- еволюція ссавців
- спеціалізація зубів
- Теплокровність
- Маммалізація
- Цинодонти і перші ссавці
- Будова тіла та фізіологічні особливості
- скелет
- мускулатура
- Серце і кровоносна система
- Дихальна система
- Травний тракт
- видільна система
- Ендокринна система
- Нервова система і органи чуття
- репродуктивна система
- Шкірні покриви
- Поведінка і спосіб життя
- Таксономія і види ссавців
Клас ссавців - це група хребетних, характерна особливість яких видно з її назви: ці тварини вигодовують дитинчат молоком. Це загальноприйнята на сьогодні визначення. На сьогоднішній день ця група включає в себе більше п'яти тисяч видів, в число яких входить наш Homo sapiens. Населяють вони всі континенти, а також моря і океани. За будовою і різноманітності органів і систем (особливо нервової) є самим високорозвиненим класом серед всіх хребетних.
еволюція ссавців
Походження цього класу тварин сягає своїм корінням в кам'яновугільний період. В цей час розійшлися шляхи амниот - хребетних, які відкладали яйця в твердій оболонці.
Амниот відрізняв від земноводних насамперед ця ознака: їм не потрібна вода, щоб розмножуватися, в яйці був необхідний запас поживних речовин для розвитку зародка. Таким чином, амніоти освоїли відносно далекі від водойм ділянки суші, а значить, отримали ряд еволюційних переваг.
Серед цієї групи стали виділятися синапсиди, характерною рисою яких стала спеціалізація зубів і особливості будови нижньої щелепи. Це було важливою перевагою в харчуванні, що дозволяв розширити свій раціон в будь-якому місці проживання. Також палеонтологи в останніх доповідях припускають, що шкіра сінапсід не мала луски, зате була забезпечена залозами: це допомагало регулювати тепловіддачу і рівень рідини в організмі. Синапсиди і були предками ссавців.
Періодизація еволюції ссавців включає в себе наступні періоди:
- Виділення з амниот групи сінапсід в кам'яновугільному періоді.
- Виділення терапсид.
- Еволюція цинодонтів від пермського до тріасового періоду.
- Розвиток класу ссавців і заняття ними екологічних ніш, залишених вимерлими динозаврами.
спеціалізація зубів
Гетеродонтизм дав важливе еволюційну перевагу предкам ссавців. Він являє собою поділ зубів за формою і виконуваних функцій. Зуби ссавців ділять на три типи: різці, ікла і моляри. За ступенем розвиненості тих чи інших типів зубів можна судити про те, як харчується конкретний вид тварин. Так, у хижаків найрозвиненіші зуби - ікла, а у гризунів - різці. У жуйних добре розвинені моляри, що дозволяють перетирати рослинну їжу з великою кількістю клітковини. На зображенні представлені зуби людини: різці (I), ікла (C), премоляри (B), моляри (M).
При цьому у частині ссавців зуби можуть редукувати. Іноді це відбувається з усіма зубами, іноді тільки з одним типом. У ряді випадків у деяких видів буває навіть вторинний гомодонтізм, така особливість властива китам. Характеристика зубної формули - один з визначників виду.
Теплокровність
У предків ссавців отримала розвиток справжня теплокровность. Її становленню сприяли такі їх відмітні ознаки, як будова шкіри і можливість підтримувати високий метаболізм за допомогою харчування.
До Пермському періоду для підтримки теплокровности у терапсид - однієї з груп сінапсід - з'являються такі механізми як:
- поділ серця на чотири камери, що дозволяє не змішуватися артеріальної і венозної крові, так ефективніше витрачається кисень;
- формування кісткового піднебіння, остаточно відокремившись дихання і травлення, під час їжі тварина може дихати.
Останнє стало частиною модифікації всієї щелепної системи. Жувальна мускулатура отримала розвиток, змінилася будова щелепного суглоба, і з частини кістки нижньої щелепи утворилися слухові кісточки, на основі яких пізніше сформується слуховий аналізатор - вухо.
Маммалізація
Шкіра є одним із засобів терморегуляції організму. Цю функцію вона здійснює завдяки потових залоз, які відводять зайве тепло у вигляді рідини (піт), а також наявності вовни - вона допомагає зберегти тепло при низьких температурах.
Чи була у зверозубих шерсть - спірне питання, але наявність потових залоз є фактом. З їх частини поступово виникли сучасні молочні залози. Спочатку їх роль у вигодовуванні потомства була скромною: дитинча, можливо, заповнював слізиваніем рідини недолік води і мінеральних солей.
Розвинена молочна залоза і зараз властива не всім ссавцям. Так, однопрохідні (в шкільних підручниках вони називаються яйцекладущими, на противагу живородних), представлені на даний момент утконосом і єхидною, не мають сосків, і дитинча злизує виділяється молоко. Сосок з'явився у іншій гілці ссавців пізніше.
Молочні залози розташовуються не де попало, а вздовж так званих молочних ліній, що йдуть від паху до пахв.
Цинодонти і перші ссавці
У пермському періоді з групи звіроподібних виділяються цинодонти. Ці істоти мали майже всі ознаки сучасних ссавців, і саме від однієї з їх гілок в наступному періоді, тріасовому, ведуть своє походження ссавці.
Хто відноситься до ссавців - питання не таке просте, але в якості умов, що дозволяють відносити ту чи іншу тварину до цього класу, можна прийняти сукупність відмінних ознак, а саме: теплокровность, лактацію і спеціалізацію зубів.
Ми можемо віднести до нього і такі винятки, як голий землекоп (вторинна холоднокровних) або косатка (зуби однорідні), але в класифікації перехідних видів є певні складності.
Останні види не ссавців цинодонтів вимерли в крейдяному періоді, а інші види сінапсід не пережили масове пермський вимирання. У мезозойської ери великі екологічні ніші зайняли динозаври - один з підкласів плазунів . Ссавцям довелося пристосовуватися до цього світу гігантів.
Перші з них мали невеликі розміри, але це не завадило їх розвитку. Саме тоді ж, в пізньому тріасовому періоді, відбулося виділення одного з підкласів ссавців - яйцекладущих, представлених зараз двома родами.
Пізніше, в юрському періоді, розвинулося живородіння, і інша гілка ссавців розділилася ще на дві: сумчастих і плацентарних, або звірів. Точний механізм появи такого органу, як плацента, остаточно не вивчений. Але з тих пір плацентарні, або, як їх ще називають, звірі, поступово витісняють однопрохідних і їх сумчастих побратимів з екологічних ніш, і багато стародавніх сумчасті нам відомі тільки по знахідкам скелетів. Останні сумчасті і зберегтися змогли тільки завдяки тому, що Австралія, де проживають майже всі їх види, довгий час була ізольованим материком.
Будова тіла та фізіологічні особливості
Незважаючи на те що ссавці - дуже різноманітний клас за своїми формами, можна коротко виділити ряд спільних рис у їх анатомії, які відрізняють їх від інших класів хребетних.
скелет
Ссавці мають внутрішній скелет, і його відмінність від скелетів інших класів складається головним чином в будові черепа. Кістки черепа рано зростаються в єдину коробку, яка за своїми розмірами порівняно велика. На відміну від інших хребетних, у них спостерігається наявність твердого піднебіння і слухових кісточок - молоточка і ковадла, що сформувалися колись з частини нижньої щелепи.
Хребет умовно можна поділити на п'ять відділів: шийний, грудний, поперековий, крижовий і хвостовий, але кількість хребців у них залежить від виду.
Кінцівки мають схожу будову, але ступінь розвитку різних кісток відображає спосіб локомоції тварини. Так, у коня довгі кінцівки і будова плеснових кісток характерно для пальцеходящие, а ось китоподібні фактично втратили тазового пояса за непотрібністю.
мускулатура
Вона сильно диференційована, що дозволяє здійснювати різноманітний діапазон рухів. Найбільший розвиток отримують ті м'язи, які беруть участь у переміщенні тіла; сильні м'язи кінцівок відрізняють ссавців від плазунів. У останніх ноги знаходяться по боках від тіла, у перших - під ним. Це дозволяє робити кроки з більшою амплітудою.
Важливим відмітною ознакою є наявність діафрагми - м'язи, що розділяє грудну і черевну порожнину.
Серце і кровоносна система
Ссавці мають четирехкамерное серце, яке складається з двох відділів, кожен з яких, відповідно, має передсердя і шлуночок. Такий поділ обумовлено двома колами кровообігу, один з яких проходить по внутрішніх органах, віддаючи їм кисень, а другий йде через легені, де відбувається насичення киснем. Таким чином, артеріальна і венозна кров не змішуються.
Кровоносні судини поділяються за своєю будовою на три групи: артерії, вени і капіляри. Вони відрізняються будовою стінок: кров в артеріях знаходиться під тиском, тому їх стінки товстіші і здатні до скорочення. Відня мають більш тонкі стінки, але забезпечені системою клапанів, що перешкоджають зворотному току крові.
Найтонші стінки у капілярів - саме через них кров виконує свою транспортну функцію. У легких капіляри проходять через систему альвеол, фільтрація крові також проходить в печінці та нирках, а обмін кисню на вуглекислий газ в тканинах таким же чином відбувається через капілярні стінки.
Кровоносну систему доповнює лімфатична. Вона незамкнутая і складається з судин різного діаметра, заповнених плазмою крові. Лімфатична система несе важливу функцію: саме вона транспортує в кров лімфоцити - клітини імунної системи.
Дихальна система
Дихання здійснюється легкими - парним органом, що знаходяться в грудній порожнині. Доставка кисню в легені йде по дихальних шляхах - носі, носоглотці, гортані, трахеї і бронхах.
Процес газообміну здійснюється в альвеолах - нижніх відділах дихальної системи.
Управляє диханням довгастий мозок, що реагує на концентрацію вуглекислого газу в крові.
Цікава дихальна система у морських ссавців - китоподібних. Їх ніздрі зміщені вгору і забезпечені клапаном, що охороняє легені від попадання в них води, гортань відокремлена від глотки повністю, а альвеоли відрізняються великими розмірами. Їх заповнення активно регулюється мускулатурою, що дозволяє засвоювати з одного вдиху більшу кількість кисню, ніж наземні тварини. Все це дозволяє здійснювати великі затримки дихання: кашалот може пірнати на 1 км глибини і не дихати 1,5 години.
Травний тракт
Складається з ротової порожнини, глотки, стравоходу, шлунка і двох відділів кишечника. Від інших тварин ссавці відрізняються більшою довжиною травного тракту, наявністю симбіотичного травлення (в шлунково-кишковому тракті живуть різні мікроорганізми, що сприяють розщепленню їжі) і сильною специализированностью. Так, у хижих тварин кисла реакція pH, круглий шлунок і порівняно короткий кишечник. А ось жуйні тварини мають чотирикамерним шлунком.
видільна система
Вона представлена нирками, сечоводами, сечовим міхуром і сечівником.
Нирки виводять з організму надлишок води (поряд з легкими і шкірою), солей, аміаку і продуктів розпаду пуринових підстав. Будова елементарних одиниць нирки - нефронів - максимально відповідає виду тварини і особливостям його метаболізму. Так, верблюд - володар довгих нефронів, і його нирки виділяють концентрат, а у видів, що мешкають в більш комфортних по водному режиму умовах, сеча гіпотонічна.
Ендокринна система
Принципово не відрізняється від такої у інших класів, і складається з гіпофіза, епіфіза, наднирників, щитовидної, паращитовидних, вилочкової, підшлункової та статевих залоз. У ссавців ці залози мають велику спеціалізацію, а деякі з них виконують і зовнішні функції. Так, підшлункова залоза разом з виробленням інсуліну і ще двох гормонів виробляє розщеплює жири фермент і виводить його за протоці в травний тракт.
Нервова система і органи чуття
Ссавцям властива сильна цефализация: їх головний мозок в 3-5 разів перевершує за своїми розмірами спинний завдяки розвиненим великих півкуль. Їм віддається важлива роль в регуляції поведінки тварин: чим більше розвинена кора півкуль, тим більш широкий діапазон поведінкових реакцій.
Вища нервова діяльність ссавців має тенденцію до заміни безумовних рефлексів умовними, інстинктів - навичками, а у приматів - навіть зачатками мислення. Це дає представникам даного класу важлива перевага перед іншими, поведінка яких базується на інстинктах.
Нервова система поділяється на центральну і периферичну. Остання представлена нервами, що йдуть від головного і спинного мозку. Перша - власне головним і спинним мозком. Структура головного мозку була успадкована від предків і включає в себе ті ж відділи:
- продовгуватий мозок;
- мозочок;
- проміжний мозок;
- мозолисте тіло;
- міст;
- середній мозок;
- великі півкулі (кінцевий мозок).
Як вже було сказано раніше, відрізняється не будова мозку, а пропорції і значимість його частин.
Нервові закінчення представлені нервово-м'язовими синапсами і рецепторами, частина з яких розвинулися в самостійні органи чуття. Їх налічується п'ять - очі (зір), вуха (слух), ніс і вомероназальний орган (нюх), рецептори на язиці (смак) а також шкіра і вібриси (дотик і сомато-вісцеральна чутливість). Ступінь розвиненості кожного з них у тварин різна і обумовлена його способом життя.
репродуктивна система
Запліднення у ссавців внутрішнє. Репродуктивний цикл самки включає в себе стан вагітності, якщо не брати до уваги утконосов і гадюк, що відкладають яйця. Сумчасті тварини виношують дитинчат тільки в ембріональної фазі, потім вони переходять в сумку на животі матері. Плацентарні виношують вагітність від 20 (миша) до 660 (слон) днів, і дитинча народжується більш зрілим і пристосованим до існування у відкритому середовищі.
Характерною особливістю ссавців також є кінцевий набір ооцитів, якими утворюються в яєчниках самки ще до її народження. У зв'язку з цим репродуктивний період життя у самки теоретично обмежений, хоча в природі до менопаузи доживають тільки деякі види дельфінів (в неволі це вдається також кішкам і шимпанзе). Чому природі це знадобилося? Наука не дає однозначної відповіді, є лише ряд гіпотез.
Шкірні покриви
Шкіра ссавців складається з трьох шарів: дерми, епідермісу і підшкірної жирової клітковини. Дерма являє собою щільний шар зі старих клітин, в якому є пори, які є протоками потових і сальних залоз, а також вовни. Коріння цих утворень знаходяться в епідермісі - більш молодому шарі.
Під епідермісом знаходиться підшкірна жирова клітковина, яка є енергетичним запасом тварини. Ця клітковина є однією з основ терморегуляції: коли організму не вистачає енергії для підтримки метаболізму, він витрачає жирові запаси. Самок відрізняє більший відсоток жирової тканини в організмі, ніж самців: вона витрачається в період лактації.
Поведінка і спосіб життя
Оскільки ссавці освоїли всі континенти і навіть океани, важко описати їх життя в двох словах. Напевно, це найрізноманітніший клас хребетних як за зовнішнім виглядом, так і по життєвим циклам; існують хижі, рослиноїдні і всеїдні види. Частина з них стали домашніми, і їх спосіб життя максимально віддалений від життя їхніх предків завдяки штучному відбору. Але загальні риси у них є, і саме вони відрізняють цих тварин від представників інших класів. До них відносяться:
- Різноманітність форм соціальної поведінки; існують поодинокі, парні і колективні види, і останні мають складної організацією.
- Турбота про потомство. Подібне характеризує також птахів, але у них процес вирощування дитинчат не супроводжується лактацією. Стан лактації і відрізняє ссавців від інших.
- Здатність до придбання умовних рефлексів і навичок, що робить їх сприйнятливими до дресирування.
Що стосується останнього пункту, то він є результатом тривалої еволюції. Спершу вона йшла по шляху ускладнення безумовних реакцій, об'єднуючи їх у великі поведінкові стереотипи - інстинкти. Інстинкти ссавців дуже розвинені. Але, крім них, розвиваються і набуті форми поведінки. Нарешті, у представників загону приматів придбані форми витісняють інстинкти, і у людиноподібних мавп останні майже відсутні.
У людини інстинктів немає зовсім. Його поведінка регулюється отриманими в дитинстві навичками і мисленням. Від інстинктів людини дісталися тільки бажання і ряд атавістичних рефлексів, які зникають ще в грудному віці у міру зростання головного мозку. Тому всі розповіді про те, що у людини поведінка інстинктивно, є вигадкою.
Таксономія і види ссавців
Кількість видів ссавців перевищує 5 тисяч, і всі вони діляться на підкласи, загони і сімейства. Усередині кожної родини виділяють пологи, представлені сукупністю видів і підвидів.
Деякі загони представлені лише одним видом, наприклад, трубкозуби і деякі сумчасті. Інші містять в собі кілька сімейств: так, загін хижих підрозділяється на сімейства віверрових, котячі, собачі, ведмежі, моржі, справжні тюлені і вухаті тюлені. Найчисленніші загони - гризуни (2277 видів) і рукокрилі.
Людина відноситься до царства тварин, типу хордових, підтипу хребетних, класу ссавців, ряду приматів, сімейству гомінідів.
ссавці
Чому природі це знадобилося?