Позвоночные. Общая характеристика

Позвоночных считают высшим подтипом типа Хордовые. В то время как оболочников и бесчерепных — низшими хордовыми. Позвоночных животных насчитывается более 40 тысяч видов. Они разнообразны по строению, размерам, жизнедеятельности, средам обитания. При этом имеют ряд общих черт, особенно в период эмбрионального развития, что говорит об общности их эволюционного происхождения.

Почти все позвоночные животные имеют высокоразвитую нервную систему и ведут активный образ жизни (ищут пищу и партнеров для размножения, убегают от опасности).

Первые обнаруженные остатки позвоночных относятся к силуру.

К позвоночным принадлежат: круглоротые, хрящевые и костные рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие (звери). Круглоротые являются бесчелюстными. Остальные классы подтипа относятся к разделу Челюстноротые.

Опорно-двигательная система позвоночных

Ароморфозы: формирование осевого скелета в форме позвоночного столба; появление черепа для защиты головного мозга; развитие челюстей для схватывания добычи и, у более высокоорганизованных, измельчения пищи; возникновение парных конечностей, позволяющих быстро перемещаться в пространстве.

Скелет позвоночных хрящевой или костный (у большинства). Его главные функции — это обеспечение движения животного и защита его внутренних органов. Кроме этого кости скелета служат местом прикрепления мускулатуры тела, в отдельных костях происходит кроветворение, осуществляется хранение ряда веществ.

Позвоночник образуется на основе хорды. У ряда видов позвоночных (миног) хорда сохраняется во взрослом состоянии, но около нее развиваются хрящи, защищающие спинной мозг. У осетровых вокруг хорды образуются верхние и нижние дуги позвонков.

У большинства позвоночных позвоночник состоит из отдельных относительно подвижных друг относительно друга позвонков. Каждый позвонок имеет тело, верхнюю и нижнюю дуги. Через канал верхней дуги проходит спинной мозг. Дуги позвонков служат защитой спинному мозгу. К позвонкам крепятся ребра, защищающие органы грудной полости. Ребра спереди примыкают к грудине. В результате образуется грудная клетка, которая служит защитой для важнейших внутренних органов.

Позвоночник является основой скелета и опорным стержнем для тела. Передним концом позвоночник соединен с черепом, который защищает головной мозг.

Скелет позвоночных делят на:

• Осевой скелет — позвоночник и мозговой череп.

• Висцеральный скелет — жаберные дуги и кости произошедшие от жаберных дуг (челюсти и некоторые другие).

• Скелет конечностей и их поясов (за исключением миног и миксин).

Конечности бывают двух основных типов ‒ плавник и пятипалая конечность. В плавнике хрящи или кости конечности перемещаются относительно своего пояса как единый рычаг. Пятипалая конечность наземных животных имеет более сложное строение, чем плавник. Она представляет собой ряд рычагов, независимо перемещающихся относительно друг друга и пояса конечности (в запястном, локтевом, плечевом суставах).

Мускулатура тела образована поперечно-полосатыми мышцами. У высших позвоночных (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) мышцы разделены на отдельные пучки. У низших позвоночных мышцы носят сегментированный характер.

Мышцы прикреплены к костям скелета, которые служат для них опорой. Мышцы приводят в движения конечности и другие части тела животного. Таким образом, кости и мышцы позвоночных позволяют им вести активный образ жизни, что также является важной характеристикой подтипа.

Есть гладкая мускулатура внутренних органов. Ее называют висцеральной.

Нервная система и органы чувств позвоночных

Ароморфозы: образование головного мозга, подразделение его на пять отделов, выполняющих разные функции (передний, промежуточный, средний, продолговатый мозг и мозжечок).

Нервная трубка у позвоночных дифференцируется на спинной и головной мозг, которые вместе образуют центральную нервную систему. Кроме нее выделяют периферическую, симпатическую, парасимпатическую и вегетативную нервную системы.

Развитый головной мозг обеспечивает сложное поведение, в том числе коллективное. Каждый отдел имеет свои функции. Так за сложное поведение животных отвечает передний мозг. Высшая нервная деятельность является основой приспособительного поведения.

Невроцель (полость внутри нервной трубки) в головном мозге превращается в желудочки мозга. От головного мозга отходят 10-12 пар нервов (обонятельные, зрительные, глазодвигательные, блоковые, тройничные, отводящие, лицевые, слуховые, языкоглоточные, блуждающие, добавочные, подъязычные). От спинного мозга нервы отходят попарно.

Органы чувств обеспечивают связь организма с внешней средой. У позвоночных они многообразны и имеют сложное строение. Глаза с хрусталиком, форма которого у наземных позвоночных может меняться (является фокусирующей линзой). Таким образом животное может хорошо видеть на разном расстоянии. У рыб для достижения четкости изображения хрусталик может перемещаться.

Органы слуха связаны с органами равновесия. У различных групп позвоночных имеют разное строение. Слуховые косточки и перепонки органов слуха усиливают звуковые волны.

Обонятельная полость открывается наружу ноздрями.

В коже имеются рецепторы осязания, температурные, давления и др.

Кровеносная и сердечно-сосудистая система позвоночных

Ароморфозы: появление сердца, обеспечивающего быстрый кровоток; полное разделение артериального и венозного кровотока у птиц и млекопитающих, в следствие этого появление теплокровности, позволившая животным меньше зависеть от неблагоприятных условий абиотической среды.

Общей характеристикой позвоночных, или черепных, является наличие замкнутой кровеносной системы и сердца. Сердце ‒ это орган, обеспечивающий ток крови по сосудам. Сердце позвоночных имеет мощную мускулатуру, у разных классов оно состоит из разного количества отделов (от двух до четырех). Благодаря мощному току крови клетки тела эффективно снабжаются кислородом и питательными веществами, а из них отводятся углекислый газ и ненужные вещества.

Для позвоночных, как и всех хордовых, характерна замкнутая кровеносная система.

Количество камер сердца (от 2 до 4) зависит от уровня организации класса. Низшие позвоночные имеют один круг кровообращения. В таком случае через сердце проходит венозная кровь, которая далее идет к жабрам, где насыщается кислородом, далее артериальная кровь разносится по всему телу. Легочный (второй) круг кровообращения впервые появляется у амфибий (земноводных).

Кровь позвоночных состоит из плазмы, в которой находятся красные и белые кровяные клетки.

Кожный покров позвоночных

Ароморфоз: появление двухслойной кожи.

Поверхностный слой кожи — многослойный эпидермис. В нем развиваются различные железы (потовые, сальные, слизистые и др.) и ряд твердых образований (когти, волосы, перья, чешуя). Внутренний слой кожи — дерма, представляющей собой прочную соединительную ткань. Здесь также образуются такие твердые образования как костная чешуя, кожные (накладные) кости.

Пищеварительная система позвоночных

В пищеварительной системе позвоночных выделяют ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкую кишку, толстую кишку, анальное отверстие или клоаку. В процессе эволюции кишечник постепенно удлинялся.

Пищеварительные железы открывают свои протоки в различные отделы пищеварительной системы. Это слюнные железы, печень и поджелудочная железа.

Дыхательная система позвоночных

Жабры у круглоротых, рыб и личинок земноводных. Легкие — у всех остальных позвоночных. У низших позвоночных большую роль играет кожное дыхание.

Жабры представляют собой пластинчатые выросты стенок жаберных щелей. В таких пластинах находится сеть мелких кровеносных сосудов.

В процессе эмбрионального развития легкие образуются как пара выростов глотки. У земноводных и пресмыкающихся легкие мешкообразные. У птиц имеют губчатое строение. У млекопитающих разветвления бронхов оканчиваются альвеолами (мелкими пузырьками).

У птиц и млекопитающих легкие имеют более совершенное строение и, следовательно, лучше обеспечивают организм кислородом. Это происходит за счет увеличения внутренней поверхности легких за счет ячеек или пузырьков, замыкающих концы дыхательных трубочек.

Выделительная система позвоночных

Основными органами выделения позвоночных служит пара почек. Они выводят не только ненужные организму вещества, но и излишки воды. При этом у наземных животных часть воды почками возвращается в кровь.

Почки имеют разное строение у разных групп позвоночных. Бывают головные, туловищные, тазовые почки. В процессе эмбриогенеза происходит смена головных на туловищные или туловищных на тазовые.

Половая система и эмбриональное развитие позвоночных

Почти все виды позвоночных раздельнополы. Самки откладывают яйца (или икру) или рождают детенышей. Для многих высокоразвитых позвоночных характерна забота о потомстве.

Имеются парные половые железы (семенники или яичники). За исключением круглоротых, у остальных есть специальные протоки, выводящие половые продукты.

Челюстноротых разделяют на две группы: анамнии и амниоты. К анамниям относятся рыбы и земноводные, так как их личиночная стадия живет в воде, а развитие эмбриона проходит без образования специальных зародышевых оболочек. Для анамний обычно наружное оплодотворение.

К амниотам относятся пресмыкающиеся, птицы и звери. Их эмбрион имеет зародышевые оболочки (амнион и аллантоис). Характерно внутреннее оплодотворение.