Из чего состоят волосы подобно перьям птиц и чешуе пресмыкающихся
Опубликовано: 17.09.2024
Происхождение и общие черты птиц
Черты сходства между птицами и пресмыкающимися. Оценивая особенности строения птиц и пресмыкающихся, легко убедиться в известном сходстве между этими двумя классами. У пресмыкающихся и птиц кожа почти совсем не имеет желез. У пресмыкающихся она покрыта роговыми чешуйками, а у птиц подобные же чешуйки развиты на неоперенных частях кожи, например на цевках. Перья птиц - это тоже роговые образования, сходные по происхождению с чешуей пресмыкающихся. Строение яиц, богатых желтком, сходно у представителей обоих классов. Зародыши птиц и пресмыкающихся похожи по внешнему виду. Черты сходства в организации птиц и пресмыкающихся указывают на родство между этим классамихордовых животных.
Различия между птицами и пресмыкающимися говорят о более высоком развитии птиц. Об этом свидетельствуют увеличенный головной мозг (в частности, крупные размеры больших полушарий и мозжечка), совершенство дыхательной и кровеносной систем, двойное дыхание (наличие легких и воздушных мешков) и отделение артериальной крови от венозной, постоянная температура тела. Все эти усовершенствования организации птиц отсутствуют у пресмыкающихся.
Древние птицы.
В слоях земной коры были обнаружены окаменевшие кости скелета неизвестного существа, а радом отпечатки его перьев 112 , 113 . Ученые восстановили облик этого животного. Оно было размером с сороку и имело признаки пресмыкающегося и птицы. Форма черепа с зубами в обеих челюстях и очень длинный хвост с 20 позвонками напоминали пресмыкающегося. Однако все тело этого существа, кроме головы, было покрыто перьями, а передние конечности имели все основные особенности птичьих крыльев с маховыми перьями. Только пальцы крыла были длиннее, чем у современных птиц, и имели когти. На ногах было по четыре пальца: первый палец обращен назад, остальные - вперед, что помогало хорошо обхватывать пальцами ветви. Рулевые перья прикреплялись попарно на каждом позвонке длинного хвоста, а не так, как у современных птиц - широким веером на копчиковой кости. Это животное назвали "археоптерикс", что значит "древняя птица". Она жила около 150 млн. лет назад. Древние птицы жили на деревьях, прыгали и лазали по ветвям, цепляясь за них длинными пальцами передних конечностей с когтями. Расправив крылья, они планировали в воздухе сверху вниз по наклонной плоскости, а также перелетали на небольшие расстояния, взмахивая крыльями.
Ученые отнесли их к классу пресмыкающихся. Эти животные бегали по земле на задних ногах, а с помощью задних и коротких передних ног они перемещались по деревьям. Тело их было покрыто мелкими чешуйками, по строению напоминавшими перья птиц. Очевидно, при развитии приспособлений к древесной жизни у них выработались оперенные крылья и они стали летать.
Особенности строения археоптерикса свидетельствуют о том, что первые представители класса возникли и стали овладевать полетом, живя в лесу на ветвях деревьев. Лишь позднее некоторые птицы начали приспосабливаться к жизни в степях и пустынях, на берегах водоемов и в других местах.
Общая характеристика птиц. Особенности строения скелета и мускулатуры птиц
Птицы - это животные, покрытые перьями, с высокой (около 40 °С) и постоянной температурой тела, активные в течение круглого года. Подавляющее большинство птиц способны к полету, поэтому легко могут менять свое местоположение в зависимости от условий. Ярко выражена забота о потомстве. Яйца крупные, покрытые известковой скорлупой.
Благодаря способности к полету птицы широко распространены по всей Земле, встречаются в самых разнообразных условиях. Известно около 9000 видов птиц, в СССР их около 800 видов.
Класс млекопитающие, или звери
Млекопитающие - животные, выкармливающие детенышей молоком. Большинство их покрыты волосами и имеют высокую и постоянную температуру тела.
§ 66. Внешнее строение млекопитающих на примере домашней собаки
Внешнее строение. Собака была первым домашним животным. Человек приручил ее еще в глубокой древности. Собака помогала первобытному человеку во время охоты, охраняла его жилище. Сейчас известны собаки служебные, охотничьи и декоративные, а также дворняги (беспородные). Собаки помогают нести службу по охране границ нашей Родины, а во время Великой Отечественной войны отыскивали раненых, помогали в разведке и связи. На собаках ученые проводят исследования жизнедеятельности организма. Собака раньше человека побывала в космосе.
Туловище собаки, например овчарки или лайки, стройное и мускулистое. Ее конечности располагаются не по бокам тела, как у пресмыкающихся, а под туловищем, поэтому тело животного не касается земли. Ходит собака, опираясь на пальцы с прочными когтями. Гибкая шея способствует большой подвижности головы. Рот животного ограничен подвижными губами - верхней и нижней. Над верхней губой находится нос с парой наружных носовых отверстий - ноздрей. Глаза имеют хорошо развитые веки. Мигательная перепонка (третье веко) у собаки, как и у всех млекопитающих, недоразвита. Из всех животных только у млекопитающих есть наружное ухо - ушная раковина. Наружное ухо у собаки большое и подвижное.
Покровы.
Кожа млекопитающих прочная и эластичная, у большинства зверей в ней помещаются основания волос, которые образуют характерный для этого класса позвоночных волосяной покров. Различают толстые и длинные волосы - ость и более короткие, мягкие - подпушь, или подшерсток. Грубая и прочная ость предохраняет подшерсток и кожу от повреждений. Подшерсток, в котором задерживается много воздуха, хорошо сохраняет тепло тела. Помимо ости и подпуши у зверей развиваются крупные волосы - органы осязания.
Волосы млекопитающих, подобно перьям птиц и чешуе пресмыкающихся, состоят из рогового вещества. Два раза в год собака, как и многие другие млекопитающие, линяет - часть ее волос выпадает и заменяется новыми. Основание волоса расположено внутри особой волосяной сумки, куда открываются протоки находящихся рядом сальных желез. Их выделения смазывают кожу и волос, отчего они приобретают эластичность и не смачиваются водой.
В коже большинства зверей расположены и потовые железы. Пот, испаряясь с поверхности тела, охлаждает его. Вместе с потом из тела выводится также избыток соли и мочевины; таким образом, потовые железы играют роль дополнительных органов выделения121.
У собаки потовых желез мало и охлаждение организма достигается при учащении дыхания.
На концах пальцев млекопитающих находятся роговые когти, ногти или копыта. Иногда роговые образования развиты также на голове (рога у носорогов, антилоп, рогатого скота и др.) или на хвосте (например, роговые чешуйки у крыс).
Скелет млекопитающих состоит из тех же отделов, что и у других позвоночных 122 . Череп зверей отличается более крупной черепной коробкой, что связано с большими размерами головного мозга 123 . Для млекопитающих очень характерно наличие 7 шейных позвонков.
И у длинношеего жирафа, и у китов число шейных позвонков одинаково. Грудные позвонки (обычно их 12-15) вместе с ребрами и грудиной образуют прочную грудную клетку. Массивные позвонки поясничного отдела подвижно сочленены между собой. В этом отделе туловище может сгибаться и разгибаться. Число поясничных позвонков различно у разных видов (2-9), у собаки их 6. Крестцовый отдел позвоночника (3-4 позвонка) срастается с костями таза. Число позвонков хвостового отдела (от трех до нескольких десятков) зависит от длины хвоста.
Пояс передних конечностей млекопитающих состоит из двух лопаток с приросшими к ним вороньими костями и двух ключиц. У собаки ключицы не развиты. Пояс задних конечностей - таз - образован тремя парами тазовых костей. Скелеты конечностей у разных видов млекопитающих и пресмыкающихся сходны, однако детали их строения у разных видов различны и зависят от условий обитания животного.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Archive
Волосяной покров
Шерстный (волосяной) покров — характерная черта облика млек опитающих. Волосы — тоже роговое производное эпидермального слоя кожи. Однако развитие волоса в эмбриогенезе начинается иначе, чем чешуи и пера. Плотный участок эпидермальных клеток приоб ретает цилиндрическую форму и не выпячивается наружу, а на оборот, погружается в мезодермальную часть кожи. Крайние клет ки участвуют в образовании влагалища волоса (фолликула) и саль ных желез, а расположенные по центру превращаются в зачаток самого волоса. Клетки зачатка волоса ороговевают .
Шерстный покров состоит из волос различного типа. Основ ные из них — это пуховые волосы, или подшерсток, остевые воло сы, или ость, чувствующие волосы, или вибриссы.
Основу шерстного покрова у большинства видов млекопитаю щих составляет подшерсток. Между пуховыми сидят жесткие остевые волосы. Именно они создают цветность шерстного покрова. У ведущих подземный образ жизни кротов, слепышеи, цокоров остевые волосы вовсе отсутствуют. У многих копытных, ластоно гих подшерсток имеется у детенышей, а затем он сменяется жес ткими остевыми волосами (например, у северного оленя, котика и др ). Шерстный покров периодически меняется: звери линяют. Белк и, песцы, лисицы, кроты сменяют мех дважды в год. Другие же виды линяют только один раз в год: начав менять шерстный покров весной, они полноценно обрастают новой шерстью к осени (суслики). У человека волосы растут всю жизнь, прирастая в день в среднем на 0,35 мм.
Шерстный покров, как и перья, образование полифункцио нальное. Большинство видов млекопитающих окрашено невзрач но, это скрывает их в местах обитания. В редких случаях окрас и длина шерстного покрова отражает половой диморфизм (у неко торых хищных, приматов). Велико значение шерстного покрова в термоизоляции тела. У северных видов его густота и высота существенно меняются по сезонам.
Особую категорию волос представляют вибриссы: очень длин ные жесткие волосы, выполняющие осязательную функцию. Они сидят чаще на голове (так называемые «усы»), на нижней части шеи, на груди, а у некоторых лазающих древесных форм (напри мер, у белки) и на брюхе. В основании волосяного мешка чувству ющего волоса и в его стенках располагаются мякотные нервные волокна, воспринимающие соприкосновение стержня вибриссы с посторонними предметами. Вибриссы снабжены поперечнополосатой мускулатурой и иннервируются на голове ветвями тройничного нерва.
Видоизменениями волос являются щетина, иглы. Роговым про изводным эпидермиса у китообразных являются пластины китового уса.
Перьевой покров
Тело птицы покрыто перьями. Развитие перьев в онтогенезе птиц указывает на их тесную генетическую связь с чешуями рептилий. Как и зачаток роговой чешуи, зачаток пера возникает в виде бугорка соединительнотканного слоя кожи, пок рытого снаружи эпидермисом. По мере роста бугорок отклоняется назад, а его основание опускается в глубь кожи, образуя влагалище будущего пера и его сосочек, обильно снабжае мый кровью, через который происходит питание растущего пер; Эктодермальная часть зачатка, разрастаясь, дифференцируется на продольное утолщение — будущий стерженъ и два продольных киля этого утолщения, которые позднее распадаются на бородки опахала.
Перья у птиц дифференцированы на контурные, пуховые, соб ственно пух, нитевидные, щетинки. Они располагаются на теле не равномерно, а участками — птерилиями. Такое их распределение не ограничивает свободу движения птицы. Перья регулярно сменяются. Перьевой покров — образование многофункциональное. Его окраска скрывает птицу от взора хищника или, наоборот, демон стративна в половых играх. Структурно и механически (распуша ясъ) он участвует в терморегуляции. И наконец, главное — перь евой покров обеспечивает птице возможность движения в воздухе.
Край крыла образован маховыми перьями: первостепенные махо вые прикрепляются к кисти, второстепенные — к предплечью, третьестепенные — к плечу. Стабильное количество 10—12 первостепенных маховых является систематическим при знаком отряда. Несущую плоскость хвоста образуют рулевые пе рья. Их число тоже регламентировано.
Роговые производные кожных покровов
Роговые производные эпидермиса — приобретения наземных позвоночных животных. Их основное назначение — предохране ние тела от иссушения и защита от повреждений. Эмбрионально роговая чешуя закладывается как выпячивание эпидермиса с ме зодермальным сосочком внутри. Такое сочетание тканей сохраня ется и у взрослых животных.
Утолщения рогового слоя есть на теле жаб в виде бородавок или участков сплошного покрова. На теле рептилий образуется сплошн ой покров из роговых чешуй или щитков.
Поверхность тела гекконов, агам, хамелеонов, гаттерий по крывает примитивная бугорчатая роговая чешуя. На теле настоя щих ящериц и змей чешуя расположена черепицеобразно или ря дами. Голова змей и многих ящериц покрыта упоря доченными рядами роговых щитков. Их расположение учитывает ся при систематической характеристике видов. Видоизме ненные роговые щитки на хвосте гремучей змеи образуют «погремушку». Роговой покров подвержен смене: у змей, оттор гаясь вначале в области челюстей, он сползает с тела полностью, «чулком», у ящерицы отделяется участками. У некоторых репти лий под роговыми чешуями есть окостенения мезодермального слоя кожи.
Тело крокодилов, панцирь черепах и броненосцев покрыто с поверхности роговыми щитка ми. Щитки и чешуйки сохраняются на ногах птиц, на хвостах некоторых млекопитающих (крысы, бобры и др.).
Видоизменениями рогового покрова следует считать роговые чехлы на челюстях — клювы. Они свойственны черепахам, некото рым вымершим рептилиям, однопроходным млекопитающим и, наконец, всем птицам. Многообразие форм клювов птиц отража ет специфику их кормодобывающей де ятельности.
Роговые структуры располагаются на конечностях — когти, ногти, роговые пе репонки и складки на пальцах птиц, по дошвенные подушечки у млекопитающих, кожные гребешки на лапах приматов, копыта на концах пальцев копытных млекопитающих.
К роговым производным эпидермиса относятся также перьевой покров птиц и шерстный (волосяной) покров млекопитающих.
Производные кожных покровов
Производные кориума — чешуя рыб, покровные окостенения скелета, костные пластины рептилий, костные рога копытных. Остановимся на них подробнее.
Тело современных рыб покрыто костной чешуей. В коже хрящевых рыб образуется плакоидная чешуя. Она состоит из остеодентина — вещества, близкого к дентину зубов. Остеодентин — плотное органическое вещество, не имею щее клеточной структуры. Он формируется в кориуме и отличает ся от кости включением в его слои солей извести. Снаружи зубец чешуи покрыт тонким слоем эмали (витродентином), производным клеток эпидермиса.
На челюстях акул плакоидная чешуя укрупняется и выполняет функцию зубов (кожные зубы). Изношенные зубы сбрасываются и замещаются новыми. На поверхности тела некоторых скатов от дельные чешуи разрастаются в шиповатые структуры.
Тела относительно небольшой группы современных костных рыб (панцирников, многоперов) покрывает ганоидная чешуя — производное только мезодермального слоя кожи. Ее нижние слои строятся из настоящей костной ткани (покровное окостенение), а поверхность формируется из остеодентина, свойс твенного плакоидной чешуе. В ганоидной чешуе остеодентин лежит слоями, нарастая одновременно снизу и сверху.
У современных костистых рыб чешуя костная . Чешуйк и формируются из мезодермальных склеробластов. Они лежат в кожных карманах, черепицеобразно налегая друг на друга. Костные чешуйки могут быть округлыми (циклоидныё) или зазубренн ыми (ктеноидныё). Ряды бляшек на теле осетровых рыб и мелкие чешуйки на их теле — это тоже костная чешуя.
Костная и ганоидная чешуя — образования постоянные и не сменяются. На протяжении жизни рыбы чешуи увеличиваются в размерах. Скорость их нарастания неодинакова в разные сезон ы, что послужило разработке методики определения возраста рыбы по шлифам чешуи путем подсчета нарастающих в ней слое в.
Панцирь черепах является уникальным наружным ске летом среди всех наземных позвоночных. Он со стоит из выпуклого овального спинного щита — карапакса и плос кой брюшной пластины — пластрона. По бокам обе части соеди нены костными перемычками. Для головы, конечностей и хвоста панцирь имеет переднее и заднее отверстия.
Наконец, следует упомянуть о рогах копытных — костных вы ростах на лобных костях. Парные костные выросты образуются при участии особого кожного окостенения, которое прирастает к мозговому черепу. Как правило, костные рога отра стают у самцов оленей. К примеру, длина рогов у пятнистого оленя может достигать 93 см. Рога у обоих полов свойственны северному оленю. Костные рога вследствие разрушения костной ткани их основания периодически сбрасываются. Число отростков на рогах измен чиво у разных видов: у пятнистого оленя их в норме 4, может быть 6, марала — 6 — 7.
У полорогих копытных костные выросты на лбу невелики и покрыты постоянными толстыми роговыми чехлами. Уникальным исключением является вилорог , теряющий роговой чехол ежегодно. У жирафа костные рога одеты мягкой кожей. У оленей кожа с волосами покрывает только молодые рога (панты), а затем она отмирает и отпадает.
Строение кожи позвоночных животных
Кожа позвоночных (хордовых) двухслойная: она состоит из наружного эпидермиса и внутреннего кутиса.
Между эпидермисом и следующим, соединительнотканным, слоем кожи — кутисом — лежит базальная мембрана, образованная чаще эпителиальной, но отчасти и соединительной ткан ью.
Эпидермис представлен цилиндрическими клетками и происх одит из эктодермы зародыша. Эпидермис у позвоночных — всегда многослойная ткань, не имеющая кутикулы. У низших позвоночных (круглоротых, рыб, амфибий) эпидермис отграничен от подстилающей его соеди нительной ткани базальной мембраной — бесструктурной переп онкой, которая выделяется сов местно эпидермисом и кутисом . У рыб и личинок амфибий верхний слой эпидермиса (как и у личинок ланцетника) образует на поверхности тонкую пористую каемку, которую считают остатк ом общего мерцательного покрова передковых форм. У современных взрослых амфибий под слоем эпид ермиса обильно ветвятся крове носные капилляры, через них осущ ествляется кожное дыхание (газ ообмен между кровью и окружаю щей средой). Эпидермис богат многоклеточными железами. Их секрет создает на поверхности кожи жидкостную пленку, котор ая препятствует иссушению пок ровов и делает возможным газ ообмен. Благодаря чему амфибии способны выходить на сушу.
Эпидермис рептилий, птиц, млекопитающих — ткань многослойная и достаточно сложная . Его нижний базальный мальпигиев слой в течении всей жизни продуцирует новые слои клеток, поэтому нарушения эпидермиса у них легко восстанавливаются. Верхний слой эпидермиса — роговой — состои т обычно из клеток уплощенной формы. Кровеносных сосудов эпидерм ис не имеет.
Эпидермис дает начало различным роговым производным в виде роговых чешуй и щитков, перьев, волос, копыт, когтей, ногтей, полых рогов, перепонок. В эпидермисе развиваются и разнообразные кожные железы . Наконец, клетки глубоких слоев эпидермиса нередко содержат красящие вещества. Вмест е с пигментами кутиса они обусловливают окраску тела животн ого.
Кутис — внутренний волокнистый слой кожи позвоночных. Его называют также кориум, дерма, собственно кожа. В эмбриоген езе кутис развивается из мезодермального зачатка — кожного листка сомита. Слой кутиса (дермы), как правило, толстый и со ставляет основную часть кожи. В этом слое плотно переплетаются волокна соединительной ткани. Дерма придает коже прочность и эластичность. В кутисе развиваются разнообразные окостенения: чешуя рыб, покровные окостенения скелета, костные рога коп ытных, костные пластины и панцири некоторых рептилий и мле копитающих. У млекопитающих в кутис погружены основания кожных желез, волосяные сумки, у птиц — перьевые фолликулы.
В наружной части кутиса располагаются нервные окончания тепловых и осязательных рецепторов. Здёсь ветвится сложная сеть кровеносных и лимфатических сосудов, находятся пигментные клетки.
Более глубокая часть кутиса имеет рыхлую структуру и служит основным местом образования жировой ткани — подкожной жир овой клетчатки. Здесь накапливается жир — термоизоляционный и питательный материал тела животного. Большой толщины этот слой достигает у морских млекопитающих — китов и дельфинов.
Кожные покровы животных
По кровы животного защищают его тело от механических повреждений, препятству ют проникновению в организм животного бактерий, микроорга низмов, химических веществ. Они ограничивают тело животного и вместе с мускулату рой придают ему форму и удерживают внутренние органы. Покровы участвуют в регуляции вод ного баланса, защищая тело и от потери воды, и от чрезвычайно го ею насыщения. Благодаря наличию специализированных струк тур, желез и обильной гиперемии кровеносными сосудами кожа участвует в дыхании и выведении конечных продуктов.
Кожа и ее производные пигментированы. Окраска тела также многофункциональна: она делает одних животных незаметными, других — демонстративными. Пигменты кожи защищают тело жив отного от избыточного проникновения ультрафиолетовых лучей.
Кожа снабжена нервными окончаниями и специализирован ными рецепторными образованиями, которые осуществляют сенс орную функцию при общении животного со средой. Видимо, нес лучайно большинство органов чувств эмбрионально возникает из специализированных участков наружных покровов зародышей. Производные кожи принимают участие также в формировании органов передвижения (перепонки на лапах, между конечностя ми и телом, маховые и рулевые перья), служат для хватания, борьб ы, защиты (роговые рога, щитки, острые выросты).
Группа ученых из Швейцарии сумела доказать, что волосы, чешуя и перья гомологичны и произошли от общего предка — рептилии. Теоретические предпосылки и результаты экспериментов были подробно освещены на страницах журнала Science Advances и кратко — в пресс-релизе, представленном от имени Университета Женевы. Сегодня мы расскажем о том, что послужило доказательством столь смелого утверждения и какой вывод для дальнейших исследований позволяет сделать проделанная работа.
Большинство млекопитающих, птиц, рептилий легко распознать по волосам, перьям и чешуе, соответственно. Тем не менее, отсутствие у ископаемых переходных форм между чешуйками и волосками и существенные различия в их морфогенезе и белковой композиции стали причиной споров относительно их потенциальной общей родословной, ведущихся в течение многих десятилетий.
Ученым давно известно, что волосы млекопитающих и перья птиц развиваются из первобытной структуры плакоды — своеобразного утолщения эпидермиса со столбчатыми ячейками, уменьшающие скорость их пролиферации и вырабатывающие специфические гены. Это наблюдение, опять таки, провело грань между сторонниками единого предка у птиц и млекопитающих и противников такого предположения, утверждающих что те и другие — это абсолютно разные виды с различной родословной. При этом сторонники последней версии как-то закрыли глаза на то, что она вынуждает принять тот факт, что два совершенно разных, по их утверждениям вида «изобрели» плакоду независимо друг от друга.
В 2015 году ученые из Йельского университета (США) опубликовали статью, в которой продемонстрировали, что чешуя, волосы и перья на раннем этапе развития имеют общую молекулярную подпись. Опубликованные результаты вновь подлили масла в огонь давнего спора существующего между двумя школами эволюционистов. Приверженцы одной из которых продолжали отстаивать жизненность гипотезы о том, что идентичные молекулярные подписи свидетельствуют об общем эволюционном происхождении придатков кожи, а сторонники другой, что для развития разных придатков кожи в ходе эволюции на каком-то этапе одни и те же гены были использованы повторно.
Точки над «И»
Последняя работа биологов Николя Ди-Пой (Nicolas Di-Poï) и Мишель Милинкович (Michel C. Milinkovitch) из отдела генетики и эволюции Университета Женевы (UNIGE) и Швейцарского института биоинформатики (SIB) позволила положить конец этой многолетней дискуссии. Ученые доказали, что чешуя у рептилий развилась из плакоды с анатомическими и молекулярными подписями, аналогичными подписям плакод птиц и млекопитающих на ранних стадиях развития.
В ходе исследований были проанализированы морфологические и молекулярные характеристики кожи в процессе эмбрионального развития крокодилов, змей и ящериц. «Наше исследование не только дает новые молекулярные данные, которые дополняют работу американской команды, но и выявляет ключевые микроанатомические факты», — объясняет Мишель Милинкович. — «Действительно, мы определили у рептилии новые молекулярные подписи, идентичные тем, которые наблюдаются при развитии волосков и перьев, а также наличие плакоды анатомической формы, схожей с формой плакоды млекопитающих и птиц. Это указывает на то, что три типа придатков кожи являются гомологичными: чешуя — у рептилий, перья — у птиц, и волосы — у млекопитающих, несмотря на их очень разные конечные формы, эволюционировали от их общего предка, рептилии».
Ключевой ген развития придатков кожи
На следующем этапе исследования авторы работы изучили бородатых драконов, представленных тремя формами. Первая форма — это обычный дикий вид, вторая форма характеризуется меньшими размерами, а третья, в свою очередь, мутировала по двум направлениям со множеством различных дефектов, включая полное отсутствие чешуи. Сравнивая геномы трех рассмотренных подвидов бородатых драконов, ученые сумели определить дефектный ген, который повлек за собой известное разнообразие форм. Это эктодисплазин-А (EDA), мутация которого в конечном счете повлекла за собой освобождение одной из форм бородатых драконов от чешуи.
«Мы определили, что своеобразный внешний вид этих голых ящериц происходит из-за нарушения работы Ectodysplasin-A, гена, мутация которого в организме человека и мышей, как известно, генерирует значительные отклонения в развитии зубов, желез, ногтей и волос», — пояснил Мишель Милинкович. На основании данных исследований и сравнительного анализа швейцарские ученые показали, что у ящериц с мутированным геном EDA структура плакоды нарушается, точно так же, как у млекопитающих или птиц, пораженных подобными мутациями в том же гене не могу развиваться из плакод собственные волосы или перья. Эти данные все вместе когерентно указывают на общее происхождение чешуи, перьев и волос.
Получив столь убедительные свидетельства единства происхождения, ученые намерены продолжить исследования, определить и описать те механизмы, которые лежат в основе развития специфической формы кожных придатков. Это, в свою очередь, позволит дать ответ на другой важнейший вопрос: каким образом древнейший чешуйчатый кожный покров дал начало существующему морфологическому разнообразию чешуи, перьев и волос. «Эти исследования, как мы надеемся, дополнят наше понимание физических и молекулярных механизмов, порождающих сложность и многогранность жизни в ходе эволюции» — резюмировал Малинкович.
Интересно, что ранее, изучая способность хамелеона менять свой цвет, Мишель Малинкович сумел объяснить природу этого удивительного явления активной перестройкой пространственной структуры нанокристалов кожи.
С полным текстом научной публикации можно ознакомиться здесь
Задание 1. Заполните таблицу.
Особенности внешнего строения птиц Сходные признаки во внешнем строении птиц и пресмыкающихся Особенности внешнего строения птиц в связи с приспособленностью к полету 1. кожа почти не имеет желез
2. у пресмыкающихся она покрыта роговыми чешуйками,а у птиц подобные же чешуйки развиты на неопределенных частях кожи,например на цевках.
3. имеются когти
1. обтекаемая форма тела
2. клюв без зубов
3. прочный и легкий скелет
4. крылья
5. три пальца впереди,один сзади
Задание 2. Профессор Г.П. Дементьев описал эксперимент известного соколиного охотника Эйтермозера. Десять своих соколов Эйтермозер стал напускать на ворон.Добытых
ворон внимательно осмотрели: 55 из 100 явно неважно себя чувствовали до того,как попали в когти к соколами.В той же местности без помощи соколов добыли 100 ворон.Из них больными были 22 вороны.Какой вывод можно сделать,анализируя изученные данные?Обоснуйте своё мнение.
Этот эксперимент показывает, что хищные птицы просто так не убивают жертву, а только больных и ослабленных животных, то есть они являются санитарами планеты. А если бы они не поймали больное животное, то оно заразило бы сородичей и тогда погибло бы ещё больше живых существ
Задание 3. Выпишите номера правильных утверждений.
Утверждения:
1) Соколы, ястребы и орлы - хищные птицы.
2) У летающих птиц ет пуховых перьев.
3) В связи с отсутствием зубов и челюстей у птиц возник мускулистый желудок.
4) У большинства птиц имеется только копчиковая железа.
5) Цевка покрыта роговыми чешуями.
6) У птиц плохо развиты органы чувств.
7) Перелётные птицы не имеют постоянных мест зимовки.
8) По форме клюва можно определить характер питания птиц.
9) Обыкновенная кукшка - хищная птица.
10) Страус и пингвин относятся к бескилевым птицам.
11) У дневных хищников плохо развито зрение, а у ночьных - хорошо.
12) Лебеди относятся к аистообразным.
13) Ястребы и орлы - ночные хищники.
14) Птицы - самый крупный по числу видов класс наземных позвоночных животных.
15) Птенцы у всех выводятся беспомощными, слепыми и голыми.
Правильные утверждения: 1, 3, 4, 5, 8, 9, 10.
Задание 4. Заполните таблицу.
Сравнительная характеристика рыб, земноводных, пресмыкающихся и птиц Сравниваемый признак Класс Рыбы Земноводные Пресмыкающиеся Птицы Местообитание вода воды и суша суша суша, околоводное пространство, воздух Покров тела чешуя, кожа влажная кожа сухая кожа с чешуйками перья Скелет череп, позвоночник, кости, хвостовой отдел, плавники череп, конечности, таз(пояс верхних и нижних конечностей) ереп, шея, конечности, грудной отдел позвоночника, грудные ребра, хвостовой отдел позвоночника, таз череп, шея, грудная клетка, киль, крылья, лапы, таз Органы пищеварения рот,зубы глотка, пищевод, желудок, кишечник, клоака рот, глотка пищевод желудок, кишечник, клоака рот зубы глотка пищевод, желудок, кишечник клюв, зоб, пищевод, желудок. кишечник, клоака Органы дыхания жабры неразвитые легкие, кожа легкие легкие, легочные мешки Число кругов кровообращения один два два два Строение сердца двухкамерное трехкамерное трехкамерное четырехкамерное Органы выделения почки почки почки почки Температура тела холоднокровные холоднокровные холоднокровные теплокровные Нервная система головной и спинной мозг головной и спинной мозг головной и спинной мозг головной и спинной мозг Органы чувств зрение, обоняние, слу зрение, обоняние, осязание зрение, обоняние, осязание зрение, обоняние, осязание Место и способ размножения вода; семенники и яичники вода, суша; семенники и яичники вода, суша; семенники и яичники суша; семенники и яичники Особенности развития быстро быстро быстро быстро
Задание 5. Отметьте правильный ответ.
1. Из перечисленных ниже птиц к хищным относятся:
2. На кисти птицы сохранилось пальцев:
3. Длина шеи у птиц:
в) зависит от количества и длины позвонков.
4. Лишним является понятие:
5. При инкубации яиц поддерживается температура:
7. Основу поведения птиц составляют:
а) условные и безусловные рефлексы.
8. Последствия попадания нефти на перья водоплавающих птиц:
в) перья и пух слипаются, вода легко проникает к коже, и птицы гибнут от охлаждения.
9. Предположение ученых о происхождении птиц от пресмыкающихся подтверждается такими особенностями стреония археоптерикса, как:
б) превращение передних конечностей в крылья.
10. Главный признак, по которому среди позвоночных животных можно узнать птиц:
11. Зоб как видоизменение части пищевода имеется:
12. Сердце у птиц:
13. У птиц в отличие от пресмыкающихся в головном мозге более сильно развиты отделы:
б) передний, средний мозг и мозжечок.
14. Основным сигналом для перелета птиц является:
15. Часть пера, погруженную в кожу, называют:
Была первым домашним животным. Человек приручил ее еще в глубокой древности. Прирученная собака помогала первобытному человеку во время охоты, охраняла его жилище. Сейчас известны собаки служебные, охотничьи и декоративные, а также дворняги (беспородные). Собаки помогают нести службу по охране границ нашей Родины, а во время Великой Отечественной войны отыскивали раненых, помогали в разведке и связи. На собаках ученые проводят исследования жизнедеятельности организма. Собака раньше человека побывала в космосе. Туловище собаки, например овчарки или лайки, стройное и мускулистое. Ее конечности располагаются не по бокам тела, как у пресмыкающихся, а под туловищем, поэтому тело животного не касается земли. Ходит собака, опираясь на пальцы с прочными когтями. Гибкая шея способствует большой подвижности головы. Рот животного ограничен подвижными губами - верхней и нижней. Надо ртом находится нос с парой наружных носовых отверстий - ноздрей. Глаза имеют хорошо развитые веки. Мигательная перепонка (третье веко) у собаки, как и у всех млекопитающих, недоразвита. Из всех животных только у млекопитающих есть наружное ухо - ушная раковина. Наружное ухо у собаки большое и подвижное.
Покровы. Кожа млекопитающих прочная и эластичная, у большинства зверей в ней помещаются основания волос, которые образуют характерный для этого класса позвоночных волосяной покров. Различают толстые и длинные волосы - ость и более короткие, мягкие - подпушь, или подшерсток. Грубая и прочная ость предохраняет подшерсток и кожу от повреждений. Подшерсток, в котором задерживается много воздуха, хорошо сохраняет тепло тела. Помимо ости и подпуши, у зверей развиваются крупные волосы - органы осязания. Волосы млекопитающих, подобно перьям птиц и чешуе пресмыкающихся, состоят из рогового вещества. Два раза в год собака, как и многие другие млекопитающие, линяет - часть ее волос выпадает и заменяется новыми. Основание волоса расположено внутри особой волосяной сумки, куда открываются протоки находящихся рядом сальных желез. Их выделения смазывают кожу и волосы, отчего они приобретают эластичность и не смачиваются водой. В коже большинства зверей расположены и потовые железы. Пот, испаряясь с поверхности тела, охлаждает его. Вместе с потом из тела выводится также избыток соли и мочевины; таким образом, потовые железы играют роль дополнительных органов выделения. У собаки потовых желез мало, и охлаждение организма достигается при учащенном дыхании. На концах пальцев млекопитающих находятся роговые когти, ногти или копыта. Иногда роговые образования развиты также на голове (рога у носорогов, антилоп, рогатого скота и др.) или на хвосте (например, роговые чешуйки у крыс).
Скелет и мускулатура, полости тела, система органов
Нервная система и органы чувств, поведение
Головной мозг млекопитающих состоит из тех же отделов, что и у других позвоночных. Однако большие полушария переднего мозга имеют более сложное строение. Наружный слой больших полушарий состоит из нервных клеток. Образующих кору мозга. У многих млекопитающих, в том числе и у собаки. Кора больших полушарий настолько увеличена, что не лежит ровным слоем, а образует складки - извилины. Чем больше извилин, тем лучше развита кора мозга и тем больше в ней нервных клеток. Если у подопытной собаки удалить кору больших полушарий, то у животного сохраняются основные инстинкты, но утрачиваются все приобретенные навыки и новые условные рефлексы уже никогда не образуются. Мозжечок хорошо развит и, подобно большим полушариям, имеет много извилин. Развитие мозжечка связано с координацией сложных движений млекопитающих.
У млекопитающих развиты обоняние, слух, зрение, осязание и вкус, однако степень развития каждого их этих чувств у разных видов неодинакова и зависит от образа жизни и среды обитания. Так у крота, живущего в полной темноте подземных ходов, недоразвиты глаза. Дельфины и киты почти не различают запахов. Большинство наземных млекопитающих обладают очень тонким обонянием. Хищникам, в том числе и собаке, оно помогает находить по следу добычу; травоядные на большим расстоянии могут почуять подкрадывающегося врага; животные одного вида по запаху обнаруживают друг друга. Слух у большинства млекопитающих также хорошо развит, этому способствует улавливающие звук ушные раковины, которые у многих зверей подвижны. Особенно тонким слухом обладают те звери, которые активны в ночное время. Зрение имеет для млекопитающих меньшее значение, чем для птиц. Далеко не все звери различают цвета. Ту же гамму цветов, что и человек, видят только обезьяны. Органами осязания служат особые длинные и жесткие волосы (так называемые усы). Большая их часть расположена около носа и глаз. Приблизив голову к Исследуемому предмету, млекопитающие одновременно обнюхивают, рассматривают и осязают его. У обезьян, так же как у человека, основными органами осязания служат кончики пальцев. Вкус особенно сильно развит у травоядных, которые благодаря этому легко отличают съедобные растения от ядовитых.
Поведение млекопитающих не менее сложно, чем поведение птиц. Наряду со сложными инстинктами оно во многом определяется высшей нервной деятельностью, основанной на образовании условных рефлексов. Особенно легко и быстро условные рефлексы вырабатываются у видов с хорошо развитой корой больших полушарий головного мозга. Уже с первых дней жизни детеныши млекопитающих узнают мать. По мере роста их личный опыт в общении с окружающей средой непрерывно обогащается. Игры молодых животных - борьба, взаимное преследование, прыжки, бег - служат им хорошей тренировкой и способствуют вырабатыванию индивидуальных приемов нападения и защиты. Такие игры характерны только для млекопитающих. Вследствие того что обстановка окружающей среды крайне изменчива, у млекопитающих постоянно вырабатываются новые условные рефлексы, а те, которые не подкрепляются условными раздражителями, утрачиваются. Эта особенность позволяет млекопитающим быстро и очень хорошо приспосабливаться к условиям окружающей среды.
Размножение и развитие, забота о потомстве
В связи с живорождением строение органов размножения млекопитающих отличается некоторыми особенностями. Яичники самки очень невелики. Развивающиеся в них яйцевые клетки имеют микроскопически малые размеры (диаметром не более 0,1-0,2 мм) и почти лишены желтка. Созревшие яйцевые клетки поступают в яйцевод, где происходит их оплодотворение. Оба яйцевода открываются в особый орган женской половой системы - матку, которая есть только у млекопитающих. Матка представляет собой мускулистый мешок, стенки которого способны сильно растягиваться. Начавшая делиться яйцеклетка прикрепляется к стенке матки, и все дальнейшее развитие плода происходит в этом органе.
Развитие. Вокруг развивающегося зародыша образуются оболочки, срастающиеся одной стороной со стенкой матки. В этом месте, которое называется плацентой, кровеносные сосуды матери тесно соприкасаются с кровеносными сосудами оболочек плода. Зародыш соединен с плацентой пуповиной, внутри которой проходят его кровеносные сосуды. В плаценте через стенки сосудов из крови матери в кровь зародыша поступают питательные вещества и кислород и в обратном направлении углекислый газ и другие вредные для него продукты жизнедеятельности. На ранних стадиях развития зародыша млекопитающих у него имеются хорда, жаберные щели и другие признаки низших хордовых. Беспрерывно получая от матери питательные вещества, зародыш растет и растягивает стенки матки. Продолжительность внутриутробного развития (беременность) различна у зверей разных видов и зависит главным образом от размеров животного. Так, беременность у хомячков и мышей продолжается 11 -15 суток, у собаки 2 месяца, у слона - 20-22 месяца.
По окончании срока беременности наступают роды, при которых плод благодаря сокращениям мышц матки выталкивается наружу через половое отверстие. Родившийся детеныш делает первый вдох, его легкие расправляются, и он начинает дышать самостоятельно. После этого пуповина разрывается или самка перегрызает ее. Число детенышей в одном помете (родившихся одновременно) различно у зверей разных видов. У крупных млекопитающих обычно рождается 1или 2 детеныша, у животных средней величины - 2-5, у мелких видов детенышей в одном помете бывает очень много (например, у домовой крысы - до 16).
Выкармливание детенышей молоком - одна из самых характерных особенностей всех млекопитающих (отсюда и название этого класса). Молоко образуется в млечных железах самки, которые обычно расположены на груди или на брюхе. Протоки млечных желез открываются наружу маленькими отверстиями на конце сосков, число которых бывает различным (от 2 до 22) и зависит от плодовитости вида. У домашней собаки, которая приносит 3-8 щенков, имеется 8 сосков. Молоко начинает вырабатываться в млечных железах к моменту родов. Оно обладает очень высокой питательностью и содержит все необходимые вещества для роста и развития детенышей: воду, жиры, белки, углеводы, витамины и минеральные соли. Белый цвет молока зависит от того, что входящий в его состав жир имеет вид микроскопически маленьких капелек. Такой жир легко переваривается и усваивается в организме детеныша. Первое время самка кормит свое потомство только одним молоком. Подросшие детеныши переходят на обычный корм.
Забота о потомстве. У всех хищных, а также у многих грызунов и других мелких млекопитающих детеныши рождаются слепыми, иногда голыми. У этих видов самка еще до родов строит гнездо или логово. Она согревает и кормит свое потомство, вылизывает детенышей, следит за чистотой своего убежища. У большинства растительноядных млекопитающих детеныши рождаются вполне сформированными и уже через несколько часов могут следовать за матерью. В этом случае забота о потомстве (кроме кормления молоком) заключается главным образом в его охране. У всех млекопитающих самка проявляет особенную активность при непосредственной опасности, грозящей ее детенышам, и защищает их, часто рискуя своей жизнью. Самцы обычно не воспитывают потомство. Пары образуются, как правило, только на период размножения, реже (например, у волков) на несколько лет.
Читайте также: