Раздел 3. Многообразие животного мира: позвоночные

Определения и обозначения

Позвоночные — животные, у которых осевой скелет включает позвоночник. Он состоит из отдельных позвонков и служит опорой тела; у беспозвоночных позвоночника нет. При этом позвоночные — не только млекопитающие: к ним также относятся рыбы, земноводные, пресмыкающиеся и птицы.

Хорда — упругий внутренний осевой скелет, который у большинства позвоночных в ходе развития обычно заменяется позвоночником. Она поддерживает тело и помогает сохранять его форму. Хорда важна для понимания того, как устроена осевая опора у животных и как с ней связан позвоночник.

Череп — часть внутреннего скелета, защищающая головной мозг и органы чувств. Он окружает уязвимые органы и соединяется с остальным скелетом. Благодаря черепу мозг и органы чувств защищены от повреждений, а тело получает прочную опору в области головы.

Внутренний скелет — опора тела, расположенная внутри организма и связанная с работой мышц. К нему относятся, например, позвоночник и череп. Скелет удерживает форму тела и создаёт места, к которым прикрепляются мышцы, поэтому он необходим для движения.

Как это устроено

Позвоночник поддерживает тело и не даёт ему терять форму под действием силы тяжести или мышц. Он также окружает спинной мозг — часть нервной системы, которая передаёт сигналы между мозгом и телом. Череп устроен как защитная оболочка для головного мозга и органов чувств, потому что повреждение этих органов может нарушить управление организмом и получение информации из окружающей среды.

Кости скелета сами по себе не перемещают тело: движение возникает, когда мышцы сокращаются и тянут прикреплённые к ним части скелета. Суставы позволяют костям менять положение относительно друг друга, а скелет служит для мышц опорой. Благодаря такому устройству животное может ходить, плавать, летать или совершать другие движения, характерные для его образа жизни.

Головной мозг обрабатывает сигналы, поступающие от органов чувств, и помогает выбирать ответное действие. Чем сложнее поведение животного, тем важнее быстро замечать изменения вокруг и согласовывать работу разных частей тела. Поэтому развитие мозга и органов чувств связано с возможностью находить пищу, избегать опасности и взаимодействовать с другими животными.

Условия среды влияют на то, как животное получает кислород, защищает тело и оставляет потомство. В воде жабры извлекают кислород из воды, а на суше для дыхания подходят лёгкие; у земноводных кожа тоже участвует в газообмене и должна оставаться влажной. Покровы уменьшают потерю воды или помогают сохранять тепло, а особенности размножения и развития позволяют потомству выживать в подходящей среде.

У всех основных групп позвоночных есть внутренний осевой скелет, но он не одинаков по строению и назначению отдельных частей. Рыбам он помогает двигаться в воде, а у птиц строение скелета связано с полётом. Различия в покровах, дыхании и размножении тоже отражают приспособление к среде, однако сами по себе не отменяют общего плана строения позвоночных.

Основные группы позвоночных и особенности их строения

Сравнивайте группы по одной и той же колонке: так легче заметить сходства и различия. Таблица показывает типичные особенности, но в каждой группе бывают исключения, поэтому при определении животного используйте несколько признаков одновременно.

Разбор задач

Задача 1. Распределите окуня, лягушку, ящерицу, голубя и ежа по основным группам позвоночных. Укажите признак, по которому вы отнесли каждого животного к группе.

1. Вспомним, что группу определяют по характерному строению, а не только по месту обитания.
2. У окуня есть жабры и плавники, поэтому это рыба; у лягушки влажная кожа и развитие с превращением, поэтому это земноводное.
3. Ящерица имеет сухие покровы с чешуями и дышит лёгкими — это пресмыкающееся. У голубя есть перья, значит, это птица; ёж имеет шерсть и вскармливает детёнышей молоком, значит, это млекопитающее.

Ответ: окунь — рыба, лягушка — земноводное, ящерица — пресмыкающееся, голубь — птица, ёж — млекопитающее. Для каждого вывода использованы характерные признаки группы.

Задача 2. Сравните рыбу и земноводное по среде обитания, покровам тела, дыханию и размножению. Объясните, какие особенности позволяют земноводным жить и в воде, и на суше.

1. Рыбы постоянно живут в воде, обычно имеют чешую и дышат жабрами. Многие откладывают икру в воду.
2. Земноводные связаны и с водой, и с влажной сушей; их кожа голая и влажная. Взрослые обычно дышат лёгкими и кожей, а личинки часто имеют жабры.
3. Сопоставим особенности: лёгкие позволяют получать кислород из воздуха, а влажная кожа участвует в дыхании. Размножение у многих земноводных всё ещё зависит от воды, поэтому их жизнь связана с обеими средами.

Ответ: земноводным помогают лёгкие, кожное дыхание и влажные покровы. Размножение многих видов происходит в воде, что ограничивает их независимость от водоёмов.

Задача 3. У неизвестного животного есть перья, передние конечности превращены в крылья, а размножается оно яйцами. Определите его группу и объясните, почему одного признака «крылья» недостаточно для вывода.

1. Сначала учитываем все данные, а не выделяем только крылья. Перья — характерный покров птиц.
2. Крылья и яйца тоже согласуются с принадлежностью к птицам, но по отдельности эти признаки менее надёжны: крылья есть и у некоторых насекомых, а яйца откладывают животные разных групп.
3. Проверяем совокупность признаков. Перья вместе с крыльями и размножением яйцами дают обоснованный вывод.

Ответ: животное относится к птицам. Одних крыльев недостаточно, потому что этот признак встречается у животных, не относящихся к птицам.

Типичные ошибки

Считать позвоночных и млекопитающих одной группой — ошибка: млекопитающие составляют только одну из пяти основных групп позвоночных. Так путают название большой группы с названием её части. Проверьте себя: спросите, относятся ли к позвоночным рыбы и птицы; если да, значит, группы не равны.

Определять группу только по среде обитания неверно, потому что в воде живут представители разных групп, например рыбы и киты. Ошибка возникает, когда животное связывают с привычным местом жизни, а не с его строением. Проверьте вывод по покровам, дыханию и размножению.

Хорда и позвоночник — не одно и то же: хорда представляет собой осевую опору, а позвоночник состоит из позвонков. Их путают из-за общей роли — поддержки тела. Чтобы проверить себя, спросите, есть ли у опоры отдельные позвонки и заменяет ли она хорду в ходе развития.

Не все позвоночные дышат лёгкими: у рыб основными органами дыхания служат жабры, а у других групп способы дыхания различаются. Ошибка появляется, если переносить на всех животных особенности знакомых наземных видов. Проверяйте, какой орган получает кислород в конкретной среде, и учитывайте стадию развития животного.

Связь с другими темами

Для изучения позвоночных полезно знать уровни организации животных и различия между беспозвоночными и животными с внутренним скелетом. Это помогает понять, по каким признакам выделяют большие группы и как устроена опора тела.

Тема связана со скелетом, мышцами, нервной системой и органами дыхания. Скелет и мышцы обеспечивают движение, а нервная система управляет им и обрабатывает сигналы органов чувств.

Сравнение групп пригодится при дальнейшем изучении их классов, приспособлений к среде и эволюционного родства. Наблюдая за сходствами и различиями, можно объяснять, как особенности строения связаны с образом жизни.

Что запомнить

• Позвоночные имеют внутренний осевой скелет и позвоночник.
• Череп защищает головной мозг и органы чувств.
• Внутренний скелет служит опорой и работает совместно с мышцами.
• К основным группам позвоночных относят рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих.
• Группы позвоночных различаются покровами тела, дыханием и особенностями размножения.
• При определении группы важно учитывать совокупность признаков.