Тип Хордовые

Определения и обозначения

Хордовые — тип животных, у которых на каком-либо этапе жизни есть хорда, нервная трубка, жаберные щели и хвост за анальным отверстием. Эти признаки помогают узнать общий план строения, даже если у взрослого животного некоторые из них исчезают или изменяются. Поэтому для определения типа важно учитывать развитие животного, а не только его внешний вид.

Хорда — упругий внутренний осевой скелет, поддерживающий тело. Она проходит вдоль тела и служит опорой для мышц, помогая сохранять форму и совершать движения. У большинства позвоночных хорда в ходе развития заменяется позвоночником, поэтому эти понятия нельзя считать одинаковыми.

Нервная трубка — продольный элемент нервной системы, расположенный над хордой. Такое положение создаёт общий план тела, при котором нервная система находится на спинной стороне, а опора — ниже неё. У позвоночных из нервной трубки развиваются головной и спинной мозг, управляющие работой организма.

Позвоночные — подтип хордовых, у которых хорда заменяется или дополняется позвоночником, а головной мозг защищён черепом. Позвоночник служит опорой и помогает защищать спинной мозг. Череп защищает головной мозг и органы чувств, что важно для сложного поведения и активного движения.

Как это устроено

У хордовых сочетаются четыре основных признака: хорда, нервная трубка, жаберные щели и постанальная часть тела. Они не обязательно заметны у взрослого животного: у некоторых видов признаки проявляются главным образом у личинки или зародыша. Это связано с тем, что в ходе развития тело меняется, но общий план строения можно распознать на ранней стадии. Поэтому принадлежность к хордовым устанавливают по признакам хотя бы одного этапа жизни.

Хорда проходит вдоль тела и создаёт прочную, но гибкую опору, к которой прикрепляются мышцы. Благодаря ей тело не складывается при движении, а сокращения мышц могут продвигать животное вперёд. Нервная трубка расположена над хордой, поэтому сигналы от органов чувств могут поступать к центральной нервной системе, а команды — направляться к мышцам. У позвоночных развитие этой системы приводит к появлению головного и спинного мозга.

Жаберные щели соединяют область глотки с внешней средой, но их роль у разных хордовых неодинакова. У некоторых беспозвоночных через них проходит вода, а частицы пищи задерживаются и используются организмом. У водных позвоночных с жабрами вода омывает жаберные поверхности, через которые поглощается кислород. Следовательно, наличие щелей — общий признак строения, но оно не означает, что у каждого хордового обязательно есть жабры.

У беспозвоночных хордовых, например ланцетников, сохраняется хорда, но позвоночника и черепа нет. В эволюции позвоночных появились внутренний скелет и череп, которые обеспечили более надёжную опору и защиту нервной системы. Парные конечности помогли эффективнее плавать, ходить или передвигаться иным способом, а развитый головной мозг позволил точнее воспринимать окружающую среду и координировать действия. Эти особенности расширили возможности животных, хотя разные группы приспособились к разным условиям.

Ланцетники сохраняют простое строение и живут в воде, оболочники имеют покров, называемый оболочкой, а у их личинок заметны основные признаки хордовых. Позвоночные отличаются позвоночником и черепом; среди них выделяют рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Рыбы приспособлены к водной жизни, земноводные связаны с водой и сушей, а пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие имеют признаки, позволяющие жить преимущественно на суше или в воздухе. Внутри этих классов различаются дыхание, покровы, конечности и способы размножения.

Основные группы хордовых и их признаки

Сравнивайте группы по целому набору признаков, а не только по месту обитания. В таблице указаны наиболее характерные черты; у отдельных видов возможны исключения. Например, позвоночник появляется только у позвоночных, а у оболочников хорда обычно заметна на стадии личинки.

Разбор задач

Задача 1. Назовите признаки, по которым ланцетника относят к хордовым, хотя у него нет позвоночника. Нужно проверить наличие признаков типа, а не искать у животного признаки позвоночных. Вспомним четыре особенности хордовых и последовательно сопоставим их с планом строения ланцетника.

1. Проверяем осевой скелет: у ланцетника вдоль тела сохраняется хорда.
2. Смотрим на положение нервной системы: над хордой проходит нервная трубка.
3. Учитываем строение глотки: в ней есть жаберные щели, через которые проходит вода.
4. Проверяем заднюю часть тела: хвост продолжается за анальным отверстием, то есть есть постанальная часть.

Ответ: ланцетник относится к хордовым благодаря хорде, нервной трубке, жаберным щелям и постанальной части тела. Позвоночник не является обязательным признаком всего типа: он характерен для его подтипа — позвоночных. Поэтому отсутствие позвоночника не мешает отнести ланцетника к хордовым.

Задача 2. Распределите рыбу, лягушку, ящерицу, голубя и собаку по классам позвоночных и укажите главный признак каждой группы. Нельзя опираться только на то, где живёт животное: сопоставим особенности дыхания, покровов и размножения. Так мы проверим, какие признаки помогают различать классы.

1. У рыбы есть плавники и жабры, значит, это класс Рыбы.
2. Лягушка имеет влажную кожу, а её развитие связано с водой; взрослое животное дышит лёгкими и кожей. Это Земноводные.
3. Ящерица дышит лёгкими, её тело покрыто сухими чешуями. Это Пресмыкающиеся.
4. Голубь имеет перьевой покров и передние конечности-крылья. Это Птицы.
5. Собака имеет волосяной покров и выкармливает детёнышей молоком. Это Млекопитающие.

Ответ: рыба — Рыбы, лягушка — Земноводные, ящерица — Пресмыкающиеся, голубь — Птицы, собака — Млекопитающие. В каждом случае класс определён по сочетанию характерных признаков, а не по одному случайному сходству. Например, способность плавать сама по себе не превращает животное в рыбу.

Задача 3. Объясните, почему кит относится к млекопитающим, а не к рыбам, хотя живёт в воде. Сначала отделим среду обитания от признаков класса: вода показывает, где животное живёт, но не определяет его родство. Затем проверим дыхание и особенности размножения.

1. Кит поднимается к поверхности и дышит атмосферным воздухом с помощью лёгких, а не жабр.
2. Он рождает детёнышей и кормит их молоком, что характерно для млекопитающих.
3. Кит поддерживает постоянную температуру тела; это тоже признак млекопитающих.

Ответ: кит — млекопитающее, приспособившееся к жизни в воде. Его дыхание лёгкими, вскармливание молоком и постоянная температура тела важнее внешнего сходства с рыбами или места обитания. При определении группы нужно сравнивать существенные признаки животного.

Типичные ошибки

Ошибка — считать хорду позвоночником. Эти структуры выполняют сходную опорную роль, поэтому их легко перепутать, но хорда устроена проще и встречается у хордовых уже без позвоночника. У большинства позвоночных она заменяется или дополняется позвоночником. Проверка: вспомните ланцетника — хорда у него есть, а позвоночника нет.

Ошибка — относить к рыбам всех животных, живущих в воде. Такое решение кажется логичным из-за среды обитания, но водная жизнь встречается и у млекопитающих, например у китов. Класс определяют по дыханию, покровам, размножению и другим признакам. Проверка: выясните, есть ли у животного жабры, лёгкие и другие характерные особенности.

Ошибка — считать, что признаки хордовых бывают только у взрослых животных. У ряда видов они особенно заметны в зародышевом или личиночном состоянии, а позднее часть признаков меняется или исчезает. Поэтому осмотр взрослой особи может не показать всего плана строения. Проверка: учитывайте ранние стадии развития, если изучаете принадлежность животного к типу.

Ошибка — путать жаберные щели с жабрами. Щели — особенности строения глотки, общие для хордовых на определённом этапе, а жабры — органы дыхания, которые есть не у всех представителей типа. Путаница возникает из-за сходных слов и связи обоих понятий с водой. Проверка: отдельно спросите, есть ли щели и служат ли они органами дыхания у данного животного.

Связь с другими темами

Для изучения хордовых пригодятся знания об уровнях организации животных, тканях, беспозвоночных и системах органов. Сравнение их строения показывает эволюционные изменения: усложняются скелет, нервная система, органы дыхания и способы размножения. Эти сведения помогут дальше изучать классы позвоночных и объяснять приспособления животных к жизни в воде, на суше и в воздухе. При сравнении видов важно учитывать не один признак, а их сочетание.

Что запомнить

• Хордовые имеют хорду хотя бы на одной стадии развития.
• Основные признаки типа: хорда, нервная трубка, жаберные щели и постанальная часть тела.
• К хордовым относятся ланцетники, оболочники и позвоночные.
• У позвоночных хорда обычно заменяется позвоночником.
• Позвоночные имеют череп и более сложную нервную систему.
• К позвоночным относятся рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие.