Подтипы: Бесчерепные и Черепные, или Позвоночные

Определения и обозначения

Бесчерепные — подтип хордовых животных, у представителей которого нет черепа и позвоночника. К ним относится ланцетник: его тело вытянуто и сжато с боков, а внутренние опорные и нервные структуры тянутся вдоль тела. Такое строение помогает понять, что для принадлежности к хордовым не обязательны ни череп, ни позвонки.

Черепные, или позвоночные, — подтип хордовых, у которых головной мозг защищён черепом, а осевую опору тела образует позвоночник. К этой группе относятся рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. Череп и позвоночник поддерживают тело и защищают важные части нервной системы.

Позвоночник — осевой скелет позвоночных, состоящий из отдельных костных или хрящевых позвонков. Он окружает спинной мозг, не давая ему легко повредиться, и служит опорой для тела. Позвонки соединены так, чтобы тело могло сохранять прочность и при этом двигаться.

Хорда — упругая внутренняя осевая опора, характерная для хордовых. У бесчерепных она сохраняется всю жизнь, а у позвоночных особенно важна на ранних стадиях развития. Позже у большинства взрослых позвоночных хорду заменяет позвоночник или он окружает её остатки.

Как это устроено

Хордовых объединяют три признака: хорда, нервная трубка над ней и жаберные щели в глотке. Хорда поддерживает тело, а нервная трубка связана с нервной системой; щели сообщаются с глоткой. Эти признаки складываются в общий план строения, хотя у разных животных выполняют разные роли. У некоторых хордовых отдельные признаки хорошо заметны только на определённом этапе развития, поэтому взрослое животное не всегда легко узнать по ним.

У ланцетника хорда и расположенная над ней нервная трубка проходят вдоль тела. Хорда не даёт телу терять форму, а мышцы по бокам сокращаются поочерёдно и изгибают его при плавании. Жаберные щели находятся в стенках глотки: вода проходит через них, а мелкие пищевые частицы задерживаются и попадают в пищеварительную систему. Так щели участвуют в фильтрации пищи, а не служат только для дыхания.

Ланцетника относят к бесчерепным, потому что у него нет ни черепа, ни позвоночника. Нервная трубка не заключена в черепную коробку, а хорда остаётся основной осевой опорой на протяжении всей жизни. Поэтому ланцетник показывает, что хордовое животное может обходиться без скелета из позвонков. Его сходство с небольшой рыбой связано с формой тела и водным образом жизни, а не с принадлежностью к рыбам.

У черепных нервная система защищена лучше: головной мозг находится внутри черепа, а спинной мозг проходит внутри позвоночника. Череп и позвонки образуют опору, к которой крепятся мышцы, поэтому животное может двигаться, не подвергая нервную систему такой же опасности, как при отсутствии костного или хрящевого каркаса. Головной мозг у позвоночных развит сильнее, чем у ланцетника. Именно наличие черепа и позвоночника, а не только размер или образ жизни, отличает этот подтип от бесчерепных.

У позвоночных хорда появляется в ходе раннего развития и служит осевой опорой тела. По мере формирования позвоночника позвонки возникают вокруг хорды или заменяют её как главную опору. У большинства взрослых позвоночных хорда исчезает полностью либо остаются её небольшие части. Значит, отсутствие заметной хорды у взрослой рыбы или млекопитающего не отменяет того, что это хордовое животное.

Сравнение бесчерепных и черепных

Пользуйтесь таблицей, чтобы сначала найти общие признаки хордовых, а затем — различия между подтипами. Для определения группы особенно полезно проверить наличие черепа и позвоночника. Судьба хорды помогает не ошибиться, если сравниваются взрослое позвоночное и ланцетник.

Разбор задач

Задача 1

У животного всю жизнь сохраняется хорда, но нет черепа и позвоночника. Нужно определить его подтип и обосновать ответ. В условии даны признаки, которые можно напрямую сопоставить с определениями групп.

1. Сначала проверяем, есть ли хорда: она сохраняется всю жизнь и служит осевой опорой.
2. Затем сопоставляем отсутствие черепа и позвоночника с признаками бесчерепных.
3. У позвоночных, напротив, должны быть череп и позвоночник, поэтому эта группа не подходит.

Ответ: животное относится к бесчерепным. По приведённым признакам оно похоже на ланцетника, но одного условия недостаточно, чтобы точно установить вид.

Задача 2

На схеме ланцетника нужно найти хорду, нервную трубку и жаберные щели, а также указать их положение и роль. Для решения важно помнить, что хорда и нервная трубка расположены вдоль тела, но выполняют разные функции. Жаберные щели находятся в области глотки.

1. Ищем продольную осевую структуру внутри тела — это хорда, которая поддерживает тело.
2. Над хордой находим нервную трубку; она является частью нервной системы и проходит вдоль тела.
3. В передней части тела, в стенках глотки, находим жаберные щели: через них проходит вода, а пищевые частицы задерживаются.

Ответ: хорда расположена под нервной трубкой и служит опорой, нервная трубка лежит над хордой и связана с управлением организмом. Жаберные щели находятся в глотке и участвуют в фильтрации пищи. Если на схеме указано верхнее и нижнее положение, ориентируйтесь на то, что нервная трубка находится над хордой.

Задача 3

Сравните ланцетника и рыбу по наличию черепа, позвоночника и хорды. Объясните, почему оба животных относятся к хордовым, но к разным подтипам. Не следует делать вывод только по внешнему сходству или водному образу жизни.

1. У ланцетника черепа и позвоночника нет, а хорда сохраняется всю жизнь.
2. У рыбы есть череп и позвоночник; хорда присутствует на ранних стадиях развития, а у взрослой рыбы её обычно заменяет позвоночник или он окружает её остатки.
3. Оба животных относятся к хордовым благодаря общему плану строения, но наличие черепа и позвоночника относит рыбу к черепным.

Ответ: ланцетник — бесчерепное, рыба — черепное, или позвоночное. Их объединяет принадлежность к хордовым, а различает наличие у рыбы черепа и позвоночника. Водная среда обитания этого вывода не меняет.

Типичные ошибки

Ошибка — считать, что хорда есть только у бесчерепных. Так думают, потому что у взрослого позвоночного её часто не видно, но на ранних стадиях развития она присутствует. Проверяйте себя по этапам жизни: у бесчерепного хорда сохраняется, а у позвоночного позднее обычно изменяется или замещается.

Хорду иногда путают с позвоночником, ведь обе структуры расположены вдоль тела и служат осевой опорой. Однако хорда — упругая структура, а позвоночник состоит из позвонков и защищает спинной мозг. Чтобы проверить ответ, спросите себя, есть ли в опоре отдельные позвонки.

Ланцетника могут ошибочно относить к рыбам из-за вытянутого тела и жизни в воде. Внешнее сходство не заменяет признаки строения: у ланцетника нет черепа и позвоночника. Сначала определите наличие этих структур, а уже потом сравнивайте форму тела и образ жизни.

Неверно считать, что признаки хордовых одинаково заметны у всех взрослых животных. Некоторые из них могут сохраняться только на стадии развития, поэтому у взрослой особи их трудно обнаружить. Проверяйте, о каком возрасте или этапе развития говорится, и учитывайте общий план строения животного.

Связь с другими темами

Для изучения этой темы нужно знать общие признаки животных и понимать, что такое систематические группы организмов. Признаки хордовых помогают увидеть связь между ланцетником и позвоночными, даже если их внешний вид различается. Сравнение хорды и позвоночника пригодится при изучении рыб, земноводных, пресмыкающихся, птиц и млекопитающих. Оно помогает объяснить, как менялась осевая опора тела у разных групп животных.

Что запомнить

• Бесчерепные и черепные — два подтипа хордовых.
• Ланцетник — представитель бесчерепных.
• У бесчерепных хорда сохраняется всю жизнь.
• У черепных есть череп и позвоночник.
• Хорда расположена под нервной трубкой.
• Позвоночник защищает спинной мозг и служит осевой опорой тела.