Общая характеристика животных.
Царство Животные делят на подцарство Простейшие (Одноклеточные) и подцарство Многоклеточные. Основой строения всех животных является клетка, состоящая из оболочки, цитоплазмы и ядра. Жидкая часть цитоплазмы, гиалоплазма, содержит органоиды, выполняющие определенные функции (митохондрии, рибосомы, эндоплазматическую сеть, комплекс Гольджи, центриоли и др.). У одноклеточных животных клетка является целым организмом, у многоклеточных происходит специализация клеток, появляются ткани, органы, системы органов. Систематика животных является предметом дискуссий. В последнее время животных подцарства Простейшие разделяют на 7 типов, подцарства Многоклеточные — на 20 типов. В отличие от растений большинство животных активно передвигается, большинство многоклеточных животных имеют нервную систему. Питание. Для животных характерен голозойный и гетеротрофный тип питания, то есть использование готовых органических веществ, которые захватываются внутрь тела, а не поглощаются осмотическим путем. Но среди одноклеточных животных есть организмы со смешанным, миксотрофным типом питания: на свету они способны с помощью фотосинтеза образовывать органические вещества, используя углерод неорганических соединений (автотрофное питание), могут питаться и готовыми органическими веществами. Дыхание. Подавляющее большинство животных — аэробные организмы, которым необходим кислород для процессов окисления, но есть организмы, которые получают энергию путем брожения, кислород им не нужен, это анаэробные животные. Выделение. В результате жизнедеятельности в организмах образуются вещества, для организма ненужные. Выведение таких веществ происходит с помощью многих систем органов — дыхательной, пищеварительной, через покровы, но, кроме того, формируется специальная, выделительная система, которая отвечает за выведение продуктов метаболизма (обмена веществ). Размножение. У животных существует два типа размножения — половое и бесполое. При различных формах бесполого размножения происходит быстрое увеличение численности популяции, но дочерние особи генетически не отличаются (или редко отличаются) от материнского организма. При половом размножении каждый дочерний организм имеет уникальный генотип, попадает под контроль естественного отбора, при этом выживают особи с наиболее удачными генотипами для конкретных условий существования. Это помогает приспособиться к изменяющимся условиям среды. Многообразие. Известно около 1,5 млн. видов животных, изучением многообразия животных занимается наука систематика. Главная задача систематики — распределение видов по таксонам на основе единства происхождения и сходства строения, то есть их классификация. В основе классификации — вид, родственные виды объединяются в роды, родственные роды — в семейства, семейства в отряды, отряды в классы, классы в типы, типы в подцарства, подцарства в царство. Подцарство простейших (одноклеточных)
Морфологически простейшее — клетка, функционально — организм. Отсюда следует двойственность их природы. Функции органов и тканей у простейших несут отдельные участки клеток—органеллы. К простейшим относятся около 15000 видов, среди которых есть морские, пресноводные, сухопутные и паразитические формы.
Подцарство многоклеточных
Все остальные животные принадлежат полцарству многоклеточных. Напомним, что у растений нет резкой грани между одноклеточностью и многоклеточностью. Многоклеточность неоднократно возникает независимо друг от друга в разных типах растений. У животных, однако, эта грань выражена резко.
Многоклеточные делятся на четыре подраздела, из которых упомянем лишь три: фагоцителловых, предмногоклеточных и настоящих многоклеточных.
Фагоцителловые — новый надраздел многоклеточных, выделенный в 1973 г. советским зоологом А. В. Ивановым. В 1877— 1880 гг. выдающийся русский биолог-эволюционист И. И. Мечников выдвинул предположение о том, что общим предком многоклеточных было гипотетическое существо, названное им фагоци-теллой. Он предположил, что многоклеточные происходят от колониальных жгутиковых. Питание этого первичного многоклеточного происходит заглатыванием отдельными клетками добычи способом фагоцитоза. Иначе говоря, фагоцителле свойственно внутриклеточное пищеварение. Полостное пищеварение, т. е- появление кишечника, по И. И. Мечникову, характеризует высокоорганизованных многоклеточных.
В 1971 г. немецкий зоолог К. Грелль изучил анатомию мелкого морского многоклеточного трихоплакса и показал, что трихо-плакс следует выделить в особый тип. В 1973 г. А. В. Иванов доказал, что трихоплакс очень похож на гипотетическую фагоцителлу И. И. Мечникова, и обосновал необходимость выделения его в новый надраздел. Открытие надраздела фагоцителловых, состоящего из единственного типа пластинчатых,— выдающееся открытие современной биологии. Трихоплакс отличается от всех настоящих многоклеточных тем, что это ползающее по субстрату существо не имеет передней и задней частей тела, оно способно передвигаться в любом направлении. Однако у трихоплакса есть отличия между клетками брюшной и спинной сторон. Тело трихоплакса сплющено и покрыто жгутиковыми клетками.
У предмногоклеточных (к ним относят единственный тип губок) тело состоит из множества клеток. Эти клетки могут выполнять различные функции и иметь разную форму. Однако клетки сходной формы не объединены друг с другом в ткани. Нервная система отсутствует- Клетки одного типа могут превращаться в другой тип клеток.
К типу губок относится около 4500 видов сидячих животных, большинство которых живет в морях.
Настоящие многоклеточные (к ним относят все дальнейшие типы — от кишечнополостных до хордовых) характеризуются объединением клеток различных типов в ткани. Клетки различных типов не могут переходить друг в друга. Есть нервные клетки или нервная система. Настоящие многоклеточные распадаются на два раздела: радиально-симметричных, или двухслойных, животных и двухсторонне-симметричных, или трехслойных, животных.
Отдел Радиальные. Тип Кишечнополостные
К радиально-симметричным животным относят лишь один тип кишечнополостных. Клетки у них расположены в два слоя: наружный слой образован эктодермой, внутренний — энтодермой.
В кишечнополостных насчитывается около 9000 видов. Это — гидры, медузы, актинии, кораллы. Несмотря на внешнее разнообразие у кишечнополостных имеются общие черты организации:
— есть замкнутая пищеварительная полость;
— отсутствует заднепроходное отверстие;
— ротовое отверстие окружено радиально расположенными щупальцами;
— большинство кишечнополостных снабжено стрекательными клетками.
В основном эта группа представлена морскими организмами.
Отдел Двухсторонне-симметричные, или Трехслойные
Все остальные типы принадлежат к двухсторонне-симметричным формам. Тело их состоит из трех слоев: эктодермы, энтодермы и расположенной между ними мезодермы. Назовем основные типы трехслойных животных.
К типу плоских червей (6500 видов) относят ресничных червей, сосальщиков, ленточных червей. Пищеварительная система мешкообразная. Есть отдельные органы (размножения, пищеварения), не объединенные еще в систему органов.
Тип немертин (750 видов) объединяет червеобразные морские формы. Появляется заднепроходное отверстие и сквозной пищеварительный тракт. Впервые образуется зачаток системы кровообращения. Таким образом, пищеварение осуществляется одной системой органов, а распределение продуктов по телу — другой. Появляется скопление нервных элементов на головном конце тела. Органы объединены в систему органов.
К типу круглых червей (130000 видов) относят паразитические и свибодноживущие организмы. Возможно, что это самый богатый видами тип, число еще не открытых видов оценивается в 300 000—800 000.
У представителей типа кольчатых червей (7000 видов) тело расчленено на сегменты. Кровеносная и нервная системы сложнее, чем у немертин. Сюда относят дождевых червей, пиявок, много-щетинковых морских червей. От древних кольчатых червей произошли моллюски и членистоногие.
У типа членистоногих (1000000 видов) хорошо выражена сегментация, тело расчленено на голову, грудь и брюшко. Есть наружный хитиновый скелет. Появляются настоящие конечности, совершенные нервная и кровеносная системы, есть головной мозг и сердце. Образуется поперечно-полосатая мускулатура. Эти животные вышли на сушу и завоевали ее. Типичные представители:
трилобиты (жили в палеозое), ракообразные, пауки, скорпионы, клеши, многоножки, насекомые. Для типа моллюсков (112 000 видов) характерно то, что сегментация тела у их представителей утеряна. Мягкое тело обычно покрыто известковой раковиной. Типичные представители: двустворчатые моллюски (беззубка, перловица), брюхоногие (улитки, прудовики, катушки, слизни), головоногие (осьминоги, спруты, кальмары). У головоногих очень сложный мозг, заключенный в хрящевую капсулу; глаза по строению сходны с глазами позвоночных, сложная кровеносная система. По организации головоногие моллюски стоят выше насекомых, их психику нередко сравнивают с психикой млекопитающих.
К типу иглокожих (4000—5000 видов) относят морских звезд, морских ежей, голотурий, морских лилий. Это — радиально-симметричные животные, но их личинки двухсторонне-симметричные. Названная особенность свидетельствует о том, что радиальная симметрия возникла у них вторично в связи с переходом к сидячему или малоподвижному образу жизни,
Пи особенностям эмбрионального развития иглокожие, погонофоры, хордовые резко отличаются от других типов и образуют особую ветвь развития.
Тип погонофоры (см. рис. 35) насчитывает около 100 видов. Эти морские червеобразные животные отличаются удивительной особенностью — наружным пищеварением. Щупальца выделяют в окружающую среду ферменты, расщепление органических веществ происходит вне тела животного, после чего питательные вещества всасываются поверхностью тела.
К типу хордовых (41 000 видов) относят ланцетников, асцидий, круглиротых (миноги), рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц, млекопитающих. У всех. хотя бы в эмбриональном состоянии, имеется опорная спинная струна — хорда; скелет внутренний. У низших позвоночных (акулы, скаты) он хрящевой, затем костный (от костных рыб и выше). Нервная система имеет вид трубки, расположенной со спинной стороны юла.
Животные играют прежде всего важнейшую роль в образовании почв, особенно беспозвоночные — насекомые, клещи, кивсяки, дождевые черви и моллюски. Там, где много беспозвоночных-почвообразователей, очень хорошо развивается и растительный покров Земли.
Вторая исключительно важная роль животных — уничтожение больных и недостаточно жизнеспособных экземпляров растений. Так животные постоянно помогают естественному отбору, поддерживая жизнеспособность растений и ускоряя их эволюцию в направлении большей приспособленности к изменяющимся условиям жизни. Подобную же роль играют хищные и паразитические животные по отношению к растительноядным животным.
Хищные и паразитические животные сдерживают чрезмерное размножение растительноядных, иначе последние могли бы в течение немногих лет полностью уничтожить многие виды растений. Очень существенна роль наземных животных в перекрестном опылении большинства видов покрытосемянных растений и разносе семян, особенно деревьев и кустарников. В опылении участвуют десятки тысяч видов диких пчел, распространенных от тропических гилей, саванн, пустынь и степей до высокогорных лугов и Арктики. Даже на севере Гренландии живут шмели — одна из групп крупных диких пчел. Много шмелей, предпочитающих ландшафты с прохладным климатом, в лесах и на лугах в средних широтах Северного полушария, где они опыляют самые различные цветущие растения, а также на высокогорных лугах в Альпах, на Кавказе, в горах Средней и Центральной Азии..
В процессах образования почв, в поедании растительности и переработке ее остатков, наконец, в опылении цветущих растений и распространении инфекций главную роль играют беспозвоночные: паукообразные, насекомые, многоножки, черви и т. д. Это объясняется не столько их исключительным разнообразием, сколько огромным числом особей. Действительно, крупных животных на 1 км2 леса или степи, саванны или пустыни насчитываются единицы или десятки, в крайнем случае сотни, а их суммарный вес редко превышает 1 т. Беспозвоночных же на каждом квадратном километре множество, а их вес может достичь десятков тонн. Да к тому же они быстро размножаются и развиваются, перерабатывая тысячи тонн пищи — растений и других организмов или их остатков.
Низщие многоклеточные.
Низщие многоклеточны е- двухслойные животные. Их насчитывается около 9 тысяч видов. Это водные, преимущественно морские животные, которые прикреплены к субстрату или плавают в толще воды.
Конечно, ни пандорина, ни вольвокс, ни какой-либо другой из современных колониальных организмов не являются предками современных многоклеточных животных, но их строение показывает в общих чертах, какой основной тип организации должны были иметь отдалённые предки многоклеточных. Это подтверждается и ходом развития отдельной особи многоклеточного животного: после дробления яйца зародыш первое время представляет собой комочек, состоящий почти из одинаковых клеток, напоминая этим колонию одноклеточных организмов, и только уже в дальнейшем приобретает более сложное строение.
Низшие многоклеточные животные: губки, трихоплакс и гидра
В отличие от колонии простейших, состоящих из более или менее однообразных и независимых клеток,в теле многоклеточных животных клетки всегда дифференцированы как в отношении строения, так и по выполняемой ими функции. Клетки здесь утрачивают свою самостоятельность и являются лишь частями единого сложного организма. Они образуют различные ткани и органы, выполняющие какую-либо определенную функцию. Одни из них служат для дыхания, другие выполняют функцию пищеварения, третьиобеспечивают выделение и т. д. Поэтому многоклеточных животных называют иногда еще тканевыми животными. У губок клетки тела дифференцированы.
Губки – древние примитивные многоклеточные животные. Обитают в морских, реже пресных водоемах. Ведут неподвижный прикрепленный образ жизни. Являются фильтраторами.
Губки чрезвычайно разнообразны. Часто они имеют вид корковых, подушковидных, или комкообразных обрастаний и наростов на камнях, раковинах моллюсков или на каком-нибудь другом субстрате. Нередко среди них встречаются также более или менее правильные шаровидные, бокаловидные, воронковидные, цилиндрические, стебельчатые, кустистые и иные формы. Губки не передвигаются, не реагируют на самые сильные раздражители. И все-таки губки – особый тип царства животных:
Своей формой губки напоминают двуслойный мешок или бокал внешний слой которого (эктодерма) состоит из плоских поверхностных клеток, а внутренний (энтодерма) содержит клетки со жгутиками, которые самостоятельно отлавливают частицы пищи и воды, втягиваемой внутрь через поры. Тем самым очевидно, что единая пищеварительная система, а также другие органы и ткани у губок отсутствуют.
Губки — неподвижные животные. Лишь при довольно сильном раздражении у некоторых губок наблюдается очень медленное сужение отверстий (устий и пор) и просветов каналов, которое достигается сокращением миоцитов или протоплазмы других клеток.
Большинство клеток в теле губок способно выпускать и втягивать ложноножки, или псевдоподии,или даже с их помощью передвигаться в толще мезоглеи. Особенной подвижностью отличаются амебоциты, перемещающиеся иногда со скоростью до 20 мк в минуту. Но самыми
деятельными клетками губок являются хоаноциты (жгутиконосные клетки). Их жгутики находятся в постоянном движении. Благодаря согласованным винтообразным колебаниям жгутиков множества хоаноцитов внутри губки создается ток воды.
Вода поступает через поры в систему приводящих каналов в жгутиковые камеры, откуда направляется по отводящей системе каналов в полость и через устье выводится наружу.
Газообмен. Как и большинство животных, обитающих в водной среде, губки используют для дыхания растворенный в воде кислород. Ток воды, проникающий во все полости и каналы губки, снабжает близлежащие клетки и мезоглею кислородом и уносит выделяемую ими углекислоту.
Таким образом,газовый обмен с наружной средой осуществляется у губок непосредственно каждой клеткой или через мезоглею.
Питание. Губки питаются главным образом взвешенными в воде остатками отмерших животных ирастений, а также мелкими одноклеточными организмами. Размер пищевых частиц обычно не превышает 10мкм. Частицы пищи приносятся с током воды к жгутиковым камерам, где они захватываются хоаноцитами и затем поступают в мезоглею. Здесь пища попадает к амебоцитам, которые разносят ее по всем частям тела губки. Внутри этих клеток, в пищеварительных вакуолях, образующихся вокруг захваченных частиц,происходит переваривание пищи. Этот процесс пищеварения у губок можно наблюдать непосредственно под микроскопом. Видно, как амебоцит образует вырост тела — ложноножку, направленную в сторону частицы пищи, поступающей в мезоглею. Постепенно ложноножка охватывает эту частицу и втягивает ее внутрь клетки. Уже в вытянутой ложноножке появляется пищеварительная вакуоль — пузырек, наполненный жидким содержимым, имеющим вначале кислую, а затем щелочную реакцию, при которой и происходит переваривание пищи. Захваченная частица растворяется, а на поверхности вакуоли появляются зерна жироподобного вещества. Так происходит переваривание и усвоение пищевого материала клетками губок. Так как пищеварение происходит внутри клеток, то оно называется внутриклеточным. Более крупные частицы, застревающие в приводящих каналах, захватываются выстилающими их клетками и также попадают в мезоглею. Если такая частица слишком крупна и не помещается внутри амебоидной клетки, она окружается несколькими амебоцитами, и переваривание пищи происходит внутри такой клеточной массы. У некоторых губок переваривание пищи происходит также и в хоаноцитах.
Выделение. Непереваренные остатки пищи выбрасываются в мезоглею и постепенно скапливаются около отводящих каналов, а затем поступают в просветы каналов и выводятся наружу. Иногда сами амебоциты, приближаясь к отводящим каналам, выделяют туда зернистое содержимое своих вакуолей.
Тип Кишечноплостные - пресноводная гидра
В озерах, речках или прудах с чистой, прозрачной водой на стеблях водных растений встречается маленькое полупрозрачное животное - полип гидра. (здесь можно посмотреть видеосюжет о пресноводной гидре) Это прикрепленное или малоподвижное кишечнополостное животное с многочисленными щупальцами. Тело обыкновенной гидры имеет почти правильную цилиндрическую форму. На одном конце находится рот, окруженный венчиком из 5-12 тонких длинных щупалец, другой конец вытянут в виде стебелька с подошвой на конце. При помощи подошвы гидра прикрепляется к различным подводным предметам. Тело гидры вместе со стебельком обычно длиной до 7 мм, зато щупальца способны вытягиваться на несколько сантиметров.
Общая характеристика представителей типа Кишечнополостных:
1. Тело состоит из двух слоев клеток эктодермы и энтодермы, между ними располагается студенистое вещество - мезоглея;
2. Лучевая симметрия тела;
3. Наличие кишечной полости;
4. Стрекательные клетки;
5. Нервная система диффузного типа;
6. Чередование двух жизненных форм - полипа (малоподвижен) и медузы (активно плавающая форма).
На одном конце тела расположен рот, окруженный щупальцами. Ими гидра захватывает пищу и направляет в рот. Из него пища поступает в кишечную полость. Другим концом тела – подошвой – гидра прикрепляется к подводным предметам. Основную массу эктодермы составляют кожно-мускульные клетки. В каждой такой клетке есть сократимое мускульное волоконце. При сокращении всех волокон тело гидры сжимается в комочек. Оно изгибается в сторону, когда сокращаются мускульные волокна только на этой стороне.
На щупальцах расположены стрекательные клетки со стрекательной нитью в капсулах. Из каждой такой клетки наружу выступает чувствительный волосок. Если проплывающее мимо небольшое животное коснется этого волоска, стрекательная нить выбрасывается из него и вонзается в животное. Жгучая ядовитая жидкость из стрекательной клетки парализует добычу, и гидра щупальцами направляет ее в рот. Стрекательные клетки выполняют и защитную функцию.
Нервные клетки гидры, соприкасаясь между собой отростками, образуют диффузную нервную систему. Гидра воспринимает внешние раздражения, например прикосновение, изменение температуры. Реакцию организма на раздражение называют рефлексом. Он состоит из восприятия раздражения, передачи возбуждения по нервным клеткам и ответной реакции организма.
Основная функция энтодермы – переваривание пищи. Оно происходит внутри кишечной полости, которая выстлана эпителиально-мускульными и железистыми клетками. Железистые клетки выделяют пищеварительный сок. Под его влиянием происходит размельчение и частичное переваривание пищи. Другие клетки энтодермы имеют от одного до трех жгутиков и способны образовывать ложноножки. Жгутики постоянно движутся и подгребают к клеткам частицы пищи, которую они захватывают ложноножками и переваривают в пищеварительных вакуолях. Непереваренные остатки пищи выбрасываются через рот. Таким образом, для гидры характерно как внутриклеточное, так и внутриполостное пищеварение.
При дыхании гидра усваивает кислород, растворенный в воде, и выделяет в воду углекислый газ. Газообмен осуществляется всей поверхностью тела гидры.
Размножаются гидры и бесполым, и половым способами. Бесполое размножение – почкование. При благоприятных условиях на теле гидры образуется выпячивание, или почка. Она постепенно увеличивается, на ее вершине прорывается ротовое отверстие и появляются щупальца. Почка превращается в молодую гидру, которая через некоторое время отделяется и начинает жить самостоятельно.
С наступлением неблагоприятных условий, обычно осенью, гидры размножаются половым способом. При этом на теле гидр образуются бугорки, в которых у одних особей развиваются сперматозоиды – мелкие подвижные клетки, похожие на жгутиковых простейших, в у других крупные, похожие на амеб яйцеклетки. Созревшие сперматозоиды подплывают к яйцеклетке и проникают в нее. После этого ядра половых клеток сливаются и происходит оплодотворение. Оплодотворенная яйцеклетка покрывается оболочкой и превращается в яйцо. С наступлением холодов гидра отмирает, а яйцо падает на дно водоема и там зимует. Весной из яйца развивается маленькая гидра.(послезародышевое развитие). Для плацентарных животных различают пренатальный(до рождения) и постнатальный (после рождения) периоды. Нередко выделяют также проэмбриональныйпериод (сперматогенез и оогенез).