§ 20. Особенности строения хордовых животных. Низшие хордовые

Определения и обозначения

Хордовые — тип животных, для которых характерны хорда, спинная нервная трубка и глотка с жаберными щелями хотя бы на одной стадии развития. У одних животных эти признаки заметны всю жизнь, а у других сохраняются только у зародыша или молодого организма. Поэтому при определении типа важно учитывать развитие животного, а не только его взрослый облик. Общие признаки позволяют объединять в одну группу животных, которые внешне могут быть совсем непохожи.

Хорда — упругая внутренняя опора тела, расположенная вдоль спинной стороны. Она поддерживает тело и помогает ему сохранять форму, а также служит местом, к которому прикрепляются мышцы. Хорда не состоит из позвонков, поэтому её нельзя считать позвоночником. Этот термин помогает описать один из главных признаков хордовых.

Ланцетник — небольшое морское животное из низших хордовых, сохраняющее основные признаки типа во взрослом состоянии. Его полупрозрачное тело вытянуто и заострено с обоих концов, а черепа и позвоночника у него нет. Ланцетник полезен для изучения: на его примере легко увидеть, как расположены основные части тела хордового. Он живёт в воде и добывает пищу, фильтруя её из водного потока.

Бесчерепные — группа хордовых, у которых нет черепа и позвоночника; к ней относится ланцетник. Название указывает на отсутствие черепа, а не на отсутствие нервной системы. Сравнение бесчерепных с позвоночными помогает отделить общие признаки хордовых от особенностей животных с позвоночником. Так становится понятнее, почему ланцетник — хордовое, но не позвоночное животное.

Как это устроено

Хордовых объединяет не один внешний признак, а сочетание особенностей внутреннего строения. Хорда поддерживает тело, над ней располагается спинная нервная трубка, а в глотке могут быть жаберные щели. У многих позвоночных эти признаки меняются по мере развития: например, жаберные щели могут быть только у зародыша, а хорда заменяется позвоночником. Если смотреть только на взрослое животное, можно не заметить его принадлежность к хордовым, поэтому учитывают весь жизненный цикл.

Хорда проходит вдоль тела со спинной стороны и лежит ниже нервной трубки, но выше основной полости тела с внутренними органами. Нервная трубка находится над хордой, ближе к спине; из неё развивается центральная нервная система. Такое расположение не случайно: опора под нервной трубкой помогает сохранять общий план строения тела, а мышцы, прикреплённые к хорде, обеспечивают движение. У ланцетника хорда остаётся опорой взрослого животного, а у позвоночных эту роль обычно принимает на себя позвоночник.

Ланцетник питается, пропуская через тело воду с мелкими пищевыми частицами. Вода входит через рот и попадает в глотку, стенки которой пронизаны жаберными щелями. Пищевые частицы задерживаются слизью и направляются дальше в пищеварительную систему, а вода проходит через щели и покидает тело. Такой способ называется фильтрацией: животное получает пищу, не преследуя добычу.

Ланцетник обитает в море, чаще на мелководье с песчаным дном, и обычно зарывается в грунт задней частью тела, оставляя передний конец с ротовым отверстием снаружи. Сокращая мышцы, расположенные вдоль тела, он может изгибаться и перемещаться в песке или плавать короткими движениями. Его пищеварительная система проводит пищу от глотки по кишечнику, где она переваривается и усваивается. Кровь движется по замкнутым сосудам, но отдельного сердца у ланцетника нет: её движение обеспечивается сокращениями стенок сосудов.

У ланцетника сохраняются хорда, спинная нервная трубка и жаберные щели, поэтому он наглядно показывает общий план хордовых. При этом у него нет ни черепа, ни позвоночника, в отличие от позвоночных животных. У позвоночных хорда обычно существует на раннем этапе развития, а затем её функцию выполняет позвоночник; остальные признаки тоже могут изменяться. Значит, ланцетник помогает сравнивать группы, но его нельзя считать «простой рыбой»: он относится к бесчерепным, а не к позвоночным.

Основные признаки хордовых и особенности ланцетника

Сначала сравните признаки, которые общие для типа, а затем — особенности самого ланцетника. Так видно, что хорда и нервная трубка объединяют хордовых, но наличие позвоночника не обязательно для всех представителей. Таблица также помогает различать строение животного и его образ жизни.

Разбор задач

Задача 1. У животного обнаружены хорда, спинная нервная трубка и жаберные щели. К какому типу его следует отнести? Здесь нужно не искать сходство по форме тела или месту обитания, а проверить основные признаки группы. Учтите, что для хордовых они могут быть заметны не на всех этапах жизни.

1. Сначала выделяем хорду — продольную опору тела. Она является характерным признаком хордовых, хотя у некоторых представителей во взрослом возрасте может исчезнуть.
2. Затем проверяем расположение нервной трубки: в условии сказано, что она спинная. Вместе с жаберными щелями это образует сочетание признаков, по которому распознают хордовых.
3. Сопоставляем все три найденных признака с определением типа. Дополнительные сведения о черепе или позвоночнике для такого вывода не нужны.

Ответ: животное относится к типу Хордовые, потому что у него обнаружены хорда, спинная нервная трубка и жаберные щели.

Задача 2. Ланцетник зарылся передней частью тела в песок, оставив рот открытым. Объясните, как он получает пищу и куда движется вода. Для решения нужно проследить путь воды по порядку, а затем установить, где из неё отделяются пищевые частицы. Не следует путать направление воды с направлением движения пищи по пищеварительной системе.

1. Вода с мелкими частицами входит через открытый рот и попадает в глотку. Положение в песке этому не мешает, потому что передний конец тела остаётся снаружи.
2. В глотке пищевые частицы задерживаются слизью и направляются в пищеварительную систему. Вода проходит через жаберные щели, поэтому они служат путём её выхода из глотки.
3. Собираем путь целиком: рот — глотка — жаберные щели — наружная среда. Питание происходит фильтрацией, поскольку ланцетник получает частицы из проходящей воды, а не ловит отдельную добычу.

Ответ: вода проходит через рот в глотку, пищевые частицы задерживаются и направляются в пищеварительную систему, а вода выходит через жаберные щели.

Задача 3. У двух животных есть хорда и спинная нервная трубка, но у одного во взрослом состоянии сформирован позвоночник, а у другого — нет. Объясните, почему оба могут относиться к хордовым и чем ланцетник отличается от позвоночного. Здесь важно разделить признаки типа и особенности одной из его групп. Наличие позвоночника не отменяет общего происхождения и не является обязательным признаком всех хордовых.

1. Сначала проверяем общие признаки: хорда и спинная нервная трубка характерны для хордовых. Также учитывают глотку с жаберными щелями хотя бы на одной стадии развития, даже если у взрослого животного они уже не заметны.
2. Затем сравниваем опорные структуры. У позвоночных позвоночник обычно развивается вместо хорды или вокруг неё, а у ланцетника хорда сохраняется и остаётся опорой тела.
3. Уточняем отличие ланцетника от позвоночного: он относится к бесчерепным и не имеет ни черепа, ни позвоночника. Следовательно, отсутствие позвоночника не мешает ему быть хордовым, но не позволяет причислить его к позвоночным.

Ответ: оба животного могут быть хордовыми, если обладают общими признаками типа на одной из стадий развития. Ланцетник отличается от позвоночного отсутствием черепа и позвоночника; у позвоночных хорда обычно заменяется позвоночником.

Типичные ошибки

Ошибка — считать хорду и позвоночник одним и тем же. Так думают, потому что обе структуры поддерживают тело и расположены вдоль него, но устроены они по-разному: хорда не разделена на позвонки. Проверяйте себя вопросом, есть ли в опоре отдельные позвонки; если да, это позвоночник, а не хорда.

Ошибка — помещать нервную трубку под хордой или сбоку от неё. Такое расположение путают, если запомнить только названия структур, не представляя их относительно спины. Для проверки мысленно посмотрите на животное со стороны спины: нервная трубка лежит сверху, а хорда — непосредственно под ней.

Ошибка — считать, что жаберные щели у всех хордовых обязательно служат органами дыхания. Их наличие помогает распознать тип, но функции и сроки сохранения щелей у разных животных могут отличаться. Проверяйте, о чём именно говорится: о признаке строения или о дыхательной функции у конкретного животного.

Ошибка — называть ланцетника рыбой из-за водной среды и вытянутого тела. Внешнее сходство не заменяет проверку внутреннего строения: у ланцетника нет черепа и позвоночника. Чтобы не ошибиться, определяйте животное по основным признакам, а не только по месту обитания или форме тела.

Связь с другими темами

Для понимания темы полезно знать общий план строения животных и различать беспозвоночных и позвоночных: это помогает выяснить, какие структуры есть у ланцетника и чего ему недостаёт. Позже признаки хордовых пригодятся при изучении позвоночных, их опорной и нервной систем, а также развития организма. Сопоставляя ланцетника с другими животными, вы учитесь находить общий план строения и объяснять сходства и различия как результат эволюции.

Что запомнить

• Хордовых объединяют хорда, спинная нервная трубка и жаберные щели на определённой стадии развития.
• Хорда расположена вдоль тела и выполняет опорную функцию.
• У позвоночных хорда обычно сохраняется только на ранних стадиях развития или заменяется позвоночником.
• Ланцетник — представитель бесчерепных и низших хордовых.
• Ланцетник живёт в море, часто зарывается в песок и питается, фильтруя воду.
• У ланцетника нет черепа и позвоночника.