10 клас Хордові тварини

Хордові – це багатоклітинні вториннопорожнинні двобічносиметричні тришарові тварини, які на ранніх стадіях або протягом усього життя мають хорду. Тип Хордові за кількістю видів, яка перевищує 41 тис. у світі, (в Україні – близько 750) становить майже 3% загальної кількості видів усіх тварин. Ці тварини поширені по всій земній кулі і заселяють воду (ланцетники, хрящові та кісткові риби, земноводні), поверхню суші, товщу ґрунту, повітря (плазуни, птахи, ссавці). Хордові тварини мають ряд ознак.

Ознаки, які дістались хордовим від безхребетних тварин

1. Багатоклітинність (складаються з диференційованих клітин, які об'єднуються в тканини, органи, системи органів).

2. Вториннопорожнинність (наявний целом, який втратив свою головну опірну функцію, але зберіг захисне значення, зменшуючи небезпеку пошкодження внутрішніх органів при рухах).

3. Двобічносиметричність (тіло хордових можна поділити серединною площиною на дві половини, які є ніби дзеркальним відображенням одна одної).

4. Тришаровість (під час зародкового розвитку у них закладаються три зародкових листки: екто-, ендо- і мезодерма).

Ознаки хордових, які властиві лише їм

1. Наявність хорди. Хорда – внутрішній осьовий скелет, пружний еластичний тяж, що проходить уздовж усього тіла і є його віссю. Розвивається цей утвір з ендодерми, у нижчих хордових (ланцетник, деякі риби) зберігається все життя, а у вищих замінюється на хребет.

2. Нервова система трубчастого типу. Нервова трубка має ектодермальне походження, розташовується над хордою і має невроцель – внутрішню порожнину. Передній відділ нервової трубки майже в усіх хордових тварин потовщується, утворюючи головний мозок.

3. Травна трубка під хордою. Основними відділами є передня, середня і задня кишка.

4. Наявність зябрових щілин. Це два ряди отворів, що пронизують передній відділ кишки – глотку і з'єднують її порожнину із зовнішнім середовищем. Зяброві щілини зберігаються в нижчих хордових усе життя. У вищих – є лише в зародковій стадії і впродовж ембріогенезу заростають або перетворюються в слухові кісточки та під'язиковий скелет.

5. Серце – у черевній частині тіла, під хордою і травною трубкою. У ланцетника серця немає, його замінює скоротлива черевна аорта. У всіх інших серце є і може мати 2-4 камери.

6. Органи виділення – нирки. Ці органи виділення є видозміненими метанефридіями.

7. Шкіра є покривною системою, яка складається з двох шарів: епітелію і власне дерми. У шкірі розвинені залози.

8. Нейрула як стадія ембріонального розвитку з'являється, оскільки відбувається закладка нервової трубки в складі осьового комплексу органів.

Тип Хордові об'єднує три підтипи.

Підтип І. Безчерепні – найбільш примітивні із сучасних хордових, дуже мало відрізняються від своїх предків, спільних для них і для хребетних. Безчерепні – це хордові тварини, характерною ознакою яких є збереження хорди і нервової трубки впродовж усього життя. У цих тварин немає черепа та будь-яких зачатків хребців.

Підтип II. Личинкохордові, або покривники, які суттєво відрізняються від типових хордових і мають їх ознаки лише в личинковій стадіії.

Підтип III. Черепні, або Хребетні, найбільш високоорганізовані хордові, що перейшли до активного способу живлення. У процесі їх еволюції значно вдосконалилися головний мозок, органи чуттів, кровоносна та інші системи.

Риби — парафілетична група організмів, які мають зябра та ведуть водний спосіб життя

Продовжимо рухатися по еволюційному дереву хребетних. Приблизно 430 млн років тому давні хребетні «обзавелися» одразу кількома анатомічними новинками. По-перше, по краях тіла розвинулися вирости, що дозволяють підтримувати положення тіла — плавці. По-друге, одна з передніх зябрових дуг почала використовуватися для захоплення й утримання їжі — так з’явилися щелепи (рис. 11.2, А). Хребетних, які обзавелися плавцями й щелепами, але зберегли зяброві щілини, прийнято називати рибами. Більша частина всіх хребетних належить саме до риб, при цьому вони поділяються на три класи. До класу Хрящові риби належать акули, скати й химери. Ці організми мають хрящовий скелет і численні зяброві щілини (рис. 11.2, Б). Два інших класи об’єднують у надклас Кісткові риби: значна частина їхніх представників має кісткові елементи у складі скелета¹, а зябра сполучаються з поверхнею тіла тільки через одну пару зовнішніх зябрових щілин (рис. 11.2, В). Кісткові риби за будовою скелета парних плавців поділяються на два класи: Променепері й Лопатепері.

Рис. 11.2. Риби

А. Походження щелеп із зябрових дуг. Б. Гігантська акула довжиною 10 м — одна з найбільших риб на Землі — харчується планктоном. В. Риба-зебра — представник променеперих риб. Г. Латимерія (целакант) —живе викопне, лопатепера риба, яка є настільки давньою, що інші види, які виникли одночасно з нею, давно вимерли або зникли. Із м’ясистих плавців, що подібні до тих, які є у латимерії, розвинулися кінцівки перших амфібій.

¹ Скелет осетрових складається лише з хрящових елементі в, однак втрата кісткової тканини відбулася вторинно.

Варто зазначити, що в лопатеперих риб є цікаві анатомічні ознаки: м’ясисті плавці й легені. Ці ознаки розвинулись як адаптація до існування в бідних на кисень водоймах, які періодично пересихають. У подальшому вони дозволили нащадкам лопатеперих залишити воду й пристосуватися до життя на суходолі (рис. 11.2, Г).

Підсумовуючи, зазначимо, що кісткові риби — парафілетична група, оскільки всі її представники об’єднані спільним походженням, але нащадки риб: амфібії, рептилії, птахи й ссавці — не належать до складу цієї групи.

Чимало амфібій мають дві пари кінцівок, які пристосовані для пересування суходолом, а також непрямий розвиток

Приблизно 380 млн років тому давні лопатепері риби набули анатомічних ознак, що дозволили їм пересуватися суходолом. Скелет їхніх кінцівок розвинувся достатньо, щоб підтримувати тіло на суходолі, легеневе¹ дихання стало основним способом постачання кисню до тканин тіла, зябра й зяброві щілини редукувалися, зникла луска. Так виникли перші чотириногі, найбільш ранніх представників яких прийнято називати амфібіями, або земноводними.

У більшості земноводних у життєвому циклі наявна личинка, яка веде водний спосіб життя й дихає за допомогою зябер. У процесі розвитку зябра редукуються, і доросла особина починає дихати легенями. Після запліднення ікри ембріон розвивається лише під захистом слизової оболонки ікринок. Така оболонка дуже чутлива до висихання, тому дозрівання ікри амфібій повинно відбуватися у вологому середовищі.

¹ У амфібій великого значення має також і шкіряне дихання. Для забезпечення газообміну їхнє тіло вкрито слизом.

Серед сучасних амфібій виділяють три ряди: Хвостаті, Безхвості й Безногі. Хвостаті амфібії зовнішньо нагадують ящірку, але вкриті слизовою шкірою та відкладають ікру, а не яйця, як це роблять рептилії. До хвостатих амфібій належать тритони й саламандри (рис. 11.3, А). Безхвості амфібії в дорослому стані позбавлені зовнішнього хвоста, а також мають характерну личинку — пуголовка (рис. 11.3, Б). У процесі розвитку в нього виростають ноги й розсмоктується хвіст. Безногі земноводні мають червоподібне тіло й ведуть водний або підземний спосіб життя (рис. 11.3, В). Незважаючи на успіх в опануванні суходолу, земноводні все ж не змогли повністю розірвати зв’язок із водою: навіть такі «суходільні» земноводні, як жаби, змушені повертатися до води для розмноження.

Рис. 11.3. Амфібії

А. Вогняна саламандра. Б. Самець індійської жаби-бика в шлюбний період. Добре помітні сині резонатори, що посилюють гучність квакання. В. Кільчаста черв’яга веде підземний спосіб життя.

Рептилії, птахи та ссавці мають зародкові оболонки й інші адаптації, що дозволили їм «захопити» суходіл

Після виходу хребетних на суходіл відбувалася бурна еволюція перших чотириногих. Вони опановували нові екологічні ніші та поступово «завойовували» суходіл. Але одна з груп змогла розвинути унікальну адаптацію до сухопутного способу життя — зародкові оболонки. Це особливі структури, які формуються в ембріона на ранніх стадіях свого розвитку. Вони оточують його з усіх боків та створюють певною мірою бар’єр між тілом ембріона й довкіллям, у той час як сам зародок виявляється зануреним у рідке середовище. Утворюється те, що ми звикли називати яйцем (рис. 11.4). Таке яйце, якщо вкрити його ззовні твердою пористою шкаралупою, може розвинутися на суходолі. Завдяки цьому й багатьом іншим пристосуванням вищі хребетні — рептилії, птахи й ссавці змогли по-справжньому «захопити» суходіл.

Рептилії є першою групою вищих хребетних тварин

Перші вищі хребетні належали до рептилій. Окрім наявності яєць, укритих зародковими оболонками й шкаралупою, їх вирізняє ще ряд ознак, що забезпечують адаптацію до життя на суходолі. Зокрема, тіло тварин вкрите сухою шкірою, практично позбавленою залоз, що значно зменшує випаровування вологи. Їхні нирки ефективніше поглинають воду із сечі, що значно скорочує випаровування й втрату вологи. Сучасні рептилії поділяють на три основних ряди: Черепахи, Крокодили й Лускаті. Черепах вирізняє наявність міцного панцира, що захищає як спину, так і черево, а також беззубі щелепи, вкриті роговим дзьобом (рис. 11.5, А). Сучасні крокодили — хижі водні рептилії (рис. 11.5, Б). На відміну від інших представників цього класу, у крокодилів не трьохкамерне, а чотирьохкамерне серце. Тіло лускатих, як можна зрозуміти з назви, вкрите дрібними роговими лусками й щитками. До складу цього ряду належать ящірки й змії (рис. 11.5, В).

Рис. 11.4. Будова яйця вищих хребетних

Птахи є прогресивною групою рептилій

Спочатку існувало дві теорії, що пояснювали походження птахів: «знизу-догори» й «згори-донизу». Відповідно до першої теорії, предками птахів були двоногі рептилії, вкриті пір’ям, здатні швидко бігати й високо стрибати. Надалі вони змогли вдосконалити свої стрибки й розвинути маховий політ. Відповідно до другої теорії, пращурами птахів були деревні рептилії, які стрибали з гілки на гілку та розвинули спершу ширяльний, а потім справжній маховий політ. Наразі більшість дослідників підтримують думку про те, що птахи пішли від двоногих хижих динозаврів (рис. 11.6, А). Встановлено, що значна кількість динозаврів мали ряд ознак, характерних для сучасних птахів: порожнисті кістки, повітряні мішки і, звісно ж, пір’я. Останні знахідки птахоподібних деревних динозаврів із Китаю — синорнітозавра й чотирикрилого мікрораптора (рис. 11.6, Б) підтверджують теорію «згори-донизу» й походження птахів від динозаврів. Під час еволюції птахи поступово втратили зуби, які замінив роговий дзьоб, а також сформували кіль — особливий виріст грудини, до якого кріпляться грудні м’язи, що рухають крилами¹ (рис. 11.6, В).

Рис. 11.5. Рептилії

А. Слонова черепаха не тільки найбільша сухопутна черепаха у світі, але й один із видів-довгожителів: тривалість їх життя перевищує 100 років. Б. Крокодили з’явилися в мезозойській ері. Раніше вони відзначалися більшою різноманітністю: серед них траплялись дрібні комахоїдні представники, морські мешканці й навіть рослиноїдні панцирні крокодили. В. Гадюка звичайна є одним із видів отруйних змій, які зустрічаються на території України.

Ссавці розвинули молочне згодовування й внутрішньоутробний розвиток

Перші ссавці пішли від своєрідної групи чотириногих хребетних — звіроподібних рептилій. Наразі відомо, що ссавці є більш давньою групою, ніж птахи. Перші представники були невеликими тваринами, які вели нічний або сутінковий спосіб життя та харчувалися комахами, їхнє тіло вкривала шерсть, шкіра містила значну кількість залоз². Зуби ссавців диференційовані — різці, ікла та кутні зуби суттєво відрізняються. Така відмінність сприяє якіснішому пережовуванню їжі. У середньому вусі є три слухові кісточки, що забезпечує ссавцям гострий слух. Нарешті, одним із найважливіших «винаходів» ссавців є молочне згодовування потомства.

¹ Цікаво, але через особливості будови скелета, до кіля кріпляться м’язи, що не лише опускають, але й підіймають крило.

² Ми досі маємо значну кількість шкіряних залоз: сальних і потових.

Рис. 11.6. Птахи та їхні предки

А. «Герой» фільму «Парк Юрського періоду» велоцираптор належить до групи рептилій-пращурів птахів. Б. Мікрораптор, чотирикрилий динозавр, є давнім родичем сучасних птахів. В. Райський птах годує своє пташеня.

Рис. 11.7. Ссавці

А. Дитинчата качконоса. Качконіс відкладає яйця, але новонароджених дитинчат згодовує молоком. Б. Тасманійський диявол — хижий представник сумчастих ссавців. В. Як і більшість ссавців, котячі лемури ведуть соціальний спосіб життя. Г. Двоє представників плацентарних ссавців: гренландський кит і людина.

Перші ссавці відкладали яйця: яйцекладні ссавці існують і досі — до них належать качконіс і єхидна (рис. 11.7, А). Але поступово відбувався перехід від яйценародження до живонародження. Сумчасті ссавці народжують живих дитинчат, однак вони маленькі й недорозвинені, тому їм доводиться «дозрівати» в материнській сумці (рис. 11.7, Б). А ось плацентарні ссавці змогли розвинути особливу структуру — плаценту — орган, сформований зі зародкових оболонок ембріона й прилеглих тканин материнського організму. Наявність плаценти, через яку здійснюється обмін речовин між матір’ю й зародком, дозволила продовжити стадію внутрішньоутробного розвитку. Це призводить до народження добре сформованих (а значить тих, хто краще виживає) дитинчат (рис. 1.7, В). Тільки та ж наявність тривалого внутрішньоутробного розвитку дозволила створити мозок, який пише ці рядки, а також мозок, який їх читає (рис. 11.7, Г).

Домашнє завдання. Прочитати п. 14, повторити п. 4-13

https://www.youtube.com/watch?v=A6Cl7t5rOds