Тема 15. Основные особенности млекопитающих

15. 1. Общие черты млекопитающих

Млекопитающие, или Звери, – высший класс позвоночных животных Высота организации выражается в том, что все органы у них достигают наибольшей дифференцировки, а головной мозг наиболее совершенного строения. Особенно в нем развит центр высшей нервной деятельности – кора больших полушарий, состоящая из серого мозгового вещества. В связи с этим реакции и поведение млекопитающих достигают исключительного совершенства. Этому способствуют весьма сложно устроенные органы чувств, особенно слуха и обоняния Быстрому прогрессивному развитию млекопитающих способствовала и дифференцировка зубов на резцы, клыки и коренные зубы

Огромную роль в развитии этой группы сыграло приобретение теплокровности, то есть постоянно высокой температуры тела. Она возникает благодаря а) несмешанному кровообращению, б) усиленному газообмену, в) терморегулирующим приспособлениям

Несмешанное кровообращение, как и у птиц, достигается четырехкамерным сердцем и сохранением у зверей лишь одной (левой) дуги аорты. Приобретение альвеолярной структуры легких и появление диафрагмы привело к усиленному газообмену. Диафрагма – это мышечная перегородка, полностью разделяющая тело на две части, – грудную и брюшную. Диафрагма участвует в акте вдоха и выдоха. Терморегуляция достигается появлением волосяного покрова и кожных желез

Благодаря совершенству пищеварительной, дыхательной и кровеносной систем, весь обмен веществ млекопитающих протекает очень интенсивно, что наряду с высокой температурой тела ставит их в меньшую зависимость от климатических условий среды, чем земноводных и пресмыкающихся.

Быстрое прогрессивное развитие зверей обусловлено и тем что у высших из них развилось живорождение. Питание зародыша в утробе матери осуществляется через особый орган – плаценту. После рождения детеныш вскармливается молоком. Оно выделяется особыми млечными железами. Все это сильно увеличивает выживаемость потомства.

Благодаря высоте организации и совершенной психике, млекопитающие к началу кайнозойской эры (65 млн. лет назад) смогли вытеснить господствовавших до тех пор на Земле пресмыкающихся и занять основные среды обитания.

Такая эволюционная победа была обусловлена комплексом прогрессивных признаков появившихся у млекопитающих и имеет смысл более четко обозначить их группы, приведенные выше.

Прогрессивные признаки млекопитающих

Все они могут быть представлены в виде трех групп.

Первая из них в большой мере помогла зверям получить и сохранять температурную независимость от среды, то есть постоянную и высокую температуру тела. Эта группа включает в себя такие кардинальные изменение как несмешивающаяся кровь, общее увеличение интенсивности обменных процессов. Кроме того, для сохранения высокой температуры нужна была и хорошая теплоизоляция. Она появилась в виде шерстного покрова, включающего шерсть и подшерсток. Так как этот покров сохраняет свои теплоизолирующие свойства только в сухом виде, то появились специальные железы (сальные) экскретом которых смазывалась шерсть для появления водоотталкивающих свойств. Для снижения температуры появились потовые железы, и терморегуляция стала более совершенной. Кроме того, шерсти подчас оказывалась недостаточно для сохранения тепла, и развился жировой слой в подкожной клетчатке, выполняющий при необходимости роль «шубы». Итак, холоднокровные рептилии замирали при сильном охлаждении, а млекопитающие сохраняли активность при практически любом температурном режиме.

Вторая группа прогрессивных признаком связана с размножением. Эти признаки обеспечивали снижение эмбриональной и постэмбриональной смертности. У зверей появился новый орган – плацента (детское место) позволявший самке носить развивающегося детеныша внутри себя и тем самым спасать его от хищников, изменений климата, бескормицы и прочих жизненных невзгод. Так что живорождение сразу дало заметный выигрыш в сохранении потомства. Но, кроме того, у зверей появились млечные железы, образовавшиеся из трубчатых (скорее всего) потовых желез. Вырабатываемый ими экстракт – молоко, это оптимальный продукт для вскармливания детеныша. Мало того, что молоко содержит в нужном соотношении белки жиры и углеводы, необходимые для развития молодых, но там есть и все микроэлементы и даже некоторые ферменты, обеспечивающие его усвояемость и полноценность как корма. Более того, в молоке содержатся еще и бактерицидные вещества. Так что молоко, как детское питание до сих пор ничем в природе не превзойдено. Такой продукт заметно снизил смертность новорожденных.

Третья группа прогрессивных признаков связана с большим мозгом зверей и развитием коры больших полушарий, снабженной еще и извилинами, для ее увеличения. Такой мозг позволил заметно усовершенствовать родительское и другие формы поведения, сразу сделав эту группу животных наиболее приспособленной к меняющимся условиям внешней среды. Поскольку таким же мозгом обладали и детеныши зверей, то развился комплекс тренировочного поведения также направленный на повышение выживаемости. Этот комплекс часто называют игровым поведением детенышей. Такая форма поведения позволяет моделировать будущую взрослую жизнь и тренировать, достигая совершенства самые важные формы поведения: охотничье защитное, родительское. Естественно развитие мозга повлияло и на остальные приспособления млекопитающих, внеся свою лепту и в улучшение температурной независимости от среды. Повысило оно и многие другие защитные реакции организма, улучшило обеспеченность кормом и комфортность существования.

Итак, комплекс прогрессивных приспособительных признаков дал возможность млекопитающим «победить» в соревновании с другими группами позвоночных на суше и успешно продвинуться в другие среды обитания: вода, почва.

Теперь кратко познакомимся с общей схемой строения млекопитающих на примере кролика (рис. 32).

Р ис. 32. Строение тела млекопитающего (вскрытый кролик)

I – пищевод, 2 – желудок, 3 – печень, 4 – поджелудочная железа, 5 – тонкая кишка, 6 – слепая кишка, 7 – червеобразный отросток, 8 – толстая кишка, 9 –прямая кишка, 10–заднепроходное отверстие, 11–селезенка, 12–трахея, 13 – легкие, 14 – сердце, 15 – аорта, 16 – диафрагма, 17 – почки, 18 – мочевой пузырь, 19 – яичник, 20 – фаллопиева труба (яйцевод), 21 – матка, 22 – влагалище, 23 – мочеполовое отверстие, 24 – желчный пузырь.

Внешнее строение. У зверей хорошо выражены: голова, шея, туловище и хвост. На голове обычно различают черепной отдел, расположенный сзади глаз, и лицевой, или морду, расположенный впереди. Глаза снабжены верхним, нижним и третьим веками. В отличие от птиц, мигательная перепонка (третье веко) закрывает глаз млекопитающего только до половины. По бокам головы располагаются большие уши, на конце морды лежат парные ноздри. Рот окаймлен характерными для млекопитающих мясистыми губами. На верхней губе обычно сидят очень жесткие волоски – вибриссы. Несколько их располагается и над глазами. Они играют роль добавочных органов осязания. Под корнем хвоста находится заднепроходное отверстие, а несколько кпереди от него – мочеполовое. У самок по бокам туловища на брюшной стороне расположены 4–5 пар сосков. Конечности пяти- или четырехпалые, пальцы вооружены когтями.

Кожные покровы. Шерсть, покрывающая тело млекопитающих, является производным кожи. Различают волосы двух родов – остевые и мягкие – пуховые. Кожа состоит из двух основных слоев – эпидермиса и кориума. Первый – тонкий роговой слой, а второй очень толстый, плотный. Нижняя часть его образует подкожную клетчатку.

Скелет. Позвоночник состоит из пяти отделов: шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового. Позвонки имеют характерные для млекопитающих плоские сочленовные поверхности и разделены между собой круглыми хрящевыми дисками–менисками.

Шейный отдел у всех млекопитающих (за очень редким исключением) содержит 7 позвонков. (И у мышки, и у жирафа – 7 шейных позвонков). Эти позвонки лишены свободных ребер.

Грудной отдел содержит 12-13 позвонков, все они снабжены ребрами. Передние семь пар ребер соединяются с грудиной и носят название «истинные ребра». Следующие пять пар до грудины не доходят

Поясничный отдел ребер лишен и содержит обычно 6-7 позвонков.

Крестцовый отдел образован у большинства млекопитающих четырьмя сросшимися позвонками. Передние из них обычно несут по два отростка, с помощью которых причленяется таз.

Хвостовой отдел очень изменчив по числу позвонков.

Череп разделяется на осевой, состоящий из костей, окружающих мозг, и висцеральной (лицевой), включающий в себя кости, окружающие ротовое отверстие – небо, кости верхних и нижних челюстей.

Плечевой пояс представлен только лопаткой и ключицей, а вороньей кости (коракоида) у млекопитающих нет. У быстро бегающих обычно исчезает и ключица (копытные). Тазовый отдел состоит из пары безымянных костей, каждая из которых образовалась путем слияния подвздошной, седалищной и лобковой костей.

Скелет парных конечностей имеет три типичных отдела. У передних конечностей это плечо, предплечье и кисть, а у задних – бедро, голень я стопа. У млекопитающих на задних конечностях в коленном сочленении появляется округлая сухожильная косточка – коленная чашечка.

Мышечная система. Эта система у зверей достигает исключительного развития и сложности. У них насчитывается несколько сот отдельных поперечнополосатых мускулов. Особенность мышечной системы млекопитающих – наличие диафрагмы и появление подкожной мускулатуры. Диафрагма – это куполообразная мышечная перегородка, отделяющая грудной отдел от брюшного. В центре она прободена пищеводом. Диафрагма принимает участие в актах дыхания и испражнения животных.

Подкожная мускулатура представляет сплошной подкожный слой. С ее помощью звери могут двигать участками кожи. Эта же мускулатура принимает участие в образовании губ и щек. У обезьян она почти исчезла и сохранилась только на лице. Там она получила необычайно сильное развитие – это так называемая мимическая мускулатура.

Нервная система. Головной мозг зверя имеет мощно развитые полушария переднего мозга и мозжечка. Они закрывают сверху все прочие отделы головного мозга.

Передний мозг состоит из больших полушарий, покрытых серым мозговым веществом – мозговой корой. Вперед от полушарий отходят обонятельные доли. Между полушариями располагается широкая перемычка из белых нервных волокон.

Промежуточный мозг имеет воронку и перекрест зрительных нервов, как и у других классов позвоночных животных. К воронке промежуточного мозга прикрепляется гипофиз, тогда как над мозжечком на длинной ножке располагается эпифиз.

Средний мозг отличается очень небольшими размерами, кроме продольной борозды, он имеет еще и поперечную, что свойственно только млекопитающим.

Мозжечок состоит из непарной части – червячка и двух боковых, которые очень велики и обычно обозначаются как полушария мозжечка.

Продолговатый мозг имеет особенность, также свойственную только млекопитающим. По бокам этого мозга обособляются пучки нервных волокон, идущие к мозжечку. Они носят название задних ножек мозжечка.

Продолговатый мозг переходит в спинной.

Органы чувств у млекопитающих развиты очень сильно, и, в соответствии с экологической специализацией той или иной группы, ведущее значение имеет то обоняние, то зрение, то слух, а то осязание. Органы слуха у зверей особенно хорошо развиты. Они имеют костные слуховые барабаны и большие подвижные наружные уши.

Органы пищеварения. Ротовая полость ограничена у зверей губами. Губы принимают участие в схватывании и удерживании добычи. Полость рта ограничена сверху твердым костным небом. Благодаря этому, хоаны (внутренние ноздри) отодвинуты назад к глотке. Это дает возможность зверям дышать в то время, когда пища находится во рту. Бока ротовой полости ограничены мягкими мускульными щеками, а на дне ее располагается большой мускулистый язык. Функции его заключаются в восприятии вкусовых ощущений и подталкивания пищи во время жевания под зубы и в глотку во время глотания. В рот открываются протоки слюнных желез (4 парных железы – околоушные, подглазничные, подчелюстные и подъязычные).

Зубы не прирастают к поверхности кости, как у предыдущих классов, а сидят в самостоятельных ячейках. Зубы дифференцированы на резцы, клыки и коренные. Сам зуб состоит из таких частей, как коронка с рабочей поверхностью, тело зуба и его корень.

Глотка зверей короткая, в нее открываются дыхательное горло и хоаны. Таким образом, у млекопитающих глотка является перекрестком двух путей – пищевого и дыхательного.

Пищевод представляет собой простую, сильно растяжимую, мышечною трубку. Пройдя через диафрагму, он соединяется с желудком.

Желудок имеет вид большого подковообразного изогнутого мешка, который лежит поперек тела. С желудка свешивается заполненная жиром брюшина, которая фартуком покрывает все внутренние органы.

Печень располагается под диафрагмой, ее потоки открываются в двенадцатиперстную кишку, в петле которой лежит поджелудочная железа. У большинства млекопитающих имеется желчный пузырь.

Кишечник может быть различной длины, это зависит от состава корма. У растительноядного кролика кишечник очень длинный – в 15-16 раз длиннее тела. Его отделы – тонкая, толстая и прямая кишки. В начале толстой кишки у млекопитающих имеется непарный слепой вырост – слепая кишка. Открывается кишечник наружу самостоятельным заднепроходным отверстием.

Органы дыхания. Гортань, как обычно для млекопитающих, имеет перстневидный хрящ, впереди которого располагается большой щитовидный хрящ. Гортань млекопитающего устроена сложно. На внутренней стороне гортани натянуты голосовые связки. Это парные эластичные складки слизистой оболочки, натянутые в полости гортани и ограничивающие голосовую щель.

Легкие представляют пару губчатых тел, свободно свесившихся в грудную полость. Внутреннее их строение характерно большой сложностью. Трахея около легких разделяется на два бронха. Бронхи, войдя в легкие, делятся на вторичные бронхи, те в свою очередь – на бронхи третьего и четвертого порядка. Заканчиваются они бронхиолами. Концы бронхиол вздуты и оплетены кровеносными сосудами. Это так называемые альвеолы, где происходит газообмен.

Кровеносная система. Сердце зверей, как и у птиц, четырехкамерное, причем левый желудочек гонит кровь по большому кругу кровообращения и имеет, как и у птиц, значительно более толстые стенки, чем правый.

От левого желудочка отходит большой сосуд – аорта, начинающая большой круг кровообращения. Артериальной кровью снабжаются все органы тела, и венозная кровь собирается через систему вен. Наиболее крупные из них – задняя и две передних полых вены – впадают в правое предсердие. Из правого предсердия кровь попадает в правый желудочек, отсюда начинается малый круг кровообращения, или, как его еще называют, легочный. Венозная кровь выбрасывается из правого желудочка в большую легочную артерию. Эта артерия разделяется на правую и левую, идущие к легким. Из каждого легкого кровь собирается в легочную вену (кровь в ней артериальная), обе вены сливаются и впадают в левое предсердие. Далее из левого предсердия кровь изливается в левый желудочек и вновь идет по большому кругу кровообращения.

Органы, выделения. У зверей это пара бобовидных почек, расположенных в поясничной области. От внутренней вогнутой стороны каждой почки отходит по мочеточнику (тонкая трубка), впадающему непосредственно в мочевой пузырь Мочевой пузырь открывается в мочеиспускательный канал

Половые органы. У млекопитающих – это парные семенники (у самцов) или парные яичники (у самок). Семенники имеют характерную овальную форму. К ним прилегают придатки семенников

Парные семяпроводы открываются в начало мочеиспускательного канала. Конечные части семяпроводов расширены в семенные пузырьки. Парные яичники самки имеют овально-уплощенную форму. Вблизи каждого яичника находится яйцевод. Одним концом яйцевод открывается в полость тела, а противоположным без видимой границы переходит в матку. Матка у зверей двурогая, правый и левый рога матки самостоятельно открываются во влагалище. Оно непарное. Задним концом оно постепенно переходит в мочеиспускательный канал и в него открывается мочевой пузырь. Наружу влагалище открывается мочеполовым отверстием

Развитие зародыша Яйцевые клетки развиваются в яичнике, затем зрелые клетки по выходе из яичника в полость тела улавливаются там воронкой яйцевода. Благодаря мерцательным движениям ресничек трубы (яйцевода), яйцо по ней продвигается, и если самка оплодотворена, то в трубе (обычно в первой ее трети) происходит слияние яйца со сперматозоидом. Оплодотворенное яйцо продолжает медленно спускаться в матку и одновременно начинается его дробление (деление яйцеклетки на многие клетки). Достигнув матки, яйцо, превратившееся к тому времени в плотный многоклеточный шар, внедряется в стенку. Там к нему начинают поступать питательные вещества. Довольно скоро вокруг внедрившегося зародыша образуется плацента. Это оболочка плода, очень характерная для млекопитающих. Плацента представляет собой богатый кровеносными сосудами губчатый орган, в котором различают детскую и материнскую части. Детская состоит из ворсинок зародышевой оболочки, а материнская – из стенки матки. При родах мышечный слой матки сильно сокращается и детская плацента (хорион), к тому времени связанная очень незначительно со слизистой оболочкой матки, открывается и выходит вместе с новорожденным в виде детского места

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие особенности строения помогают млекопитающим сохранять температурную независимость от среды?

2. Что за особенности строения зверей способствуют лучшему выживанию их потомства?

3. Какие преимущества дал млекопитающим их сложно устроенный мозг?

4. Чем покровы млекопитающих отличаются от таковых у рептилий и птиц?

5. Похожи ли покровы зверей и амфибий?

6. Какие особенности скелета характерны только млекопитающим?

7. Появились ли новые органы во внутреннем строении зверей?

8. Чем отличается мозг зверей от мозга птиц?

9. Каковы особенности развития млекопитающих?