§37. Подведём итоги. Многообразие хордовых – результат их приспособленности к разным средам обитания

Определения и обозначения

Хордовые — животные, для которых характерны хорда хотя бы на одной стадии развития, спинная нервная трубка и жаберные щели в глотке. Хорда — упругая внутренняя опора тела, а нервная трубка связана с нервной системой. Эти признаки помогают узнать общую принадлежность животных, даже если внешне они совсем не похожи.

Позвоночные — хордовые животные, у которых хорда обычно заменена позвоночником и есть череп. Позвоночник поддерживает тело и защищает спинной мозг, а череп окружает головной мозг. Понятие нужно, чтобы отличать эту многочисленную группу от хордовых, у которых позвоночника нет.

Среда обитания — условия, в которых живёт организм и к которым он приспосабливается. К ним относятся, например, наличие воды и воздуха, температура и доступность пищи. Среда определяет, с какими задачами сталкивается животное при передвижении, дыхании и размножении.

Приспособленность — особенности строения, жизнедеятельности и поведения, помогающие организму выживать и размножаться в определённых условиях. Например, плавники удобны для движения в воде, но не служат для ходьбы по суше. Это понятие позволяет объяснять связь признаков организма с условиями его жизни.

Как это устроено

Общие признаки хордовых объединяют животных, которые могут отличаться формой тела, размерами и образом жизни. Причина такого разнообразия в том, что у разных представителей признаки группы сохраняются на разных этапах развития и сочетаются с разными особенностями. Например, позвоночник многих хордовых связан с хордой, но не все хордовые имеют позвоночник. Поэтому при определении группы важно учитывать строение, а не только внешний вид.

Вода, суша и воздух предъявляют разные требования к животному. В воде тело получает поддержку, но для дыхания нужно извлекать кислород из воды; на суше важно не терять влагу, а в воздухе — удерживать тело и управлять полётом. Пища тоже добывается по-разному, поэтому отличаются органы движения и способы охоты. Размножение связано с условиями развития потомства: яйца и личинки могут нуждаться в воде или защите от высыхания.

Рыбам движение в плотной водной среде облегчает обтекаемая форма тела: она уменьшает сопротивление воды. Плавники помогают удерживать равновесие, менять направление и продвигаться вперёд, а жабры извлекают кислород из воды. Покровы тела, в том числе чешуя и слизь у многих рыб, защищают тело и уменьшают трение. Совместная работа этих особенностей делает плавание эффективным.

Земноводные связаны сразу с водой и сушей, потому что их жизнь проходит в обеих средах. У взрослых животных обычно есть конечности для передвижения по суше и лёгкие, но газообмен может происходить также через влажную кожу. У многих видов икринки развиваются в воде, а вышедшие из них личинки живут в воде и дышат жабрами. Поэтому размножение таких земноводных зависит от водоёма, даже если взрослые особи проводят много времени на суше.

Пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие освоили сушу благодаря дыханию лёгкими и особенностям размножения, но их приспособления различаются. У пресмыкающихся кожа защищает от потери влаги, а яйца многих видов имеют оболочки; птицы передвигаются по земле, плавают или летают, используя крылья и перья. Млекопитающие разнообразны: одни бегают, другие плавают, а некоторые летают; детёнышей они вскармливают молоком. Сходство условий иногда приводит к похожей форме у неродственных групп: обтекаемое тело дельфина и рыбы — пример приспособления к движению в воде, а не доказательство близкого родства.

Хордовые: среда обитания и приспособления

Сравнивайте строки по одному признаку: так легче увидеть, как среда связана с движением, дыханием и размножением. Формулировки описывают типичные особенности, но отдельные виды могут отличаться. Например, не все представители одной группы используют среду одинаково.

Разбор задач

Задача 1. Обтекаемая форма, плавники и жабры у рыбы

Условие: у рыбы обтекаемое тело, плавники и жабры. Объясните, как каждый признак помогает ей жить в воде. Сначала соотнесём каждый орган или особенность с задачей, которую нужно решать в водной среде. Затем проверим, что признаки выполняют разные функции и дополняют друг друга.

1. Обтекаемая форма уменьшает сопротивление воды при движении.
2. Плавники помогают плыть, поворачивать и сохранять равновесие.
3. Жабры поглощают кислород, растворённый в воде.

Ответ: тело помогает двигаться с меньшим сопротивлением, плавники управляют движением, а жабры обеспечивают дыхание под водой. Каждая особенность решает свою задачу, поэтому нельзя объяснять плавание только одним признаком. Вместе они помогают рыбе жить в водной среде.

Задача 2. Лягушка на суше и в воде

Условие: лягушка живёт на суше, но размножается в воде. Нужно разделить особенности её жизни по средам и не делать вывод, будто всё её существование проходит только в одной из них. Для этого рассмотрим отдельно передвижение взрослой особи и развитие потомства. Учитываем, что детали могут различаться у разных видов.

1. На суше взрослой лягушке помогают конечности; она дышит лёгкими и может получать кислород через влажную кожу.
2. Во влажной среде кожа не высыхает, что важно для кожного дыхания.
3. У многих лягушек икринки и личинки развиваются в воде; личинки обычно дышат жабрами.

Ответ: взрослая лягушка способна передвигаться и жить на суше, но её размножение и раннее развитие у многих видов связаны с водой. Значит, в жизненном цикле используются обе среды. Нельзя описать земноводное, учитывая только место, где встречается взрослая особь.

Задача 3. Дельфин и рыба

Условие: дельфин и рыба имеют обтекаемую форму, но относятся к разным группам позвоночных. Объясним сначала причину сходства, а затем найдём признаки, по которым животных различают. Здесь важно разделять приспособление к среде и родство организмов. Похожая форма сама по себе не доказывает, что животные принадлежат к одной группе.

1. Оба животных движутся в воде, поэтому обтекаемая форма помогает уменьшить сопротивление.
2. Рыба дышит жабрами, а дельфин — лёгкими и всплывает за воздухом.
3. Дельфин кормит детёнышей молоком, поэтому относится к млекопитающим.

Ответ: сходная форма тела возникла как приспособление к движению в воде. Рыбу и дельфина различают по существенным признакам: жаберному или лёгочному дыханию и принадлежности к разным группам позвоночных. Дельфин — млекопитающее, а не рыба.

Типичные ошибки

Ошибка — считать всех хордовых позвоночными. Её допускают, потому что позвоночные — самая знакомая и многочисленная часть хордовых. Проверьте себя: есть ли у животного череп и позвоночник, и помните, что принадлежность к хордовым определяется более общими признаками.

Ошибка — думать, что организм намеренно меняет строение, когда ему понадобилось приспособиться. Такое объяснение кажется простым, потому что связывает признак с его пользой. Проверка: приспособления формируются и закрепляются в ходе эволюции у популяций, а не появляются по желанию отдельной особи.

Ошибка — по одному признаку заключать, что животное живёт только в одной среде. Например, взрослую лягушку можно увидеть на суше, но развитие многих земноводных связано с водой. Чтобы проверить вывод, учитывайте весь жизненный цикл: где животное питается, размножается и развивается.

Ошибка — считать похожих животных близкими родственниками. Её провоцирует заметное сходство, например обтекаемое тело у рыбы и дельфина. Проверьте себя по нескольким важным признакам: дыханию, размножению и другим особенностям строения, а не только по внешнему виду.

Связь с другими темами

Сначала полезно вспомнить признаки хордовых и позвоночных, а также основные группы позвоночных: это помогает понять, какие животные сравниваются. Затем свяжите их особенности со средой обитания и образом жизни: строение органов не случайно, оно связано с выполняемыми задачами. Позже понятие приспособленности поможет разобраться в эволюции и естественном отборе. Оно объясняет разнообразие организмов как результат изменений, сохранявшихся в поколениях.

Что запомнить

• Хордовых объединяют общие признаки, хотя их строение и образ жизни разнообразны.
• Позвоночные составляют большую группу хордовых.
• Приспособления помогают животным жить в конкретных условиях среды.
• У каждой группы позвоночных есть характерные способы передвижения, дыхания и размножения.
• Земноводные связаны и с водной, и с наземной средами.
• Сходные условия могут приводить к сходным приспособлениям у неродственных животных.