Подтип Позвоночные (Черепные)

Определения и обозначения

Позвоночные (черепные) — группа хордовых животных, у которых осевой скелет представлен позвоночником, а головной мозг защищён черепом. Иными словами, это животные с внутренней опорой, связанной с центральной нервной системой. Такое строение помогает им поддерживать тело и защищать важные органы.

Позвоночник — внутренний осевой скелет из последовательно соединённых позвонков, который поддерживает тело и защищает спинной мозг. Позвонки образуют прочную, но подвижную опору. Благодаря ей животное может сохранять форму тела и двигаться, не оставляя спинной мозг без защиты.

Череп — костный или хрящевой отдел скелета, защищающий головной мозг и органы чувств. Он окружает наиболее уязвимую часть нервной системы и помогает уберечь её от повреждений. Череп также служит опорой для некоторых органов чувств.

Классы позвоночных — крупные группы животных, различающиеся строением, образом жизни и особенностями размножения: рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. Объединение в классы помогает сравнивать животных по общим признакам. Чтобы определить класс, учитывают не один, а несколько особенностей строения и жизни.

Как это устроено

У позвоночных внутренний скелет становится опорой, потому что он расположен внутри тела и связан с его мышцами. Позвоночник состоит из отдельных позвонков, поэтому тело сохраняет поддержку, но не превращается в неподвижную конструкцию. Одновременно позвонки окружают спинной мозг, а череп защищает головной мозг. Так скелет выполняет сразу две задачи: помогает телу держать форму и оберегает центральную нервную систему.

Позвоночник, спинной мозг, череп и головной мозг образуют связанную осевую систему. Спинной мозг проходит внутри позвоночника, а головной мозг находится в черепе; между ними передаются нервные сигналы. Такая защита важна, потому что повреждение нервных центров может нарушить управление движениями и работой органов. Скелет при этом не заменяет нервную систему, а создаёт для неё надёжное вместилище.

Активное движение требует быстро получать сведения об окружающем мире и отвечать на них. Поэтому у позвоночных развиты головной мозг и органы чувств, воспринимающие свет, звук, запахи, прикосновения и положение тела. Нервная система обрабатывает сигналы и согласует работу мышц, плавников или конечностей. Благодаря этому животные могут искать пищу, избегать опасности и осваивать разные среды обитания.

Подвижному организму нужны системы, которые доставляют кислород и питательные вещества к тканям и удаляют ненужные продукты обмена. Кровь движется по сосудам замкнутой кровеносной системы, а сердце поддерживает её движение. Дыхательные органы получают кислород из среды: у рыб для этого служат преимущественно жабры, у многих наземных позвоночных — лёгкие. Почки участвуют в выделении, помогая удалять из организма продукты обмена.

Позвоночные живут в разных условиях, поэтому их строение и образ жизни неодинаковы. Условия среды влияют на то, как животное дышит, передвигается и размножается: например, водная среда связана с работой жабр и плавников у многих рыб. По совокупности признаков позвоночных относят к рыбам, земноводным, пресмыкающимся, птицам или млекопитающим. Различия между классами — не случайный набор черт, а особенности, помогающие жить в определённых условиях.

Основные признаки строения позвоночных

Таблица помогает увидеть общие признаки позвоночных и сравнить системы органов. При изучении конкретного животного сначала ищите особенности, характерные для всей группы, а затем — признаки его класса. Отдельные строки таблицы описывают разные стороны строения, поэтому вывод лучше делать по их совокупности.

Разбор задач

Задача 1

Из перечисленных животных выберите позвоночных: дождевой червь, окунь, лягушка, рак, голубь, кошка. Назовите признаки, по которым сделан выбор. Нужно не искать просто твёрдый покров, а проверить, есть ли у животного внутренний осевой скелет. Основные ориентиры — позвоночник и череп.

1. Вспомним признаки группы: у позвоночных есть позвоночник, череп и внутренний скелет.
2. Окунь, лягушка, голубь и кошка относятся к позвоночным: у них есть позвоночник и череп.
3. Дождевой червь и рак не подходят: у дождевого червя нет позвоночника, а у рака есть наружный панцирь, но нет позвоночника позвоночного типа.

Ответ: позвоночные — окунь, лягушка, голубь и кошка. Выбор сделан по наличию позвоночника, черепа и внутреннего скелета, а не по тому, есть ли у животного какая-либо твёрдая оболочка. Рак имеет наружный покров, но это не делает его позвоночным.

Задача 2

Сравните рыбу и млекопитающее по строению осевого скелета, органам дыхания, кровообращению и способу передвижения. Объясните, как различия связаны со средой обитания. Сначала отметим общую основу: оба животных — позвоночные, поэтому у них есть позвоночник и череп. Затем сопоставим признаки, связанные с жизнью в воде и на суше.

1. Осевой скелет у обоих включает позвоночник и череп, но форма частей скелета связана с движениями животного.
2. Рыба обычно дышит жабрами и передвигается плавниками; млекопитающее дышит лёгкими и перемещается с помощью конечностей.
3. У обоих есть сердце и замкнутая кровеносная система. Различие в дыхании и передвижении помогает каждому животному жить в своей среде.

Ответ: у рыбы основными органами передвижения служат плавники, а кислород она получает преимущественно жабрами; у млекопитающего для передвижения служат конечности, а дыхание происходит с помощью лёгких. Общий план скелета и кровообращения показывает родство этих животных как позвоночных. Различия соответствуют водному и наземному образу жизни.

Задача 3

У животного обнаружены череп, позвоночник, головной и спинной мозг, замкнутая кровеносная система и парные конечности. Объясните, почему его относят к позвоночным, и какие дополнительные признаки помогут определить его класс. Первая часть задачи требует доказать принадлежность к большой группе. Во второй части нужно понять, почему одного этого вывода недостаточно для определения класса.

1. Череп и позвоночник — основные опорные признаки позвоночных; головной и спинной мозг согласуются с этим планом строения.
2. Замкнутая кровеносная система дополняет картину строения позвоночного животного, но сама по себе не указывает на конкретный класс.
3. Для определения класса нужно проверить органы дыхания, покровы, устройство конечностей, способ размножения и развития.

Ответ: животное относят к позвоночным, потому что у него есть позвоночник и череп, а также характерные внутренние системы органов. Чтобы определить класс, следует собрать дополнительные сведения о дыхании, покровах, движении и размножении. Например, наличие парных конечностей само по себе не позволяет выбрать один класс, поскольку такие конечности встречаются у разных позвоночных.

Типичные ошибки

Ошибка — считать позвоночными всех животных с твёрдой оболочкой. Её допускают, потому что панцирь или раковина кажутся похожими на скелет. Но наружный покров не является позвоночником и внутренним осевым скелетом. Проверьте себя: ищите позвонки внутри тела, а не любую твёрдую защиту снаружи.

Ошибка — отождествлять позвоночник со спинным мозгом. Эти слова легко спутать из-за того, что спинной мозг расположен внутри позвоночника. Однако позвоночник относится к скелету, а спинной мозг — к нервной системе. Для проверки спросите себя, что именно состоит из позвонков: это позвоночник.

Ошибка — утверждать, что у всех позвоночных одинаковые органы дыхания. Такое представление возникает, если запомнить признак одного знакомого животного и перенести его на всю группу. Рыбы преимущественно дышат жабрами, а у наземных позвоночных работают лёгкие. Проверяйте дыхание отдельно для каждого класса и учитывайте среду обитания.

Ошибка — определять класс животного только по наличию позвоночника. Этот признак подтверждает, что животное относится к позвоночным, но не различает пять классов. Чтобы не ошибиться, дополнительно выясните, как животное дышит, передвигается и размножается, а также какие у него покровы. Вывод делайте по совокупности признаков, а не по одному.

Связь с другими темами

Для понимания темы пригодятся знания об общих признаках хордовых, внутреннем и наружном скелете, а также об органах и системах органов животных. Эти понятия помогают отличать позвоночник от наружной оболочки и связывать строение с работой организма. Тема станет основой для дальнейшего изучения классов позвоночных и эволюции хордовых. Она также пригодится при сравнении животных разных сред обитания и объяснении их приспособлений.

Что запомнить

• Позвоночные относятся к хордовым животным.
• Их основные признаки — позвоночник, череп и внутренний скелет.
• Позвоночник поддерживает тело и защищает спинной мозг.
• Череп защищает головной мозг и органы чувств.
• У позвоночных есть головной и спинной мозг, сердце, замкнутая кровеносная система и почки.
• К позвоночным относят рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.
• Различия между классами позвоночных связаны прежде всего со средой обитания и образом жизни.