або викопний рогозуб, - жив на Землі в дуже віддалені часи і був поширений. Його залишки знайшли в Австралії, Західній Європі, Індії, Африці, Північній Америці.
Дві інші легеневі риби нашого часу - протоптер і лепідосирен - відрізняються від рогозубу пристроєм свого плавального міхура, що перетворився на легені. Саме він у них подвійний, тоді як у рогозубу - непарний. Протоптер досить поширений у річках тропічної Африки. Вірніше сказати, він живе не в самих річках, а в болотах, що тягнуться поряд із руслом річок. Живиться він жабами, хробаками, комахами, раками. При нагоді протоптери нападають і один на одного. Їхні плавці не годяться для плавання, а служать для опори про дно при повзанні. У них є навіть щось подібне до ліктьового (і колінного) суглоба приблизно на середині довжини плавника. Ця чудова особливість показує, що у легеневих риб ще до залишення ними водної стихії могли виробитися пристрої, які дуже знадобилися їм для життя на суші.
Часом протоптер піднімається на поверхню води і набирає повітря в легені. Але рибі цієї доводиться туго в суху пору року. Води в болотах майже не залишається, і протоптер закопується в мул на глибину близько половини метра в особливий нору; тут він лежить, оточений затверділим слизом, виділеним його шкірними залозами. Ця слиз утворює навколо протоптера як би шкаралупу і не дає йому цілком висохнути, підтримуючи шкіру в вологому стані. Через всю кірку йде хід, що закінчується біля рота риби і через який вона дихає атмосферним повітрям. Під час цієї сплячки плавальний міхур служить єдиним органом дихання, оскільки зябра тоді не працюють. За рахунок чого йде тим часом життя в тілі риби? Вона сильно худне, втрачаючи не тільки свій жир, але й частину м'яса, подібно до того, як за рахунок накопиченого жиру та м'яса живуть під час зимової сплячкиі наші звірі – ведмідь, сурок. Сухий час в Африці триває добрі півроку: на батьківщині протоптера - з серпня до грудня. Коли підуть дощі, життя в болотах воскресне, шкаралупа навколо протоптера розчиняється, і він відновлює свою жваву діяльність, готуючись тепер до розмноження.
Молоді протоптери, що вилупилися з ікринок, більше схожі на саламандр, ніж на риб. У них довгі зовнішні зябра, як у пуголовків, і шкіра вкрита різнокольоровими плямами. У цей час плавального міхура ще немає. Він розвивається тоді, коли зовнішні зябра відпадають, так само, як це буває у молодих жабенят.
Третя легенева риба - лепідосир - живе в Південній Америці. Своє життя вона проводить майже так, як і африканський її родич. І потомство у них розвивається дуже схоже.
Але, мабуть, не менш важливою подією треба вважати появу на Землі сухопутних організмів і насамперед наземних рослин. Коли, як і чому це сталося?
У першу половину палеозойської ери на Землі існували три великі материки. Обриси були дуже далекі від сучасних. Величезний материк сягав у північній половині земної кулівід середини сучасної Північної Америки до Уралу. На схід від нього знаходився інший, менший материк. Він займав територію Східного Сибіру, Далекого Сходу, частини Китаю та Монголії. На півдні, від Південної Америки через Африку до Австралії тягнувся третій материк - Гондвана.
Клімат майже всюди був теплий. Материки мали плаский, одноманітний рельєф. Тому води океанів нерідко затоплювали суходіл, утворюючи неглибокі моря, які часто меліли, пересихали, а потім знову наповнювалися водою. Таким чином, сама природа як би змушувала деякі види водних рослин – зелених водоростей – пристосовуватися до життя поза водою. У періоди мілководій, посух деякі з них виживали. Очевидно, головним чином ті, у яких краще на той час розвинулося коріння. Проходили тисячоліття, і рослини поступово розселилися у прибережній смузі суші, давши початок наземному рослинному світу.
Перші рослини суші були дуже маленькими, висотою всього близько чверті метра, і мали слабо розвинену кореневу систему. Їх назвали «псилофітами», тобто «голими» або «лисими», тому що листя у них не було. Від псилофітів виникли хвощові, плаунові та папоротьподібні рослини.
Дослідженнями радянських учених А. Н. Криштофовича та С. Н. Наумовою встановлено, що заселення рослинами суші відбулося понад чотириста мільйонів років тому.
Після рослинами на сушу почали переселятися і тварини - спочатку безхребетні, та був і хребетні. Першими з води вибралися, мабуть, кільчасті черви (батьки сучасних дощових черв'яків), молюски, а також предки павуків і комах, які вже дихали трахеями - складною системою трубок, що пронизують тіло. Деякі безхребетні на той час, наприклад ракоскорпіони, досягали завдовжки трьох метрів.
Друга половина ери стародавнього життя, що почалася близько трьохсот двадцяти мільйонів років тому, включає девонський, кам'яновугільний та пермський періоди. Вона тривала приблизно сто тридцять п'ять мільйонів років. Це був багатий на події час в історії розвитку життя на Землі. Живі істоти, що вийшли з води, широко поширилися тоді по суші, давши початок численним та різноманітним наземним організмам.
В середині ери стародавнього життя на межі силурійського та девонського періодів наша Земля зазнала великих змін. У кількох місцях земна кора піднялася. Голі від води значні ділянки морського дна, що призвело до розширення суші. Утворилися давні гори у Скандинавії, Гренландії, Ірландії, Північній Африці, Сибіру. Звичайно, всі ці зміни сильно вплинули на розвиток життя. Опинившись далеко від води, перші наземні рослини пристосовувалися існування на суші. У нових умовах рослини могли краще засвоювати енергію сонячних променів, посилився фотосинтез та виділення кисню в атмосфері. Мохоподібні псилофіти, а надалі плаунові, хвощові та папоротеподібні рослини, поширюючись у глиб материків, розкинулися густими лісами. Цьому сприяв сирий і теплий ніби оранжерейний клімат безперервного літа. Величні та похмурі були, давні ліси. Гігантські деревоподібні хвощі і плауни, що досягали тридцяти метрів заввишки, стояли впритул один до одного. Підлісся складали дрібні хвощі, папороті і предки хвойних, що виникли від них, - голонасінні рослини. Зі скупчень залишків стародавньої рослинності в пластах земної кори утворилися згодом потужні поклади кам'яного вугілля, наприклад, у Донбасі, Підмосковному басейні, на Уралі та інших місцях. Недарма, один із періодів цього часу названий кам'яновугільним.
Не менш інтенсивно в цей час розвивалися представники тваринного світу. Умови, що змінилися, привели насамперед до того, що деякі стародавні безхребетні стали вимирати. Зникли археоціати, майже вимерли трилобіти, давні корали та інші. Зате на зміну їм прийшли організми, що більш пристосувалися до нових умов. Виникли нові форми молюсків, голкошкірі тварини.
Швидке поширення наземної рослинності збільшувало кількість кисню повітря, сприяючи утворенню багатих поживними речовинами грунтів, особливо у лісах. Не дивно, що порівняно скоро життя в лісах уже било ключем. Там з'явилися різні багатоніжки та їхні нащадки – давні комахи: таргани, коники. Тоді вже з'явилися перші літаючі тварини. Це були поденки та бабки. Літаючи вони могли краще бачити їжу, швидше наближатися до неї. Деякі бабки на той час відрізнялися великими розмірами. У розмаху крил вони сягали сімдесяти п'яти сантиметрів.
А як розвивалося в цей час життя в морі?
Вже у девонском періоді широко поширилися і дуже змінилися риби. У деяких із них у шкірі розвинулися кістки та утворився панцир. Такі «панцирні» риби природно, не могли швидко плавати і тому здебільшого лежали на дні заток і лагун. Через малорухливого образужиття вони виявилися нездатними до подальшого розвитку. Обмеление водоймища призводило до масової загибелі панцирних риб, і вони невдовзі вимерли.
Інша доля чекала інших риб, що жили в ті часи, - так званих двоякодишачих і кістеперих. У них були короткі м'ясисті плавці - два грудні і два черевні. З допомогою цих плавників вони плавали, і навіть могли і повзати дном водойм. Але основна відмінність таких риб - це їхня здатність існувати поза водою, тому що їхня щільна шкіра затримувала вологу. Ці пристосування двоякодишних і кистеперих риб дозволяли їм мешкати в таких водоймах, які періодично сильно меліли і навіть висихали.
Іхтіостега - найдавніше наземне хребетне
Цікаво відзначити, що двоякодишачі риби є і в наші дні. Вони живуть у річках Австралії, Африки та Південної Америки, що пересихають влітку. Нещодавно були спіймані кістепері риби в Індійському океані біля берегів Африки.
Як же дихали ці риби поза водою? У спекотний літній час їх зябра щільно прикривалися зябровими кришками і для дихання використовувався плавальний міхур із сильно розгалуженими кровоносними судинами.
У тих місцях, де водоймища меліли і висихали особливо часто, пристосування риб до життя поза водою все більше вдосконалювалися. Парні плавники перетворювалися на лапи, зябра, якими риби дихали у воді, зменшувалися, а плавальний міхур ускладнювався, розростався і поступово перетворювався на легені, за допомогою яких можна було дихати на суші; розвинулися і органи почуттів, необхідних життя суші. Так риби перетворювалися на земноводних хребетних. Одночасно у кістеперих риб мінялися і плавники. Вони робилися дедалі зручнішими для повзання і поступово перетворювалися на лапи.
Нещодавно палеонтологам вдалося виявити дуже цікаві копалини. Ці нові знахідки допомогли пролити світло на найдавніші етапи перетворення риб на наземних тварин. В осадових породах Гренландії вчені знайшли залишки чотирилапих тварин, так званих іхтіостег. Їхні короткі п'ятипалі лапи були схожі на плавники або ласти, а тулуб був покритий дрібною лускою. Нарешті, череп та хребетний стовп іхтіостегу дуже схожі на череп та хребетний стовп кистеперих риб. Немає сумнівів, що їхтіостеги походять саме від кістеперих риб.
Така коротко історія походження перших чотирилапих тварин, що дихають легенями, історія процесу, що тривав мільйони років і закінчився близько трьохсот мільйонів років тому.
Перші чотирилапі хребетні були земноводними тваринами і отримали назву стегоцефалів. Вони хоч і залишили воду, але поширитися по суші в глиб материків не могли, тому що продовжували метати ікру у воді. Там розвивалася молодь, там вони добували собі корм, полюючи рибою та різними водними тваринами. За способом життя вони були схожі на своїх близьких нащадків - знайомих нам сучасних тритонів та жаб. Стегоцефали були дуже різноманітні, від кількох сантиметрів до кількох метрів завдовжки. Особливо широко поширилися стегоцефали в кам'яновугільному періоді, теплий та вологий клімат якого сприяв їхньому розвитку.
Кінець кам'яновугільного періоду ознаменувався новими сильними геологічними змінами земної кори. На той час знову почалося піднесення суші, виникли гори Уралу, Алтаю, Тянь-Шаню. Перерозподіл суші та моря змінив клімат. І цілком природно, що в наступному, так званому пермському періоді зникли величезні болотисті ліси, почали вимирати стародавні земноводні і водночас з'явилися нові рослини та тварини, пристосовані вже до більш прохолодного та сухого клімату.
Тут у першу чергу треба відзначити розвиток хвойних рослин, а також і плазунів тварин, що походять з деяких груп древніх земноводних. Плазуни, до яких відносяться крокодили, черепахи, ящірки і змії, що нині живуть, відрізняються від земноводних тим, що не мріють ікру у воді, а відкладають яйця на суші. Їхня луската або рогова шкіра добре захищає тіло від втрати вологи. Ці та інші особливості плазунів допомогли їм швидко поширитися на суші наприкінці палеозойської ери.
Представити картину походження плазунів допомогли знайдені залишки невеликих тварин з ознаками і земноводних, і плазунів. Довгий час у науці йшла суперечка: до якого класу віднести цих тварин? Радянському палеонтологу професору І. А. Єфремову вдалося довести, що вони є представниками проміжної групи тварин, які ніби стоять між земноводними і плазунами. Єфремов назвав їх батрахозаврами, тобто лягушкоящерами.
Багато залишків стародавніх плазунів знайдено нашій країні. Найбагатшу колекцію їх – одну з найкращих у світі – зібрав на Північній Двіні російський палеонтолог Володимир Прохорович Амаліцький.
Наприкінці пермського періоду, тобто близько двохсот мільйонів років тому, там була інша велика річка. У пісках, мулах і глинах, які вона відкладала, поховані скелети земноводних, плазунів, залишки папоротей Багаторічні дослідження нашого вченого дозволили досить повно відновити стародавній вигляд того краю, де зараз тече Північна Двіна.
Ми бачимо берег великої річки, що густо порос хвощами, хвойними рослинами, папоротями. По берегах мешкають різні плазуни. Серед них великі, до трьох метрів у довжину, бегемотоподібні парейазаври, які харчувалися рослинною їжею. Їхнє масивне тіло вкрите кістковими щитками, на коротких лапах тупі кігті. Трохи далі від річки живуть хижі плазуни. Привертають увагу великі звіроподібні іноземці, названі так на честь російського геолога А. А. Іноземцева. У них довге вузьке тіло, з рота стирчать кинджалоподібні зуби. Довгі лапи озброєні гострими кігтями. А ось дрібні плазуни, схожі на іноземців. Вони вже з'явилися особливості, властиві звірам чи ссавцям. Корінні зуби стали багатогорбчастими; такими зубами зручно жувати. Лапи набули великої схожості з лапами сучасних нам звірів. Цих тварин недарма назвали звіроподібними плазунами, саме від них надалі сталися звірі. У намальованій тут картині немає фантазії. Для палеонтолога це така ж реальність, як і те, що зараз у басейні Північної Двіни ростуть ялинки та сосни, живуть білки та ведмеді, вовки та лисиці.
Отже, протягом ери стародавнього життя рослини і тварини остаточно поширилися по всій поверхні суші, пристосувавшись до різних умов існування. Потім починається ера середнього життя- мезозойська – ера подальшого розвитку живої природи на нашій планеті.
Якщо вас цікавлять такі цікаві тварини, як амфібії, то я пропоную вам поринути у роздуми з приведенням наукових фактів щодо їх еволюційного розвитку. Походження земноводних – дуже цікава та велика тема. Отже, пропоную вам зазирнути у далеке минуле нашої планети!Походження земноводних
Вважається, що передумовами для виникнення і формування земноводних приблизно 385 млн. років тому (в середині девонського періоду) послужили сприятливі кліматичні умови (тепло і вологість), а також наявність достатнього харчування у вигляді численних дрібних безхребетних тварин, що вже сформувалися.
А, крім того, у той період відбувалося вимивання у водоймища великої кількості органічних залишків, в результаті окислення яких знижувався рівень кисню, розчиненого у воді, що сприяло формуванню у древніх риб змін органів дихання та їх пристосування до дихання атмосферним повітрям.
Іхтіостега
Отже, походження земноводних, тобто. перехід водних хребетних до наземного способу життя супроводжувався появою органів дихання, пристосованих для поглинання атмосферного повітря, і навіть органів, сприяють пересування твердої поверхні. Тобто. зябровий апарат замінився на легкі, а плавники – на п'ятипалі стійкі кінцівки, що є опорою для тіла на суші.
У той самий час відбувалася зміна інших органів, і навіть їх систем: системи кровообігу, нервової системи та органів чуття. Основними прогресивними еволюційними змінами будови земноводних (ароморфозом) є такі: розвиток легенів, утворення двох кіл кровообігу, поява трикамерного серця, формування п'ятипалих кінцівок та утворення середнього вуха. Зачатки нових пристроїв можна спостерігати і в деяких груп сучасних риб.
Стародавні кістепері
До цього часу в ученому світі про походження земноводних точаться суперечки. Одні вважають, що земноводні походять від двох груп стародавніх кістеперих риб – Porolepiformes і Osteolepiformes, більшість інших наводить аргументи на користь остеолепіформних кістеперих, але не виключає можливості, що при цьому могли паралельно розвиватися та еволюціонувати кілька близьких філетичних ліній остеоле.
Панцирноголові земноводні - стегоцефали.
Ці вчені припускають, що паралельні лінії пізніше вимерли. Однією з особливо еволюціонували, тобто. видозмінених видів стародавніх кістеперих риб, був Тіктаалік, який придбав цілий ряд перехідних ознак, що зробили його проміжним видом між рибами та земноводними.
Хочеться перерахувати ці ознаки: рухлива, відокремлена від пояса передніх кінцівок укорочена голова, що нагадує крокодиля, плечові та ліктьові суглоби, видозмінений плавник, що дозволяв йому підніматися над грунтом і займати різні фіксовані положення, не виключено, що й ходити по мілководді. Дихав Тиктаалік через ніздрі, а повітря в легені, можливо, нагнітало не зябровий апарат, а щечні помпи. Деякі з таких еволюційних змін характерні і для стародавньої кістеперої риби Пандеріхтіс.
Стародавні кістепері
Походження земноводних: перші амфібії
Вважається, що перші амфібії Іхтіостегіди (лат. Ichthyostegidae) з'явилися наприкінці девонського періоду у прісних водоймах. Вони утворили перехідні форми, тобто. щось середнє між стародавніми кістеперими рибами і нині існуючими - сучасними земноводними. Шкіра цих стародавніх істот була вкрита дуже дрібною риб'ячою лускою, а поряд з парними п'ятипалими кінцівками вони мали звичайний риб'ячий хвіст.
Від зябрових кришок у них залишилися лише рудименти, проте від риб у них зберігся клейтрум (кістка, що відноситься до спинного відділу і сполучає плечовий пояс із черепом). Ці древні амфібії могли жити у прісній воді, а й у суші, деякі з них на сушу виповзали лише періодично.
Іхтіостега
Обговорюючи походження земноводних, не можна не сказати про те, що пізніше, у кам'яновугільному періоді утворився ряд гілок, що складаються з численних надзагонів та загонів амфібій. Приміром, загін Лабіринтодонтів був дуже різноманітний і проіснував остаточно тріасового періоду.
У карбонському періоді утворилася нова гілка ранніх земноводних - Лепоспондилиов (лат. Lepospondyli). Ці стародавні земноводні були пристосовані для життя виключно у воді і проіснували приблизно до середини пермського періоду, започаткувавши сучасні загони амфібій – Безногим і Хвостатим.
Хочеться відзначити, що це земноводні, іменовані стегоцефалами (панцирно-головыми), які виникли в палеозої, вимерли вже у тріаському періоді. Передбачається, що їх першими предками були кісткові риби, які поєднували примітивні риси будови з більш розвиненими (сучасними).
Стегоцефал
Розглядаючи походження земноводних, хочеться звернути вашу увагу на те, що найбільше до панцирно-голових близькі кистепері риби, оскільки вони мали легеневе дихання та скелет, що має схожість зі скелетами стегоцефалів (панцирно-голових).
Ймовірно, девонський період, в якому утворилися панцирно-голові, відрізнявся сезонними посухами, в період яких багатьом рибам жилося «несолодко», оскільки вода збіднювалася киснем, а численна водна рослинність, що розрослася, ускладнювала їх пересування у воді.
Стегоцефал
У такій ситуації дихальні органи водних істот мали видозмінюватися і перетворюватися на легеневі мішки. Спочатку виникнення проблем із диханням древні кистеперые риби просто мали отримати чергової порції кисню підніматися поверхню води, а згодом за умов пересихання водойм вони змушені пристосовуватися і виходити сушу. Інакше тварини, що не пристосувалися до нових умов, просто гинули.
Тільки ті водні тварини, які змогли адаптуватися і пристосуватися і чиї кінцівки видозмінилися настільки, що стали здатні пересуватися по суші, змогли пережити ці екстремальні умови, і в результаті перетворитися на земноводних. У таких складних умовах перші земноводні, отримавши нові, більш досконалі кінцівки, змогли пересуватися по суші від висохлого водоймища до іншого водоймища, де ще зберігалася вода.
Лабіринтодонти
У той же час, ті тварини, які були покриті важкою кістковою лускою (лускатим панциром) важко могли пересуватися по суші і, відповідно, чиє шкірне дихання було утруднено, були змушені редукувати (відтворити) кістковий панцир на поверхні свого тіла.
У деяких груп стародавніх амфібій він зберігся лише на череві. Треба сказати, що панцирно-голові (стегоцефали) зуміли дожити тільки до початку мезозойської ери. Усі сучасні, тобто. існуючі нині загони земноводних сформувалися лише наприкінці мезозойського періоду.
На цій ноті ми закінчуємо свою розповідь про походження земноводних. Хочеться сподіватися, що вам сподобалася ця стаття, і ви повернетеся на сторінки сайту ще, занурившись за читанням дивовижний світживої природи.
А докладніше, з найцікавішими представникамиземноводних (амфібій), вас познайомлять ці статті:
Надіслати свою гарну роботу до бази знань просто. Використовуйте форму, розташовану нижче
Студенти, аспіранти, молоді вчені, які використовують базу знань у своєму навчанні та роботі, будуть вам дуже вдячні.
Розміщено на http://www.allbest.ru/
- Вступ
- 6. Виникнення амніону
- 9. Живонародження
- Висновок
Вступ
Вихід хребетних із води на сушу був найважливішим щаблем в історії розвитку тваринного світу, і тому обговорення походження земноводних набуває особливого інтересу. Земноводні були першими з хребетних, які мали розчленовані і несучі пальці кінцівок, перейшли до легеневого дихання і, таким чином, почали освоєння наземного середовища.
Посушливий клімат континентальних областей, характерний для девонського періоду, поставив у найневигідніші умови мешканців пересихають водойм або водойм з бідною киснем водою. У таких умовах життєва перевага залишилася за тими рибами, які могли використовувати як орган дихання свій плавальний міхур і таким чином перенести тимчасове пересихання і дожити до нового періоду дощів, щоб знову повернутися до риб'ячого способу життя.
Цим був зроблений перший крок на шляху виходу з водного середовища. Але до справжнього освоєння умов наземного життя було далеко. Найбільше, чого могли досягти тоді легеневі риби, - це можливість пасивно пережити несприятливий сезон, заховавшись у мул.
Але на зміну девонському періоду прийшов період кам'яновугільний. Вже сама назва його говорить про величезну масу рослинних залишків, що утворили в умовах мілководдя пласти кам'яного вугілля. І пишний розвиток деревоподібних спорових рослин, і те, що ці рослини не зотліли на поверхні, а обвалилися під водою, - все це свідчить про сирий і спекотний клімат, що панував у той час на великих площах Землі.
Клімат, що змінився, створив і нові умови для нащадків девонських легеневих риб. Одним з них здатність до повітряного дихання знадобилася у зв'язку з життям у теплих болотистих водоймах з рослинністю, що розкладається (це приблизно ті ж умови, в яких зараз живе амазонський лускатник); інші, у яких внутрішні зміни процесу обміну речовинна дія природного відбору виробили здатність тимчасово обходитися без води, в сирій атмосфері кам'яновугільних лісів могли вже вести активніше життя - рухатися і добувати собі їжу.
Вихід хребетних на сушу стався в пізньо-девонську епоху, приблизно через 50 млн. років після перших завойовників суші - псилофітів. У цей час повітря було вже освоєно комахами, а по Землі стали поширюватися нащадки кістеперих риб. Новий спосіб пересування дозволив їм на деякий час відійти від води. Це призвело до появи хребетних з новим способом життя – земноводних. Найбільш давні їхні представники - іхтіостеги - виявлені в Гренландії в девонських осадових породах. Короткі п'ятипалі лапи іхтіостег, завдяки яким вони могли переповзати по суші, скидалися на ласти. Наявність хвостового плавника, тіла, вкритого лускою, свідчить про водний спосіб життя цих тварин.
Розквіт давніх амфібій присвячений карбону. Саме в цей період широкого розвитку набули стегоцефали (панцирноголові). Форма їхнього тіла нагадувала тритонів і саламандр. Розмноження стегоцефалів, як і сучасних земноводних, відбувалося за допомогою ікри, яку вони викидали у воду. У воді розвивалися личинки, що мали зяброве дихання. Через цю особливість розмноження земноводні назавжди залишилися пов'язаними зі своєю колискою - водою. Вони, як і перші наземні рослини, жили лише в прибережній частині суші і не могли завоювати внутрішньоконтинентальні масиви, розташовані далеко від водойм.
хребетний суша повітряне дихання
1. Передумови виходу хребетних на сушу
Виникла в прибережних амфібіотичних ландшафтах густа "щітка" з гелофітів (можна назвати її "рініофітний очерет") починає діяти як фільтр, що регулює плащовий стік: вона інтенсивно відціджує (і осаджує) уламковий матеріал, що зноситься з суші і формує тим самим стабільну. берегову лінію. Деяким аналогом цього процесу може служити формування крокодилами "алігаторових ставків": тварини постійно поглиблюють і розширюють болотні водоймища, що населяються ними, викидаючи грунт на берег. Внаслідок їх багаторічної "іригаційної діяльності" болото перетворюється на систему чистих глибоких ставків, розділених широкими залісненими "дамбами". Так і судинна рослинність у девоні розділила горезвісні амфібіотичні ландшафти на "справжню сушу" та "справжні прісноводні водоймища".
Саме з новоствореними прісноводними водоймами пов'язана і поява в пізньому девоні перших тетрапод (чотириногих) - групи хребетних, що мають дві пари кінцівок; вона поєднує у своєму складі амфібій, рептилій, ссавців та птахів (просто кажучи, тетраподи – це все хребетні, крім риб та рибоподібних). В даний час загальноприйнято, що тетраподи ведуть своє походження від кістеперих риб (Rhipidistia); ця реліктова група має нині єдиного живого представника, латимерію. Досить популярна колись гіпотеза походження чотириногих від іншої реліктової групи риб - двоякодишачих (Dipnoi), що нині практично не має прихильників.
Девонський період, у якому виникли стегоцефали, мабуть, характеризувався сезонними посухами, під час яких життя у багатьох прісних водоймах було для риб важким. Збідненню води киснем і утрудненості плавання у ній сприяла багата рослинність, що зростала у кам'яновугільний час з болот і берегів водойм. Рослини падали у воду. У умовах могли виникнути пристосування риб до додаткового дихання легеневими мішками. Саме собою збіднення води киснем ще було передумовою виходу сушу. У умовах кистеперые риби могли підніматися поверхню і заковтувати повітря. Але при сильному усиханні водойм життя для риб ставало вже неможливим. Нездатні до пересування суходолом, вони гинули. Тільки ті з водних хребетних, які одночасно зі здатністю до легеневого дихання набули кінцівок, здатних забезпечити пересування по суші, могли переживати ці умови. Вони виповзали на сушу і переходили до сусідніх водойм, де ще зберігалася вода.
Разом з тим пересування по суші для тварин, покритих товстим шаром важкої кісткової луски, було утруднено, і кістковий лускатий панцир на тілі не забезпечував можливості шкірного дихання, такого характерного для всіх амфібій. Зазначені обставини, певне, стали причиною для редукції кісткового панцира здебільшого тіла. У окремих груп древніх амфібій він зберігся (крім панцира черепа) лише з череві.
2. Поява п'ятипалої кінцівки
У більшості риб у скелеті парних плавників виділяють проксимальний відділ, що складається з невеликої кількості хрящових або кісткових пластинок, і дистальний, до складу якого входить велика кількість розташованих радіально сегментованих променів. З поясами кінцівок плавники з'єднані малорухомі. Вони можуть служити опорою тілу під час пересування дном чи суші. У кістеперих риб скелет парних кінцівок має іншу будову. Загальна кількість їх кісткових елементів зменшено, і вони мають більші розміри. Проксимальний відділ складається тільки з одного великого кісткового елемента, що відповідає плечовій або стегновій кісткам передніх або задніх кінцівок. Далі йдуть дві дрібніші кісточки, гомологічні ліктьовий і променевий або великий і малої гомілкових кісток. На них спираються 7-12 радіально розташованих променів. У поєднанні з поясами кінцівок такого плавника беруть участь тільки гомологи плечової або стегнової кісток, тому плавники кистеперих риб виявляються активно рухливими (рис. 1 А, Б) і можуть використовуватися не тільки для зміни напрямку руху у воді, але і для переміщення по твердому субстрату . Життя цих риб у дрібних водоймах, що пересихають, в девонському періоді сприяло відбору форм з більш розвиненими і рухливими кінцівками. Перші представники Tetrapoda - стегоцефали - мали семи - і п'ятипалих кінцівок, що зберігають подібність з плавниками кістеперих риб (рис.1, B).
Рис. 1. Скелет кінцівки кістеперої риби (А), його основа (Б) і скелет передньої лапи стегоцефалу (В): I-плечова кістка, 2-ліктьова кістка, 3-променева кістка.
У скелеті зап'ястя збережено правильне радіальне розташування кісткових елементів у 3-4 ряди, у зап'ясті розташовується 7-5 кісток, а далі також радіально лежать фаланги 7-5 пальців. У сучасних земноводних кількість пальців у кінцівках дорівнює п'яти або відбувається їхня олігомеризація до чотирьох. Подальше прогресивне перетворення кінцівок виявляється у збільшенні ступеня рухливості з'єднань кісток, у зменшенні кількості кісток у зап'ясті спочатку до трьох рядів у амфібій і потім до двох - у плазунів і ссавців. Паралельно зменшується також кількість фаланг пальців. Характерно також подовження проксимальних відділів кінцівки та укорочення дистальних.
Розташування кінцівок у ході еволюції також змінюється. Якщо у риб грудні плавники знаходяться на рівні першого хребця і звернені в сторони, то у наземних хребетних в результаті ускладнення орієнтації в просторі з'являється шия і виникає рухливість голови, а у плазунів і особливо у ссавців у зв'язку з підняттям тіла над землею передні кінцівки переміщаються назад і орієнтуються не горизонтально, а вертикально. Те саме стосується і задніх кінцівок. Різноманітність умов проживання, що надаються наземним способом життя, забезпечує різноманіття форм пересування: стрибки, біг, повзання, політ, риття, лазіння по скелях та деревах, а при поверненні у водне середовище – і плавання. Тому в наземних хребетних можна зустріти як майже необмежену різноманітність кінцівок, так і їхню повну вторинну редукцію, причому багато подібних адаптацій кінцівок у різноманітних середовищах багаторазово виникали конвергентно (рис. 2).
Однак у процесі онтогенезу у більшості наземних хребетних проявляються загальні риси у розвитку кінцівок: закладка їх зачатків у вигляді малодиференційованих складок, формування в кисті та стопі спочатку шести або семи зачатків пальців, крайні з яких невдовзі редукуються і надалі розвивається лише п'ять.
Рис. 2 Скелет передньої кінцівки наземних хребетних. А-жаба - Б-саламандра; В-крокодил; Г-кажан; Д-людина: 1-плечова кістка, 2-променева кістка, 3-кістки зап'ястя, 4-п'ясті, 5-фаланги пальців, 6-ліктьова кістка
3. Редукція шкірних слизових залоз і поява рогових утворень
У личинок земноводних епідерміс також містить велику кількість залозистих клітин, але у дорослих тварин останні зникають та замінюються багатоклітинними залозами.
У безногих амфібій передній половині кожного сегмента їх кільчастого тіла, крім залоз звичайного типу, є ще особливі гігантські шкірні залози.
У рептилій шкіра позбавлена залоз. Як виняток вони зустрічаються лише окремі великі залози, які мають спеціальні функції. Так, у крокодилів є пара мускусних залоз з боків нижньої щелепи. У черепах подібні залози є на місці з'єднання спинного та черевного щитів. У ящірок спостерігаються ще особливі стегнові пори, але вони виштовхують із себе у вигляді сосочка лише масу ороговілих клітин і тому навряд чи можуть бути віднесені до залоз (деякі автори порівнюють ці утворення з волоссям).
Шкіра рептилій, що звільнилася від функції дихання, зазнає істотних змін, спрямованих на захист організму від висихання. Шкірні залози у плазунів відсутні, оскільки необхідність у змочуванні шкіри відпала. Випаровування вологи з поверхні тіла зменшилося, тому що все тіло цих тварин покрите роговими лусками. Повний розрив з водним середовищем призводить до того, що осмотичний тиск у тілі плазунів стає незалежним від довкілля. Ороговіння шкіри, що робить її непроникною для води, знімає загрозу зміни осмотичного тиску навіть тоді, коли плазуни вдруге переходять до водного способу життя. Так як вода надходить в тіло плазунів тільки довільно разом з їжею, то функція нирок, що осморегулює, майже повністю відпадає. У плазунів немає потреби, як у земноводних, виводити постійно виникає надлишок води з організму. Навпаки, у них, як у сухопутних тварин, виникає потреба ощадливо витрачати воду, що у організмі. Тулубні нирки (мезонефрос) земноводних замінюються у плазунів тазовими (метанефрос).
У птахів шкірних залоз також немає, крім лише однієї парної залози, що несе спеціальну функцію. Це - копчикова ж - що відкривається зазвичай парою отворів над останніми хребцями. Вона має досить складну будову, складається з численних трубок, що радіально сходяться до вивідного каналу, і виділяє маслянистий секрет, що служить для мастила пір'я.
Ссавці примикають по достатку шкірних залоз до амфібій. У шкірі ссавців є багатоклітинні залози обох основних типів - трубчасті та альвеолярні. До перших відносяться потові залози, що мають вигляд довгої трубки, кінець якої нерідко згорнуть у клубочок, а решта зазвичай вигнута у вигляді штопора. У деяких нижчих ссавців ці залози мають майже мішковидну форму.
4. Поява органів повітряного дихання
Подібність легких нижчих наземних хребетних з плавальним міхуром по яких риб вже давно навело дослідників на думку про гомологію цих утворень. У такій загальній формі ця поширена думка зустрічає чималі труднощі. Плавальний міхур більшості риб є непарним органом, що розвиваються у спинному мезентерії. Він забезпечується артеріальною кров'ю кишкових і віддає венозну кров частиною кардинальні, частиною у ворітну вену печінки. Ці факти, безперечно, говорять проти зазначеної теорії. Однак у деяких риб спостерігається парний плавальний міхур, сполучений з черевною стінкою стравоходу і далі попереду. Цей орган забезпечується, як і легкі наземних хребетних, кров'ю від четвертої пари зябрових артерій і віддає її прямо в серце (у венозну пазуху у двоякодишачих і прилеглу до неї частину печінкової вени у Polyptorus). Цілком ясно, що ми маємо тут справу з утвореннями того ж таки роду, як і легені.
Таким чином, вищевказану гіпотезу про походження легень можна прийняти з відомими обмеженнями - легені наземних хребетних є результатом подальшої спеціалізації (як органу дихання) легеневого міхура.
Спираючись на факт закладки легень у амфібій у вигляді парних мішковидних виростів позаду останньої пари зябрових мішків, Гьотте висловив припущення, що легені є результатом перетворення пари зябрових мішків. Ця теорія може бути зближена з першою, якщо припустити, що плавальний міхур має таке ж походження. Таким чином, деякі автори вважають, що плавальний міхур риб і легені наземних хребетних розвивалися незалежно (дивергентно) з кількох останніх зябрових мішків.
В даний час можна вважати що теорія Гете про походження легенів найбільше узгоджується з фактами. Що ж до питання про походження плавального міхура риб, ми можемо прийняти лише парного міхура многоперых ганоїдів і двоякодышащих риб таке ж його виникнення, як й у легких. У разі відпадає також необхідність прийняття цілком незалежного розвитку цих органів. Легкі наземні хребетні являють собою спеціалізований парний плавальний міхур. Останній виник шляхом перетворення з пари зябрових мішків.
5. Виникнення гомойотермії
Гомойотермія - принципово інший шлях температурних адаптацій, що виник на основі різкого підвищення рівня окисних процесів у птахів та ссавців у результаті еволюційного вдосконалення кровоносної, дихальної та інших систем органів. Споживання кисню на 1 г маси тіла у теплокровних тварин у десятки та сотні разів більше, ніж у пойкілотермних.
Основні відмінності гомойотермних тварин від пойкілотермних організмів:
1) потужний потік внутрішнього ендогенного тепла;
2) розвиток цілісної системи ефективно працюючих терморегуляторних механізмів, і в результаті 3) постійне перебіг всіх фізіологічних процесів в оптимальному температурному режимі.
Гомойотермні зберігають постійний тепловий баланс між теплопродукцією та тепловіддачею та відповідно підтримують постійну високу температуру тіла. Організм теплокровної тварини не може бути тимчасово "припинений" так, як це відбувається при гіпобіозі або криптобіозі у пойкілотермних.
Гомойотермні тварини завжди виробляють певний мінімум теплопродукції, що забезпечує роботу кровоносної системи, органів дихання, виділення та інших, навіть перебуваючи у спокої. Цей мінімум отримав назву базального метаболізму. Перехід до активності посилює вироблення тепла і вимагає посилення тепловіддачі.
Теплокровним властива хімічна терморегуляція - рефлекторне збільшення теплопродукції у відповідь зниження температури середовища. Хімічна терморегуляція повністю відсутня у пойкілотермних, у яких у разі виділення додаткового тепла воно генерується за рахунок безпосередньої рухової активності тварин.
На противагу пойкілотермним при дії холоду в організмі теплокровних тварин окисні процеси не слабшають, а посилюються, особливо в скелетних м'язах. У багатьох тварин спочатку спостерігається м'язове тремтіння - неузгоджене скорочення м'язів, що призводить до виділення теплової енергії. Крім того, клітини м'язової та багатьох інших тканин виділяють тепло і без здійснення робочих функцій, приходячи до стану особливого терморегуляційного тонусу. При подальшому зниженні температури середовища тепловий ефект терморегуляційного тонусу зростає.
Під час продукування додаткового тепла особливо посилюється обмін ліпідів, оскільки нейтральні жири містять основний запас хімічної енергії. Тому жирові запаси тварин забезпечують найкращу терморегуляцію. Ссавці мають навіть спеціалізовану буру жирову тканину, в якій вся хімічна енергія, що звільняється, розсіюється у вигляді тепла, тобто. йде на обігрів організму. Бура жирова тканина найбільш розвинена у тварин – мешканців холодного клімату.
Підтримка температури за рахунок зростання теплопродукції вимагає великої витратиенергії, тому тварини при посиленні хімічної терморегуляції або потребують великої кількості їжі, або витрачають багато жирових запасів, накопичених раніше. Наприклад, землерийка бурозубка крихітна має винятково високий рівень обміну. Чергуючи дуже короткі періоди сну та активності, вона діяльна у будь-які години доби і щодня з'їдає корми вчетверо більше своєї маси. Частота серцебиття у бурозубок до 1000 за хв. Також і птахам, що залишаються на зиму, потрібно багато корму: їм страшні не стільки морози, скільки безгодівля. Так, при хорошому врожаї насіння ялинки та сосни клісти взимку навіть виводять пташенят.
Посилення хімічної терморегуляції, в такий спосіб, має межі, зумовлені можливістю добування їжі. При нестачі корму взимку такий шлях терморегуляції екологічно невигідний. Він, наприклад, слабо розвинений у всіх тварин, що мешкають за полярним колом: песців, моржів, тюленів, білих ведмедів, північних оленів та ін. Для мешканців тропіків хімічна терморегуляція також мало характерна, оскільки у них практично не виникає необхідності додаткового продукування тепла.
У межах деякого діапазону зовнішніх температур гомойотермні підтримують температуру тіла, не витрачаючи на це додаткової енергії, а використовуючи ефективні механізми фізичної терморегуляції, що дозволяють краще зберігати або відводити тепло базального метаболізму. Цей діапазон температур, у межах якого тварини почуваються найбільш комфортно, називається термонейтральною зоною. За нижнім порогом цієї зони починається хімічна терморегуляція, за верхнім – витрати енергії на випаровування.
Фізична терморегуляція екологічно вигідна, оскільки адаптація до холоду здійснюється за рахунок додаткової вироблення тепла, а й за рахунок збереження їх у тілі тварини. Крім того, можливий захист від перегріву шляхом посилення тепловіддачі у зовнішнє середовище.
Способи фізичної терморегуляції множинні. У філогенетичному ряді ссавців - від комахоїдних до рукокрилих, гризунів та хижаків механізми фізичної терморегуляції стають все більш досконалими та різноманітними. До них слід віднести рефлекторне звуження та розширення кровоносних судин шкіри, що змінює її теплопровідність, зміну теплоізолюючих властивостей хутра та пір'яного покриву, протиточний теплообмін шляхом контакту судин при кровопостачанні окремих органів, регуляцію випарної тепловіддачі.
Густе хутро ссавців, пір'я і особливо пуховий покрив птахів дозволяють зберігати навколо тіла прошарок повітря з температурою, близькою до температури тіла тварини, і тим самим зменшити тепловипромінювання у зовнішнє середовище. Тепловіддача регулюється нахилом волосся та пір'я, сезонною зміною хутра та оперення. Винятково тепле зимове хутро ссавців Заполяр'я дозволяє їм у холод обходитися без істотного підвищення обміну речовин та знижує потребу в їжі. Наприклад, песці на узбережжі Північного Льодовитого океану взимку споживають їжі навіть менше, ніж улітку.
У морських ссавців – ластоногих та китів – шар підшкірної жирової клітковини розподілений по всьому тілу. Товщина підшкірного жиру у окремих видівтюленів досягає 7-9 см, а загальна його маса становить до 40-50% від маси тіла. Теплоізолюючий ефект такого "жирового панчохи" настільки високий, що під тюленями, що лежать на снігу, сніг не тане, хоча температура тіла тварини підтримується на рівні 38°C. У тварин жаркого клімату подібний розподіл жирових запасів призводило б до загибелі від перегріву через неможливість виведення надлишку тепла, тому жир у них запасається локально, в окремих частинах тіла, не заважаючи тепловипромінюванню із загальної поверхні (верблюди, курдючні вівці, зебу та ін.) ).
Системи протиточного теплообміну, що допомагають підтримувати постійну температуру внутрішніх органів, виявлені в лапах і хвостах у сумчастих, лінивців, мурахоїдів, напівмавп, ластоногих, китів, пінгвінів, журавлів та ін. При цьому судини, по яких нагріта кров рухається зі стінками судин, що спрямовують охолоджену кров від периферії до центру, і віддають їм своє тепло.
Важливе значення підтримки температурного балансу має відношення поверхні тіла до його обсягу, оскільки у кінцевому підсумку масштаби продукування тепла залежить від маси тварини, а теплообмін йде через його покрови.
6. Виникнення амніону
Усі хребетні тварини поділяються на первинноводні – Anamnia та первинноназемні – Amniota залежно від того, в яких умовах відбувається їх ембріональний розвиток. Еволюційний процесу тварин був пов'язаний з освоєнням нового середовища проживання - суші. Це простежується як у безхребетних, де вищий клас членистоногих (комахи) став мешканцем наземного середовища, і на хребетних, де сушу освоїли вищі хребетні: рептилії, птахи і ссавці. Вихід сушу супроводжувався адаптивними змінами всіх рівнях організації - від біохімічного до морфологічного. З позиції біології розвитку, адаптації до нового середовища висловилися у появі пристроїв, що зберігають зародка, що розвиваєтьсяумови життя предків, тобто. водне середовище. Це стосується як забезпечення розвитку комах, і вищих хребетних. В обох випадках яйце, якщо розвиток відбувається поза організмом матері, одягається оболонками, що забезпечують захист та збереження макроструктури напіврідкого вмісту яйця у повітряному середовищі. Навколо самого зародка, що розвивається всередині яйцеві оболонки, формується система зародкових оболонок - амніон, сероза, алантоїс. Зародкові оболонки у всіх Amniota гомологічні та розвиваються подібним чином. Розвиток до виходу з яйця йде у водному середовищі, що зберігається навколо зародка за допомогою амніотичної оболонки, за назвою якої вся група вищих хребетних називається Amniota. Функціональний аналог амніону хребетних є і комах. Таким чином, завдання знаходять загальне рішення у двох настільки різних груп тварин, кожна з яких може вважатися найвищою у своїй еволюційній галузі. Амніотична оболонка утворює навколо зародка амніотичну порожнину, заповнену рідиною, за сольовим складом близьку до складу плазми клітин. У рептилій і птахів зародок, що піднімається над жовтком, поступово охоплюється спереду, з боків і ззаду подвійною складкою, утвореною ектодермою і парієтальною мезодермою. Складки замикаються над зародком і пошарово зростаються: зовнішня ектодерма із зовнішньою ектодермою, підстилаюча її парієтальна мезодерма з парієтальною мезодермою протилежної складки. При цьому весь зародок і його жовтковий мішок зверху покриті ектодермою і парієтальною мезодермою, що підстилає її, які разом утворюють зовнішню оболонку - серозу. Ектодерма внутрішньої частини складок, звернена до зародка, і парієтальна мезодерма, що покриває її, замикаються над зародком, утворюючи амніотичну оболонку, у порожнині якої і розвивається. Пізніше у зародка в області задньої кишки виникає виріст її вентральної стінки (ентодерма з вісцеральною мезодермою), який збільшується і займає екзоцел між серозою, амніоном і жовтковим мішком.
Цей виріст - третя зародкова оболонка, звана алантоїсом. У вісцеральній мезодермі алантоїса розвивається мережа судин, які разом з судинами серозної оболонки впритул підходять до підшкаралупових оболонок і забезпеченої порами шкаралупової оболонки яйця, забезпечуючи газообмін зародка, що розвивається.
Преадаптації, що передують утворенню зародкових оболонок Amniota (їх загального "перспективного стандарту") під час еволюції, можна проілюструвати двома прикладами.
1. Рибки нотобранхії (Notobranchius) та афіосеміони (Aphiosemion) в Африці та цінолебії (Cynolebias) у Південній Америці живуть у водоймах, що пересихають. Ікра відкладається ще у воду, а розвиток її припадає на якийсь час посухи. Багато дорослих риб у посуху гинуть, але відкладена ікра продовжує розвиватися. У сезон дощів з ікринок виводяться мальки, які відразу здатні до активного харчування. Рибки швидко ростуть і у віці 2-3 місяців вже самі відкладають ікру. При цьому спочатку в кладці знаходиться всього кілька ікринок, але з віком та зростанням розмір кладок збільшується. Цікаво, що пристосування до розмноження в водоймах, що періодично пересихають, призвело до залежності розвитку від цього фактора: без попереднього підсушування ікра втрачає здатність до розвитку. Так, для розвитку золотополосого афіосеміону його ікра має пройти через піврічне підсушування у піску. В ікрі цих рибок жовток розріджується під зародком і зародок починає занурюватися в нього, захоплюючи за собою верхню стінку жовткового мішка. В результаті навколо зародка замикаються складки із зовнішніх стінок жовткового мішка, що утворюють камеру, яка зберігає вологу і в якій зародок переживає посуху. Цей приклад показує, як могли виникати зародкові оболонки Amniota і він нібито імітує та передбачає спосіб і шлях утворення амніону та серози у вищих хребетних.
2. Зародок примітивних рептилій, чиї яйця позбавлені білка, у розвитку збільшується, відокремлюється від жовтка і впирається в шкаралупу. Нездатний змінити форму шкаралупи, зародок тоне в жовтку, а позазародкова ектодерма (за фактичними даними спочатку саме вона) замикається подвійними складками над зародком, що занурюється. Пізніше у складки вростає парієтальна мезодерма.
Зіставлення цих двох прикладів підказує можливу схему еволюційного походження двох із трьох зародкових оболонок – серози та амніону.
Походження алантоїсу спочатку пов'язане з виведенням продуктів азотистого обміну в ембріогенезі вищих хребетних. У всіх амніот алантоїс виконує одну загальну функцію – функцію свого роду ембріонального сечового міхура. У зв'язку з раннім функціонуванням нирки зародка вважають, що алантоїс виник у результаті "передчасного" розвитку сечового міхура. Сечовий міхур є і у дорослих амфібій, але не розвинений скільки-небудь помітно у їх зародків (А. Ромер, Т. Парсонс, 1992). Крім того, алантоїс виконує дихальну функцію. З'єднуючись з хоріоном, пронизаний судинами хоріоаллантоіс діє як дихальна система, що поглинає кисень, що надходить через шкаралупу, і видаляє діоксид вуглецю. У більшості ссавців алантоїс також розташовується під хоріоном, але вже як складова частинаплаценти. Тут судини алантоїсу теж доставляють кисень і поживні речовини зародка і переносять діоксид вуглецю та кінцеві продукти обміну до кров'яного русла матері. У різних посібниках алантоїс називають похідним вісцеральної мезодерми та ектодерми або ентодерми. Різночитання пояснюється тим, що анатомічно він зближений із клоакою, яка, за Г. Дж. Ромейсом, є первинною ознакою хребетних. Сама клоака в ембріогенезі має подвійне походження. У зародків всіх хребетних вона утворена розширенням заднього кінця ентодермальної задньої кишки. До відносно пізніх стадій розвитку вона відгороджена від зовнішнього середовищамембраною, зовні від якої розташовується вп'ячування ектодерма (proctodeum) - задня кишка. Зі зникненням мембрани ектодерма включається до складу клоаки, і стає важко розрізнити, яка частина вистилання клоаки походить з ектодерми, а яка з ентодерми.
У всіх рептилій та птахів яйця великі, полілецитальні, телолецитальні з меробластичним типом дроблення. Велика кількість жовтка в яйцеклітині у тварин цих класів є основою для подовження ембріогенезу. Постембріональний розвиток у них прямий і не супроводжується метаморфозом.
7. Зміни у нервовій системі
Роль нервової системи стала особливо значною після виходу хребетних на сушу, який поставив колишніх первинних у дуже складну ситуацію. Вони чудово пристосувалися до життя у водному середовищі, яке мало схоже на наземні умови проживання. Нові вимоги до нервової системи були продиктовані низьким опором середовища, збільшенням маси тіла, гарним поширенням повітря запахів, звуків і електромагнітних хвиль. Гравітаційне поле пред'явило вкрай жорсткі вимоги до системи соматичних рецепторів та вестибулярного апарату. Якщо у воді впасти неможливо, то поверхні Землі такі неприємності неминучі. На межі середовищ сформувалися специфічні органи руху – кінцівки. Різке підвищення вимог до координації роботи мускулатури тіла призвело до інтенсивного розвитку сенсомоторних відділів спинного, заднього та довгастого мозку. Дихання у повітряному середовищі, зміна водно-сольового балансу та механізмів травлення зумовили розвиток специфічних систем контролю цих функцій з боку мозку та периферичної нервової системи.
Основні структурні рівні організації нервової системи
В результаті зросла загальна маса периферичної нервової системи за рахунок іннервації кінцівок, формування шкірної чутливості та черепно-мозкових нервів, контролю над органами дихання. Крім того, сталося збільшення розмірів керуючого центру периферичної нервової системи – спинного мозку. Сформувалися спеціальні спинномозкові потовщення та спеціалізовані центри управління рухами кінцівок у задньому та довгастому мозку. У великих динозаврів ці відділи перевищили розмір головного мозку. Важливо й те, що сам головний мозок став більшим. Збільшення його розмірів викликане підвищенням представництва у мозку аналізаторів різних типів. Насамперед це моторні, сенсомоторні, зорові, слухові та нюхові центри. Подальший розвиток отримала система зв'язків між різними відділами мозку. Вони стали основою швидкого порівняння інформації, що надходить від спеціалізованих аналізаторів. Паралельно розвинулися внутрішній рецепторний комплекс та складний ефекторний апарат. Для синхронізації управління рецепторами, складною мускулатурою і внутрішніми органами в процесі еволюції на основі різних відділів мозку з'явилися асоціативні центри.
Основні центри нервової системи хребетних з прикладу жаби.
Важливі еволюційні події, що призводять до зміни довкілля, вимагали якісних змін у нервовій системі.
Детальний опис ілюстрацій
У тварин різних груп порівняльні розміри спинного та головного мозку сильно різняться. У жаби (А) і головний і спинний мозок майже рівні, у зеленої мавпи (Б) та ігрунки (В) маса головного мозку набагато перевищує масу спинного, а спинний мозок змії (Г) за розмірами та масою у багато разів перевищує головний.
У метаболізмі головного мозку можна виділити три динамічні процеси: обмін кисню та вуглекислого газу, споживання органічних речовинта обмін розчинів. У нижній частині малюнка зазначена частка споживання цих компонентів у мозку приматів: верхній рядок – у пасивному стані, нижній – під час напруженої роботи. Споживання водних розчинів обчислюється як час проходження усієї води організму через мозок.
Основні структурні рівні організації нервової системи. Найпростіший рівень - одиночна клітина, що сприймає та генерує сигнали. Більше складним варіантомє скупчення тіл нервових клітин – ганглії. Формування ядер чи шаруватих клітинних структур - вищий рівень клітинної організації нервової системи.
Основні центри нервової системи хребетних з прикладу жаби. Головний мозок пофарбований у червоний колір, а спинний – у синій. Разом вони становлять центральну нервову систему. Периферичні ганглії – зелені, головні – помаранчеві, а спинальні – блакитні. Між центрами провадиться постійний обмін інформацією. Узагальнення та порівняння інформації, управління ефекторними органами відбуваються у головному мозку.
Важливі еволюційні події, що призводять до зміни довкілля, вимагали якісних змін у нервовій системі. Першою подією такого роду стало виникнення хордових, другим – вихід хребетних на сушу, третім – формування асоціативного відділу мозку у архаїчних рептилій. Виникнення мозку птахів не можна вважати важливим еволюційним подією, тоді як ссавці пішли набагато далі рептилій - асоціативний центр став виконувати функції контролю над роботою сенсорних систем. Здатність до прогнозування подій стала для ссавців інструментом домінування планети. А-Г - походження хордових в мулистих мілководдях; Д-Ж – вихід на сушу; З, П - виникнення амфібій та рептилій; К-Н - формування птахів у водному середовищі; П-Т – поява ссавців у кронах дерев; І-О – спеціалізація рептилій.
8. Зміни у водно-сольовому обміні
У земноводних розвинулися тулубні (мезонефричні) бруньки. Це видовжені компактні тіла червонувато-коричневого кольору, що лежать з обох боків хребетного стовпа в області крижового хребця (рис. 3). Від кожної нирки тягнеться сечовод (вольфів канал) і кожен самостійно впадає у клоаку. Отвір на дні клоаки веде до сечового міхура, в який потрапляє сеча і де відбувається зворотне всмоктування води, а концентрована сеча виводиться з організму. У ниркових канальцях відбувається всмоктування води, цукрів, вітамінів, іонів натрію (реабсорбція або зворотне всмоктування), частина продуктів розпаду виділяється через шкіру. У зародків амфібій функціонують головні бруньки.
Рис. 3. Сечостатева система самця жаби: 1 – нирка; 2 - сечовод (він же сім'япровід); 3 – порожнина клоаки; 4 - сечостатевий отвір; 5 – сечовий міхур; 6 – отвір сечового міхура; 7 – насінник; 8 - сім'явиносні канальці; 9 - насіннєвий пляшечку; 10 – жирове тіло; 11 - наднирник
У переднього краю кожної нирки в обох статей лежать пальцеподібної форми жовтувато-жовтогарячі жирові тіла, що виконують функцію резерву поживних речовин статевих залоз у період розмноження. По поверхні кожної нирки тягнеться тонка, ледь помітна жовта смужка - наднирник - заліза внутрішньої секреції (рис.3).
У рептилій нирки немає зв'язку з вольфовим каналом, вони розвинулися власні сечоводи, з'єднані з клоакой. Вольфів канал у самок редукований, а у самців - виконує функцію сім'япроводів. У плазунів загальна фільтраційна площа клубочків менша, а протяжність канальців більша. З зменшенням площі клубочків зменшується інтенсивність фільтрації води з організму, а канальцях більшість відфільтрованої в клубочках води всмоктується назад. Таким чином, з організму рептилій виділяється мінімум води. У сечовому міхурі ще додатково всмоктується вода, яка не підлягає видаленню. У морських черепах та деяких інших рептилій, змушених використовувати солону водудля пиття, є спеціальні сольові залози для виведення надлишку солей з організму. У черепах вони розташовані в орбіті очей. Морські черепахисправді "плачуть гіркими сльозами", звільняючись від надлишку солей. У морських ігуан є сольові залози у вигляді так званих "носових залоз", що відкриваються в носову порожнину. Крокодили немає сечового міхура, а сольові залози перебувають у них біля очей. Коли крокодил вистачає видобуток, спрацьовують м'язи вісцерального скелета і відкриваються слізні залози, тому існує вираз "крокодилові сльози" - крокодил заковтує жертву та "проливає сльози": так відбувається виділення солей з організму.
Рис. 4.1 Сечостатева система самки кавказької агами: 1 – нирка; 2 – сечовий міхур; 3 – сечовий отвір; 4 – яєчник; 5 - яйцепровід; 6 - вирва яйцевода; 7 – статевий отвір; 8 – порожнина клоаки; 9 – пряма кишка
Рис. 4.2 Сечостатева система самця кавказької агами: 1 – нирка; 2 – сечовий міхур; 3 – насінник; 4 - придаток сім'яника; 5 - сім'япровід; 6 - сечостатевий отвір; 7 – сукупний мішок; 8 – порожнина клоаки; 9 – пряма кишка
Розвиток рептилій не пов'язане з водним середовищем, насінники та яєчники – парні та лежать у порожнині тіла з боків хребта (рис.4.1 – 4.2). Запліднення яєць здійснюється в організмі самки, розвиток відбувається у яйці. Виділення секреторних залоз яйцевода утворюють навколо яйцеклітини (жовтка) білкову оболонку, слаборозвинену у змій і ящірок і потужну у черепах і крокодилів, потім утворюються зовнішні оболонки. При ембріональному розвиткуутворюються зародкові оболонки - серозна і амніонна, розвивається алантоїс. У порівняно небагатьох видів рептилій існує яйцеживородіння (звичайна гадюка, живородна ящірка, веретениця та інших.). Справжнє живонародження відоме у деяких сцинків та змій: у них утворюється справжня плацента. Передбачається партеногенетичні розмноження у ряду ящірок. У змії – острівного ботропса – виявлено випадок гермафродитизму.
Виділення продуктів обміну та регуляція водного балансу у птахів здійснюються переважно нирками. У птахів метанефричні (тазові) нирки, що знаходяться в поглибленнях. тазового пояса, сечоводи відкриваються в клоаку, сечового міхура немає (одне із пристосувань до польоту). Сечова кислота (кінцевий продукт виділення), що легко випадає з розчину кристаликами, утворює кашкоподібну масу, що не затримується в клоаку і швидко виділяється назовні. Нефрони птахів мають середній відділ - петлю Генле, у якій здійснюється зворотне всмоктування води. Крім того, вода всмоктується у клоаці. Таким чином, в організмі птахів здійснюється осморегуляція. Все це дозволяє видаляти з організму продукти розпаду за мінімальної втрати води. Крім того, у більшості птахів є носові (орбітальні) залози (особливо у морських птахів, що п'ють солону воду), що служать для видалення з організму надлишку солей.
Водно-сольовий обмін у ссавців здійснюється переважно через нирки та регулюється гормонами задньої частки гіпофіза. У водно-сольовому обміні беруть участь шкіра з її потовими залозами та кишечник. Метанефричні бруньки мають бобоподібну форму і розташовані з боків хребта. Сечоводи впадають у сечовий міхур. Протока сечового міхура у самців відкривається в сукупний орган, а у самки - напередодні піхви. У яйцекладних (клоочних) сечоводи впадають у клоаку. Реабсорбція води та іонів натрію відбувається у петлі Генлі, зворотне всмоктування корисних для організму речовин (цукору, вітаміни, амінокислоти, солі, вода) відбувається через стінки різних відділів канальців нефронів. У водному балансі певну роль грає і пряма кишка, стінки якої з калових мас всмоктують воду (характерно для напівпустельних та пустельних тварин). Деякі тварини (наприклад, верблюди) у кормний період здатні запасати жир, що витрачається у малокормний і сухий час: при розщепленні жиру утворюється певна кількість води.
9. Живонародження
Живонародження - це спосіб відтворення потомства, у якому зародок розвивається всередині материнського організму і світ з'являється особина, вже вільна від яйцевых оболонок. Живородні деякі кишковопорожнинні, гіллястовусі рачки, молюски, багато круглі черви, деякі голкошкірі, сальпи, риби (акули, скати, а також акваріумні риби- гуппі, мечоносці, моллієнезії та ін), деякі жаби, черв'яги, саламандри, черепахи, ящірки, змії, майже всі ссавці (зокрема і людина).
Серед плазунів досить широко розвинене живонародження. Воно зустрічається лише у форм з м'якими яйцевими оболонками, завдяки яким яйця зберігають можливість водного обміну із середовищем. У черепах і крокодилів, яйця яких мають розвинену білкову оболонку і шкаралупу, живородження не спостерігається. Перший крок до живородження – затримка запліднених яєць у яйцеводах, де і відбувається частковий розвиток. Так, у прудкої ящірки яйця можуть затримуватися в яйцеводах на 15-20 днів. На 30 днів може відбуватися затримка у звичайного вужа, так що у відкладеному яйці виявляється наполовину сформований ембріон. При цьому чим північніше район, тим зазвичай відбувається більш тривала затримка яєць в яйцеводах. В інших видів, наприклад у живородячої ящірки, веретениці, мідянки та ін, яйця затримуються в яйцеводах до моменту виклювання зародків. Таке явище отримало назву яйцеживородження, оскільки розвиток йде за рахунок запасних поживних речовин у яйці, а не за рахунок материнського організму.
Істинним живонародженням часто вважають лише народження особин у плацентарних.
Заплідні яйця нижчих хребетних затримуються в яйцеводах самки, а зародок отримує всі необхідні поживні речовини із запасів яйця. На противагу цьому дрібні яйця ссавців мають мізерну кількість поживних речовин. Запліднення у ссавців внутрішнє. Дозрілі яйцеві клітини надходять у парні яйцеводи, де відбувається їхнє запліднення. Обидва яйцеводи відкриваються в особливий орган жіночої статевої системи – матку. Матка – м'язовий мішок, стінки якого здатні сильно розтягуватися. Запліднена яйцеклітина прикріплюється до стінки матки, де відбувається розвиток плода. У місці прикріплення яйцеклітини до стінки матки розвивається плацента чи дитяче місце. Зародок з'єднаний з плацентою пуповиною, всередині якої проходять кровоносні судини. У плаценті через стінки судин з крові матері до крові зародка надходять поживні речовини та кисень, видаляється вуглекислий газ та інші, шкідливі для зародка продукти життєдіяльності. У момент народження у вищих звірів плацента відокремлюється від стінки матки та виштовхується назовні у вигляді посліду.
Положення зародка в матці
Особливості розмноження та розвитку ссавців дозволяють поділити їх на три групи:
· яйцекладучі
· Сумчасті
· плацентарні
Яйцекладучі тварини
До яйцекладних відносяться качконіс і єхидна, що мешкають в Австралії. У будові тіла цих тварин збереглося багато особливостей, властивих плазунам: вони відкладають яйця, а їх яйцеводи відкриваються в клоаку, як сечоводи та кишковий канал. Яйця у них великі, що містять значну кількість живильного жовтка. У яйцеводі яйце покривається ще шаром білка та тонкою пергаментнообраеною оболонкою. У єхидни в період кладки яєць (довжиною до 2 см) шкіра на черевній стороні утворює виводкову сумку, куди відкриваються протоки молочних залоз, не утворюючи сосків. У цій сумці міститься яйце і виношується
Сумчасті тварини
У сумчастих, зародок спочатку розвивається в матці, проте зв'язок між зародком і маткою недостатній, так як плацента відсутня. Внаслідок цього дитинчата народжуються недорозвиненими і дуже маленькими. Після народження вони поміщаються в особливу сумку на череві матері, де розташовані соски. Дитинчата настільки слабкі, що спочатку нездатні самі смоктати молоко, і воно періодично впорскується ним у рот під дією м'язів молочних залоз. Дитинчата залишаються в сумці до тих пір, поки не стануть здатні до самостійного харчування та пересування. До сумчастих відносяться тварини, що мають різноманітні пристосування до умов життя. Наприклад, австралійський кенгуру пересувається стрибками, маючи для цього сильно подовжені задні кінцівки; інші пристосовані до лазіння по деревах – ведмідь коала. До сумчастих відносяться ще сумчастий вовк, сумчасті мурахоїдита інші.
Ці дві групи тварин відносять до нижчим ссавцямтваринам, а систематики виділяють два підкласи: підклас яйцекладні та підклас сумчасті.
Плацентарні тварини
Найбільш високоорганізовані ссавці відносяться до підкласу плацентарних тварин, або справжніх звірів. Їх розвиток повністю відбувається в матці, причому оболонка зародка зростається зі стінками матки, що і веде до утворення плаценти, звідси назва підкласу - плацентарні. Саме такий спосіб розвитку зародка є найдосконалішим.
Слід зазначити, що у ссавців добре розвинена турбота про потомство. Самки вигодовують дитинчат молоком, зігрівають їх своїм тілом, захищають від ворогів, вчать шукати їжу тощо.
Висновок
Вихід хребетних на сушу, як і будь-яке велике розширення адаптивної зони, супроводжується перетворенням головним чином чотирьох морфофункціональних систем: локомоції, орієнтації (органів чуття), живлення та дихання. Перетворення локомоторної системи пов'язані були з необхідністю пересування субстратом за умови зростання дії сили тяжіння в повітряному середовищі. Ці перетворення виразилися насамперед у формуванні ходильних кінцівок, зміцненні поясів кінцівок, редукції зв'язку плечового пояса з черепом, а також у зміцненні хребта. Перетворення системи захоплення їжі виявилися у формуванні аутостилії черепа, розвитку рухливості голови (чому сприяла редукція posttemporale), і навіть у розвитку рухомого мови, що забезпечує транспортування їжі всередині ротової порожнини. Найбільш складні перебудови пов'язані з пристосуванням до дихання повітрям: формуванням легень, малого кола кровообігу та трикамерного серця. З менш значних змін цієї системи слід зазначити редукцію зябрових щілин та роз'єднання травного та дихального трактів – розвиток хоан та гортанної щілини.
Все коло пристосувань, пов'язаних з використанням повітря для дихання, склалося у кістеперих риб (та їх предків) у воді (Шмальгаузен, 1964). Дихання поза водою спричинило лише редукцію зябер і опекулярного апарату. Ця редукція була пов'язана з вивільненням гіомандібулера і перетворенням його на стапи - з розвитком системи орієнтації та виникненням рухливості мови. Перетворення системи орієнтації виявилося у формуванні середнього вуха, редукції сейсмосенсорної системи та у пристосуванні зору та нюху до функціонування поза водою.
Розміщено на Allbest.ru
...Подібні документи
Порівняльний огляд шкірних покривів у хордових тварин. Особливості будови шкірних покровів та його похідних з урахуванням різних умов життя. Специфіка будови та утворення луски, пера. Влаштування шерсті (волосся), шкірних залоз наземних хребетних.
контрольна робота , доданий 07.02.2010
Роль процесу дихання в обміні речовин, особливості газообміну між кров'ю та навколишнім повітрям. Недихальні функції, участь дихальної системи у водно-сольовому обміні, зволоженні та очищенні повітря, що вдихається. Будова носа, гортані та трахеї.
презентація , доданий 24.09.2015
Сукупність всіх живих організмів Землі. Відновлювальний, слабоокислювальний та окисний етапи в еволюції біосфери. Вихід життя на сушу, вимирання динозаврів, поява гомінідів. Поява людини, опанування вогнем та поява цивілізації.
реферат, доданий 01.02.2013
Море як первинне середовище розвитку життя Землі. Зміни у розвитку живих організмів: статевий процес, багатоклітинний та фотосинтез. Розвиток наземних організмів у палеозойську епоху. Передумови виходу сушу кистеперых предків земноводних.
реферат, доданий 02.10.2009
Вивчення схеми еволюції тваринного світу. Вивчення особливостей нервової системи дифузного, вузлового та стовбурового типу. Будова головного мозку членистоногих. Розвиток загальної рухової координації у хрящових риб. Етапи еволюції мозку хребетних.
презентація , доданий 18.06.2016
Характеристика засобів захисту хребетних тварин. Огляд основних типів притулків хребетних: риб, земноводних, плазунів, птахів та звірів. Вивчення будівельних можливостей різних класів тварин та їх здатність до навчання у нових ситуаціях.
курсова робота , доданий 19.07.2014
Загальний план будови хребетних тварин. Порівняння окремих органів у хребетних тварин, що належать до різних класів. Гомологічні та конвергентні органи. Рудименти та атавізми, перехідні форми. Подібність та розбіжність ознак у зародків.
реферат, доданий 02.10.2009
Передумови для виникнення нервової системи, сутність та етапи її філогенезу. Утворення єдиної нейрогуморальної регуляції при провідній ролі нервової системи. Функції та завдання нервової системи. Нервова система безхребетних та хребетних тварин.
реферат, доданий 06.11.2010
Систематика риб – надкласу водних хребетних тварин. Характеристика риб: скелета, травної, кровоносної, нервової та статевої системи, органів газообміну та дихання. Представники промислових порід: річкових, риб стоячих вод та загальнопресноводних.
курсова робота , доданий 17.01.2013
Шванівські клітини периферичної нервової системи, відновлення пошкоджених аксонів, специфічність реіннервації. Властивості нерва та м'язи після утворення синапсу чужим нервом. Синаптична базальна мембрана, формування синаптичної спеціалізації.
