§ 53. Происхождение и разнообразие млекопитающих

Определения и обозначения

Млекопитающие — класс позвоночных животных, самки которых выкармливают детёнышей молоком. Обычно тело покрыто волосами; для группы также характерны постоянная температура тела и зубы, различающиеся по форме и назначению. Название связано с молочными железами, выделяющими молоко. Эти признаки помогают распознать млекопитающее, даже если оно откладывает яйца.

Однопроходные — группа млекопитающих, откладывающих яйца. После вылупления детёныши получают молоко матери, поэтому яйцекладность не исключает их из класса млекопитающих. К однопроходным относятся утконос и ехидны. Эта группа показывает, что способ размножения у млекопитающих может быть разным.

Сумчатые — млекопитающие, детёныши которых рождаются на ранней стадии развития и продолжают расти после рождения, обычно в сумке матери. Там детёныш держится за сосок и получает молоко. К сумчатым относятся кенгуру, коала и вомбат. Это определение помогает отличать их от животных, у которых зародыш долго развивается внутри материнского организма.

Плацентарные — млекопитающие, у которых зародыш развивается в организме матери и связан с ним через плаценту. Плацента — временный орган обмена: через неё зародыш получает кислород и питательные вещества, а продукты обмена удаляются. К плацентарным относятся собаки, слоны и человек. По этой особенности можно понять, как зародыш обеспечивается необходимым до рождения.

Как это устроено

Млекопитающие произошли от древних зверообразных пресмыкающихся — вымерших животных, а не от современных рептилий. Родство этих групп подтверждают некоторые сходные черты скелета и черепа, в том числе особенности строения челюстей и зубов. В ходе эволюции предковые формы постепенно приобретали признаки, характерные для млекопитающих. Поэтому сходство говорит об общем происхождении, а не о прямом превращении одного современного животного в другое.

Древним млекопитающим помогали выживать важные особенности строения и жизнедеятельности. Волосы удерживают тепло, а постоянная температура тела позволяет быть активными при разных внешних температурах. Зубы разных типов помогают откусывать, разрывать или пережёвывать пищу, поэтому животные могут использовать разные источники питания. Такое сочетание признаков открывало доступ к разной пище и условиям обитания.

Главное различие трёх групп связано с размножением и развитием потомства. Однопроходные откладывают яйца, после вылупления детёныши получают молоко. У сумчатых детёныши рождаются очень маленькими и обычно продолжают развитие в сумке, где могут сосать молоко. У плацентарных зародыш развивается внутри тела матери, а после рождения детёныши также питаются молоком.

У плацентарных зародыш долго развивается в организме матери и получает через плаценту кислород и питание. Это помогает ему расти до рождения в защищённых условиях, а не начинать развитие вне материнского организма. Благодаря такому способу развития плацентарные смогли широко распространиться и освоить многие среды. Однако распространение зависит не только от размножения, но и от того, насколько животное приспособлено к конкретным условиям.

Разнообразие млекопитающих связано с приспособлениями к среде и способу добычи пищи. У водных животных конечности могут быть превращены в ласты, а обтекаемая форма тела облегчает плавание; у летучих мышей передние конечности образуют крылья. Когти, зубы и форма челюстей помогают захватывать или обрабатывать разную пищу. Сопоставляя строение животного с его образом жизни, можно объяснить, какую задачу решает каждая особенность.

Сравнение основных групп млекопитающих

Сначала сравните, откладывает ли животное яйца и где развивается детёныш после вылупления или рождения. Затем обратите внимание на плаценту и заботу о потомстве. Представители помогают проверить, правильно ли вы определили группу.

Разбор задач

Задача 1. Утконос откладывает яйца, но выкармливает детёнышей молоком. Нужно определить, к какой группе млекопитающих он относится. Не следует решать только по одному признаку — яйцекладности. Сопоставим оба указанных факта.

1. Вспомним общий признак млекопитающих: самки выкармливают потомство молоком.
2. Утконос кормит детёнышей молоком, значит, он относится к млекопитающим.
3. Среди млекопитающих яйца откладывают однопроходные, поэтому способ размножения уточняет группу.

Ответ. Утконос — однопроходное млекопитающее. Яйца он откладывает, но детёнышей выкармливает молоком. Поэтому считать его пресмыкающимся только из-за яйцекладности неверно.

Задача 2. Сравните развитие детёнышей кенгуру и собаки: определите группы этих животных и объясните, чем различается развитие потомства. Важно сравнивать не только сам факт рождения живого детёныша, но и то, где он продолжает развиваться. Затем свяжем это различие с принадлежностью животных к группам.

1. Кенгуру — сумчатое, а собака — плацентарное млекопитающее.
2. Кенгуру рождает детёныша на ранней стадии развития; тот обычно продолжает расти в сумке и питается молоком.
3. У собаки зародыш развивается в организме матери, получая через плаценту кислород и питательные вещества, а после рождения щенок растёт и питается молоком.

Ответ. Кенгуру относится к сумчатым, собака — к плацентарным. Детёныш кенгуру продолжает развитие после раннего рождения, обычно в сумке, тогда как у собаки основная часть развития зародыша проходит до рождения в организме матери. Обе матери кормят потомство молоком.

Задача 3. У двух ископаемых животных нашли признаки млекопитающих: у первого — черты, сходные с древними зверообразными пресмыкающимися, у второго — развитую плаценту. Определите, какое животное вероятнее появилось раньше и почему. Для решения нужно расположить признаки в эволюционной последовательности. Сходство с древними предковыми формами указывает на более ранний этап.

1. Млекопитающие произошли от древних зверообразных пресмыкающихся.
2. Животное со сходными с ними чертами, вероятно, ближе к ранним этапам происхождения млекопитающих.
3. Развитая плацента характерна для плацентарных — одной из групп млекопитающих, сформировавшихся позднее предковых форм.

Ответ. Вероятнее, раньше появилось первое животное — со сходными с древними зверообразными пресмыкающимися чертами. Второе, судя по развитой плаценте, было плацентарным. Это вывод о вероятной последовательности, а не доказательство только по одному признаку.

Типичные ошибки

Ошибочно считать млекопитающими только животных, которые рождают живых детёнышей. Так думают, потому что большинство знакомых млекопитающих именно так размножается, но однопроходные откладывают яйца и всё равно кормят потомство молоком. Проверьте себя: спросите, есть ли у животного молочные железы и выкармливает ли оно детёнышей молоком. Утконос показывает, почему способ размножения не единственный критерий.

Сумчатых иногда путают с плацентарными, потому что и те и другие рождают живых детёнышей. Различие в том, что у сумчатых детёныши появляются на ранней стадии и обычно продолжают развитие в сумке, а у плацентарных зародыш развивается в организме матери. Чтобы проверить ответ, выясните, где проходит основная часть развития до рождения. Одного факта живорождения для определения группы недостаточно.

Неверно считать, что плацента есть у всех млекопитающих. Путают группы потому, что плацента связана с развитием потомства у многих знакомых животных, но она характерна для плацентарных, а не для однопроходных и сумчатых. Сверьте животное с группой: у утконоса яйца, у кенгуру — сумка, у собаки — развитие зародыша через плаценту. Так можно проверить классификацию по способу развития.

Происхождение млекопитающих нельзя представлять как прямое превращение современных пресмыкающихся в современных зверей. Такая ошибка возникает, если не учитывать, что эволюция идёт через поколения и древние формы могут вымирать. Речь идёт о происхождении от древних зверообразных пресмыкающихся, а не от нынешних рептилий. Проверяя объяснение, различайте вымерших предков и современных представителей групп.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся признаки позвоночных и пресмыкающихся, а также представления об эволюции и приспособленности. Они помогают объяснить происхождение млекопитающих и сравнить их с другими животными. Позже эти знания понадобятся при изучении систематики млекопитающих, их отрядов и приспособлений к среде обитания. Тема также связана с размножением позвоночных: можно сравнивать развитие зародыша и заботу о потомстве.

Что запомнить

• Млекопитающие произошли от древних зверообразных пресмыкающихся.
• Однопроходные откладывают яйца и выкармливают детёнышей молоком.
• У сумчатых детёныши продолжают развитие после рождения, обычно в сумке.
• У плацентарных зародыш развивается в организме матери и связан с ней через плаценту.
• Млекопитающие освоили разнообразные среды и имеют приспособления к разному образу жизни.
• Группы млекопитающих различаются, в частности, способом размножения и развития потомства.