§ 40. Животные и их многообразие: хордовые

Определения и обозначения

Хордовые — тип животных, у которых хотя бы на одной стадии развития есть хорда, спинная нервная трубка и жаберные щели в глотке. Они встречаются в разных средах и не обязательно похожи внешне. Поэтому принадлежность к типу определяют по общим особенностям строения и развития, а не по форме тела.

Хорда — упругий внутренний осевой скелет, который поддерживает тело и помогает сохранять его форму. У многих хордовых она заметна лишь у зародыша или личинки либо позднее замещается позвоночником. Судьба хорды помогает различать основные группы типа.

Спинная нервная трубка — нервный тяж, расположенный над хордой. У позвоночных из неё развиваются головной и спинной мозг. Её положение важно для распознавания общего плана строения хордовых и отличия его от нервной системы многих беспозвоночных.

Жаберные щели — отверстия в стенке глотки, через которые может проходить вода. У разных хордовых они участвуют в дыхании или фильтрации пищевых частиц. Их наличие учитывают даже тогда, когда у взрослой особи щели преобразованы или не выполняют прежнюю функцию.

Как это устроено

Общие признаки хордовых не обязательно одновременно заметны у взрослого животного, потому что строение организма меняется в ходе развития. У зародыша или личинки могут существовать структуры, которые позднее исчезают, преобразуются или становятся менее выраженными. Поэтому зоологи рассматривают жизненный цикл целиком, а не делают вывод только по внешности взрослой особи. Такой подход позволяет распознавать родство животных даже при сильных различиях между их взрослыми формами.

Хорда, нервная трубка и жаберные щели расположены не случайно: их взаимное положение соответствует единому плану строения. Хорда проходит вдоль тела как внутренняя осевая опора, а нервная трубка находится над ней со спинной стороны. Жаберные щели возникают в стенке глотки, то есть в переднем отделе пищеварительной системы. Совокупность этих признаков информативнее любого одного признака, поскольку показывает характерную организацию тела.

У оболочников личинка обычно подвижна и имеет хорду в хвосте и спинную нервную трубку, тогда как взрослая особь часто ведёт прикреплённый образ жизни. При переходе к взрослому состоянию её строение меняется, и некоторые признаки хордовых редуцируются. Из-за этого взрослый оболочник может не выглядеть типичным хордовым. Связь между стадиями развития объясняет, почему его относят к хордовым по признакам личинки.

У бесчерепных хорда сохраняется на протяжении всей жизни и служит осевой опорой. Черепа и позвоночника у них нет, поэтому хорда не уступает свою роль позвоночнику. Такое строение показывает, что хорда может быть не только временной эмбриональной структурой, но и постоянной опорой тела. Сравнение с позвоночными помогает увидеть, какие изменения связаны с появлением более сложного осевого скелета.

У позвоночных хорда присутствует на ранних стадиях развития, но основную опорную роль у большинства из них выполняет позвоночник. Оболочники, бесчерепные и позвоночные сохраняют общий план хордовых, но различаются строением, развитием и образом жизни. Эти различия связаны с тем, что группы приспосабливались к разным условиям. Сравнивая их, можно отделить общие признаки типа от особенностей отдельных ветвей.

Сравнение основных групп хордовых

Сначала сравните, на какой стадии заметны признаки хордовых, а затем проследите судьбу хорды и опорных структур. Это помогает не смешивать общий план строения с особенностями взрослого животного. Примеры в последней строке позволяют соотнести признаки с конкретными представителями.

Разбор задач

Задача 1. Даны описания трёх животных: у первого хорда и нервная трубка есть у личинки, у второго хорда сохраняется всю жизнь, у третьего сформирован позвоночник. Определите группы животных. Нужно сопоставить не один признак, а стадию его проявления и дальнейшую судьбу хорды.

1. У первого животного признаки выражены у личинки, а у взрослой особи могут редуцироваться. Это характерно для оболочников.
2. У второго хорда остаётся постоянной осевой опорой. Так устроены бесчерепные.
3. У третьего сформирован позвоночник, принимающий основную опорную роль. Это позвоночное животное.

Ответ: первое животное — оболочник, второе — бесчерепное, третье — позвоночное.

Задача 2. У животного обнаружены спинная нервная трубка и жаберные щели, но у взрослой особи хорда не выявлена. Можно ли считать его хордовым? Проверим, достаточно ли сведений только о взрослой стадии и какие данные о развитии нужны для уверенного вывода.

1. Отсутствие хорды у взрослого животного само по себе не исключает принадлежность к хордовым.
2. Нужно выяснить, была ли хорда у зародыша или личинки: у некоторых групп она позднее редуцируется.
3. Если хорда присутствовала на одной из стадий развития и сочетается с характерными признаками, животное относят к хордовым.

Ответ: да, оно может быть хордовым; для окончательного вывода следует проверить наличие хорды на ранних стадиях развития. Одних данных о взрослом состоянии недостаточно, чтобы исключить такую принадлежность.

Задача 3. Сравните бесчерепное и позвоночное животное по расположению нервной системы, наличию осевого скелета и судьбе хорды. Требуется одновременно найти сходство, указывающее на родство, и различия, возникшие при эволюции групп.

1. У обоих животных нервная система связана со спинной нервной трубкой, которая расположена над осевой опорой.
2. У бесчерепного осевую опору всю жизнь образует хорда; у позвоночного основную роль обычно выполняет позвоночник.
3. Общий план расположения нервной трубки и осевой структуры указывает на принадлежность к хордовым, а различие опорных структур — на особенности групп.

Ответ: родство выявляют по общему плану строения, включая спинную нервную трубку и осевую опору. Главное различие состоит в том, что у бесчерепного сохраняется хорда, а у позвоночного её опорную функцию в основном принимает позвоночник.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что хорда обязательно остаётся у взрослого животного. Так думают, если принимают временную структуру за неизменный признак на всех этапах жизни. Проверьте, не заменяется ли хорда позвоночником и не присутствовала ли она только у зародыша или личинки.

Ошибка — исключать из хордовых животное, у которого характерные признаки не видны во взрослом состоянии. Причина в том, что развитие часто рассматривают только как путь к взрослой форме. Чтобы проверить вывод, выясните, какие структуры были у животного на ранних стадиях.

Ошибка — путать спинную нервную трубку хордовых с брюшной нервной цепочкой многих беспозвоночных. Похожее назначение нервных структур не означает одинакового строения и положения. Проверьте, где проходит нервная система относительно хорды: у хордовых нервная трубка расположена над ней, со спинной стороны.

Ошибка — считать, что жаберные щели у всех хордовых служат только дыханию. Их роль различается: они могут участвовать и в фильтрации воды. Сверьте функцию с образом жизни и группой животного, а не переносите назначение одной группы на весь тип.

Связь с другими темами

Для понимания хордовых нужны представления об уровнях организации животных и о различиях между беспозвоночными и позвоночными. Понятия зародыша и личинки помогают объяснить, почему признаки типа могут проявляться не у взрослой особи. Общий план строения хордовых пригодится при изучении систем органов позвоночных и их эволюционного разнообразия. Сравнение групп также учит связывать родство животных с адаптациями к разному образу жизни.

Что запомнить

• Хордовых объединяет общий план строения, а не одинаковый внешний вид.
• Над хордой располагается нервная трубка, а в глотке имеются жаберные щели.
• Признаки хордовых могут быть заметны только на определённой стадии развития.
• У бесчерепных хорда сохраняется всю жизнь.
• У позвоночных основную опорную роль выполняет позвоночник.
• Оболочники, бесчерепные и позвоночные различаются строением и судьбой хорды.