Покровы млекопитающих

По сравнению с рептилиями и птицами, покровы млекопитающих характеризуются значительным усложнением. В их состав входят многослойная кожа и её производное образование – волосяной покров.

Кожа толстая и состоит из двух основных слоёв – эпидермиса и кутиса (кориума).

Эпидермис многослойный, состоит из клеток разной формы (рис. 72). Нижняя его часть представляет собой мальпигиев слой, клетки которого имеют цилиндрическую форму и интенсивно делятся. Со временем живые эпидермальные клетки, сдвигаясь кнаружи, приобретают плоскую форму, ороговевают и слущиваются (перхоть). Это обусловлено старением клеток, утратой ими ядер и накоплением особого вещества – кератогиалина.

Рис. 72. Строение кожи млекопитающего:

1 – роговой слой эпидермиса, 2 – мальпигиев слой эпидермиса, 3 – собственно кожа (кутис), 4 – волос, 5 – потовая железа, 6 – отверстие протока потовой железы, 7 – сальная железа, 8 – мышцы волоса, 9 – соединительнотканные волокна кожи, 10 – кровеносные сосуды, 11 – сосочек в основании волоса

Процессы размножения и отмирания клеток идут постоянно и при нормальных условиях уравновешены, что регулируется гормонально. Эпидермальный слой кожи лишён кровеносных сосудов, поэтому питание и доставка кислорода обеспечивается за счёт кориума, расположенного ниже и обильно снабжаемого кровью.

В клетках и межклеточном пространстве мальпигиева слоя, а также в особых клетках (меланобласты, меланофоры) содержатся пигменты, определяющие окраску тела животных. В местах наибольшего соприкосновения тела с поверхностью образуются утолщения эпидермиса для защиты от механических повреждений тела. Значительна толщина ороговевшего слоя на подошвах лап многих зверей. Хорошо развиты коленные мозоли верблюдов и седалищные мозоли обезьян. Мощные роговые образования на конечностях слонов («латы») служат им защитой от проникновения паразитов из почвы.

Эпидермис даёт начало самым разным производным. К их числу относятся волосы, когти, ногти, рога и копыта.

Собственно кожа (кориум) подстилает эпидермальный слой, значительно толще его и тоже двухслойна. Граница между эпидермисом и кутисом волнистая. Верхний слой кориума состоит из соединительной ткани со сложным переплетением коллагена и эластиновых волокон. Она обильно пронизана кровеносными сосудами и нервными окончаниями.

Нижний слой кожи носит название подкожной жировой клетчатки и представляет собой рыхлую соединительную ткань, в которой содержатся жировые отложения. У обитателей холодных вод (киты, тюлени, моржи) запасы жира облегчают массу тела и выполняют термоизоляционную функцию.

Неслучайно жировые отложения этих животных распределяются вокруг тела равномерно («чулком»). Кроме того, жир является ценным энергетическим резервом и источником метаболической воды, что во многом определяет существование животных засушливых местообитаний (верблюд, кенгуровая крыса и др.).

Особенно много жира расходуется на поддержание жизни у наземных видов, впадающих в спячку (сурки, бурундуки, суслики, барсуки и др.). В условиях холодного климата млекопитающие запасают большое количество так называемого «бурого жира», который расходуется при экстремальных условиях на поддержание температурного гомеостаза. Вся энергия, высвобождающаяся при его сгорании, идёт непосредственно на обогревание тела.

Волосяной покров, имеющий эпидермальное происхождение, хорошо развит у большинства зверей и выполняет многообразные функции – определяет контуры тела, что особенно важно при плавании и полёте, защищает тело от механических повреждений, обеспечивает физическую терморегуляцию, осязание и окраску. Он отсутствует лишь у ряда зверей (киты, слоны, носороги, бегемоты); это носит вторичный характер, как результат приспособления к особым условиям обитания.

Волосы закладываются в виде эпидермальных зачатков, которые по мере развития углубляются в слои кориума. При этом наружные слои зачатка служат основой для развития волосяной сумки и сальных желез. Из внутренних слоёв зачатка формируется собственно волос, рост которого происходит в результате деления базальных клеток, лежащих в основании волоса – луковице. По мере удаления от основания волоса клетки ороговевают.

Сформированный волос состоит из корня, погруженного в глубь кожи, и ствола, выходящего на поверхность кожи. Корень волоса расположен в волосяной сумке, состоящей из двух слоёв. Внешний слой носит название волосяного мешка, а внутренний, непосредственно прилегающий к волосу, – волосяного влагалища.

Основу корня волоса составляет луковица, которая охватывает сосочек кориума, обильно снабжённого капиллярами крови, обеспечивающими питание и рост клеток. В нижней части волосяного мешка находятся пучок гладких мышц, определяющих движения волос («ощетинивание»), и нервные окончания.

Ствол волоса имеет слоистое строение. Внутреннюю часть волоса составляет пористая сердцевина, заполненная воздухом, что способствует усилению функции терморегуляции волосяного покрова. У белого медведя, обитающего в условиях дефицита света и тепла, сердцевина служит своеобразным световодом, обеспечивающим поступление световой энергии непосредственно к телу при сохранении внутреннего тепла.

Кнаружи от сердцевины лежит корковый слой, состоящий из роговых клеток и содержащий пигменты. Корка волоса определяет прочность, гибкость и окраску волоса. Самый наружный слой волоса – кожица, состоит из тончайших роговых клеток, расположенных черепицеобразно. Этот слой обеспечивает волосу дополнительную прочность и защиту от воздействий среды.

Волосы млекопитающих, расположенные на разных участках тела, отличаются по размеру, толщине, окраске и выполняемой функции. Верхний слой мехового покрова составляют длинные, с более жёсткой структурой остевые волосы, определяющие контуры тела. На отдельных участках тела животных (хвост, грива копытных) они толстые и достигают большой длины. Нижний ярус (подшёрсток) образуют тонкие пуховые волосы (пух), которые имеют большое значение в терморегуляции. На разных участках головы находятся вибриссы – тонкие упругие волосы, выполняющие осязательную функцию.

Меховой покров у большинства видов прилегает к телу и ориентирован спереди назад, с образованием ворса. У ленивцев, которые медленно передвигаются спиной вниз, зацепившись длинными когтями за горизонтальные ветви, направление ворса от живота к спине. Такое расположение ворса во многом обусловлено и сильными тропическими ливнями. От постоянной влажности в шерсти этих животных развиваются зелёные водоросли (цианеи), что придаёт покрову зеленоватый оттенок.

Соотношение остевых волос и пуха варьирует у разных видов. Оба вида волос хорошо выражены у северных обитателей и водоплавающих. У подземных видов (крот, слепыш, цокор) мех густой, укороченный и состоит, в основном, из пуховых волос. Волосяной покров копытных животных, напротив, содержит ости, особенно хорошо выраженные у северного оленя. У ряда видов остевые волосы приобрели грубую структуру и превратились в иглы, колючки (ежи, дикобразы, ехидны) и щетину (свиньи). Тело некоторых млекопитающих покрыто крупной роговой чешуёй (панголины) либо костными и роговыми щитками, лежащими поясами (броненосцы).

Для млекопитающих характерна сезонная смена волосяного покрова (линька), которая может происходить медленно, постепенно или быстро (у обитателей холодных широт). Более часто линяют подземные животные, поскольку их меховой покров истирается быстрее. Количество, длина и соотношение волос в летнем и зимнем наряде значительно отличается. В зимнее время в полтора – два раза возрастает длина и плотность расположения волос. Возрастает и число пуховых волос, составляющих подшерсток, который становится густым и плотным. У ряда видов сезонная линька сопровождается и резким изменением окраски (заяц-беляк, горностай, ласка).

Помимо волос у млекопитающих имеют место и другие роговые образования кожи. К их числу относятся: когти, ногти, рога, копыта и нёбные ороговения. Когти, ногти и копыта животных формируются из эпидермального слоя и служат защитой от механических повреждений концевых фаланг пальцев. Кроме того, острые когти служат орудием нападения и защиты, используются для лазания и рытья нор.

Рога копытных отличаются по своему происхождению. У ряда видов (носороги и полорогие) основой рогов является мальпигиев слой эпидермиса. Рога этих животных растут медленно и сохраняются пожизненно (исключение составляет вилорогая антилопа, для которой характерна смена рогов). Напротив, рога оленей и жирафов образуются из кутиса и ежегодно сбрасываются.

Нёбные ороговения беззубых (усатых) китов разрастаются с образованием ветвящихся пластин, которые играют роль цедильного аппарата (китовый ус). Роговые челюстные чехлы имеют место у утконоса, имеющего ротовой аппарат в виде плоского «клюва».

Кожа млекопитающих включает разнообразные многоклеточные железы – потовые, сальные, пахучие и млечные, имеющие разное назначение. Потовые железы трубчатого строения своим основанием глубоко залегают в кориуме, а отверстием открываются на поверхности кожи или в волосяные сумки волос. Они выполняют важные для организма функции – выделительную и терморегулирующую.

Пот, который они секретируют, образуется путём фильтрации из кровеносных сосудов и содержит воду, мочевину и соли. При испарении воды охлаждается поверхность тела. Выведение балластных веществ (мочевина, соли) существенно дополняет выделительную функцию почек. Потовые железы развиты неодинаково: их мало у ряда хищников (собаки, кошки) и нет у кротов, мышей, ящеров и водных животных (киты).

Сальные железы формируются из волосяных фолликул (многослойных полых образований) и состоят из эпителиальных долек, собранных в грозди. Жировой секрет служит смазыванию волосяного покрова, поэтому протоки сальных желез открываются в волосяные сумки.

Пахучие железы представляют собой видоизменения потовых желез и выполняют сигнальную функцию. Их расположение, строение и специфика веществ, определяющих запахи, значительно варьируют у разных видов. Железы могут быть локализованы на голове, разных участках туловища и конечностей, у корня хвоста. Секретируемые ими вещества служат распознаванию особей своего вида, особенно при размножении. Запаховые метки используются для обозначения границ индивидуальной территории. У ряда видов пахучие железы выделяют секрет с резким запахом, что используется для самозащиты (скунсы, хорьки).

Млечные железы, являясь также производными потовых желёз, характеризуются более сложным (гроздевидным) строением и предназначены для вскармливания потомства. У клоачных животных (ехидна, утконос) млечные железы, как и потовые, имеют трубчатое строение. Протоки млечных желёз у плацентарных млекопитающих открываются на сосках. Количество млечных желёз варьирует от двух до двадцати шести в зависимости от видовой плодовитости зверей. Различно расположение желёз и сосков: у приматов пара сосков локализована на груди; у многих копытных они расположены в паховой области; у хищных зверей и ряда копытных (свиные) – вдоль брюха.

Выделяемое клетками желез молоко содержит воду и питательные вещества – белки, жиры и углеводы, которые способствуют быстрому росту и развитию детёнышей.