Класс Млекопитающие. Общая характеристика класса. Отряды млекопитающих - Тип Хордовые - ЖИВОТНЫЕ - ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ К ЕГЭ

Млекопитающие — это высший класс наземных позвоночных животных. Млекопитающие приобрели теплокровность и перешли к живорождению. Для поддержания постоянной высокой температуры тела необходимо интенсифицировать обмен веществ. Это достигается благодаря принципиальным изменениям в строении многих систем органов млекопитающих. Наиболее существенные преобразования произошли в пищеварительной, дыхательной и кровеносной системах. Особенности строения покровов млекопитающих обеспечивают эффективную терморегуляцию: волосяной покров способствует сохранению тепла, а при испарении секрета многочисленных потовых кожных желез организм животного охлаждается.

У млекопитающих имеются два типа волос: остевые и пуховые. Остевые волосы образуют мех, а пуховые — подпушь, или подшерсток. Прослойка воздуха между волосками подшерстка предохраняет животное от излишней потери тепла. На подбородке, вокруг носа, губ, над глазами, на щеках и на некоторых других участках тела млекопитающих имеются отдельные крупные жесткие волосы — вибриссы. Это органы осязания.

Кожа млекопитающих образована двумя слоями: эпидермисом и дермой. В ней расположены сальные и потовые железы. Протоки сальных желез открываются у основания волоса и выделяют жировой секрет, который смазывает волос и делает его эластичным. Через потовые железы выводятся продукты обмена (наряду с органами выделения). Большую роль потовые железы играют в процессах терморегуляции. Для млекопитающих характерны также специфические кожные пахучие железы. Они играют важную роль в общении животных между собой (мечение территории, обнаружение полового партнера и т. д.). Млечные железы представляют собой видоизмененные потовые железы. Молоко, которое выделяют эти железы, содержит вещества (белки, жиры, углеводы, минеральные соли, витамины и др.), необходимые для нормального развития и роста новорожденных детенышей.

Скелет млекопитающих делится на осевой скелет (позвоночник), скелет головы (череп) и скелет свободных конечностей и их поясов. Позвоночник состоит из шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового отделов. Шейный отдел позвоночника почти у всех млекопитающих (за исключением ленивцев и ламантинов) содержит семь позвонков. Особое строение двух первых шейных позвонков (атланта и эпистрофея) обеспечивает подвижность головы. К позвонкам грудного отдела прикрепляются ребра. Нижними концами они соединяются с грудиной, образуя грудную клетку. Число ребер и грудных позвонков различно (12-18). Поясничные позвонки массивные, особенно у крупных животных. Число их колеблется от 5 до 7. Крестцовые позвонки (их обычно 2-4, но у некоторых видов может быть до 9) срастаются между собой, образуя крестец. Количество позвонков в хвостовом отделе у разных млекопитающих зависит от длины хвоста животного.

Для черепа млекопитающих характерна большая черепная коробка (мозговой отдел), в которой расположен крупный головной мозг. Основная часть лицевого отдела черепа занята носовой полостью, содержащей носовые раковины. Они являются частью дыхательной системы (проходя через них, воздух согревается, очищается и увлажняется). Кроме того, задние раковины носовой полости покрыты обонятельным эпителием. За счет того, что верхние дыхательные пути отделены от ротовой полости твердым небом (сросшимися челюстными и небными костями), млекопитающие могут одновременно дышать и обрабатывать пищу во рту. В нижней челюсти отсутствуют мелкие кости, каждая ее половина состоит лишь из одной кости. Благодаря этому челюсть становится более прочной.

Скелет передней конечности млекопитающих состоит из пояса и скелета свободной конечности. Пояс передней конечности у плацентарных млекопитающих включает парные лопатки, прикрепляющиеся к позвоночнику с помощью мышц, и ключицы. У многих хорошо бегающих млекопитающих (собака, лошадь, гепард) ключицы отсутствуют. Тазовый пояс состоит из двух тазовых костей, образованных в результате срастания седалищной, лобковой и подвздошной костей. Скелет свободных конечностей построен по общему для наземных животных плану. Передняя конечность состоит из плечевой (плечо), лучевой и локтевой костей (предплечье), костей запястья, пясти и фаланг пальцев (кисть). В задней конечности им соответствуют бедренная (бедро), большая и малая берцовые кости (голень) и кости предплюсны, плюсны и фаланг пальцев.

Мускулатура образована группами мышц головы, шеи, туловища, конечностей и хвоста. Сложное строение имеют мышцы конечностей, обусловливающие разнообразие движений. У млекопитающих развита подкожная мускулатура. Она образует почти сплошной слой под кожей животного, принимает участие в образовании щек и губ. С помощью подкожной мускулатуры приводятся в движение определенные участки кожи на голове, а также губы и уши, что служит для выражения эмоционального состояния животного. Подкожная мускулатура играет важную роль в терморегуляции, приводя в движение волосы.

Пищеварительный тракт у млекопитающих начинается ротовым отверстием, окруженным мягкими губами. Губы служат детенышам для сосания материнского молока. Губы принимают участие в захвате пищи взрослыми животными. Обработка пищи начинается уже в ротовой полости. Твердая пища размельчается зубами. У большинства млекопитающих они делятся на резцы, клыки, предкоренные и коренные. Зубы очень прочные, имеют сложное строение и сидят в особых ячейках на челюстях. Схема строения зубной системы варьируется в различных отрядах. У грызунов и зайцеобразных, например, отсутствуют клыки, но зато очень сильно развиты резцы. У хищников клыки крупные, служат для удержания добычи, а для ее разгрызания звери пользуются так называемыми «хищными» зубами. В ротовой полости пищевые частицы смачиваются слюной и подвергаются действию пищеварительных ферментов, содержащихся в слюне. Из ротовой полости пища попадает в глотку, а по пищеводу — в желудок. За желудком следует тонкий кишечник, начальный отдел которого, как и у всех позвоночных, называется двенадцатиперстной кишкой. В нее открываются протоки печени и поджелудочной железы. На границе тонкого и толстого кишечника находится небольшая слепая кишка, где обитают симбиотические бактерии. С помощью выделяемых ими ферментов здесь переваривается растительная клетчатка. Поэтому у растительноядных млекопитающих (например, у зайцеобразных и многих грызунов) этот отдел кишечника развит гораздо лучше, чем у видов, питающихся белковой пищей (хищных). В толстом кишечнике всасывается вода и формируются каловые массы. Продолжением толстой кишки является прямая кишка. У плацентарных и сумчатых млекопитающих она заканчивается анальным отверстием, а у однопроходных конечный отдел прямой кишки преобразуется в клоаку.

Дыхательная система начинается ноздрями, через которые воздух попадает сначала в носовую полость, имеющую сложное строение, а затем в гортань. В носовой полости воздух нагревается, увлажняется и очищается от различных твердых примесей. Благодаря развитию твердого и мягкого неба воздухоносные пути полностью отделены от ротовой полости, и воздух беспрепятственно поступает в организм. Во время прохождения пищи в пищевод отверстие гортани закрывается расположенным над ним хрящевым надгортанником. За гортанью начинается трахея, стенки которой снабжены хрящевыми полукольцами, не дающими стенкам трахеи спадаться. Трахея разделяется на два бронха, которые, войдя в легкие, многократно ветвятся. Концевые участки бронхов называются бронхиолами. Они ведут в полость легочных пузырьков (альвеол), тонкие стенки которых густо оплетены кровеносными капиллярами. Здесь происходит газообмен между находящимся в легких воздухом и кровью. Общая поверхность альвеол очень велика. Легкие одеты плеврой, которая соприкасается с плеврой, выстилающей грудную клетку изнутри. Между обоими листками плевры воздуха нет, поэтому при расширении грудной клетки легкие, давление воздуха внутри которых равно атмосферному, расширяются. При сужении грудной клетки легкие сжимаются. Изменение объема грудной клетки осуществляется мышцами. Характерная особенность дыхательной системы млекопитающих — наличие диафрагмы — мышцы, разделяющей полость тела на грудную и брюшную. Диафрагма участвует в дыхании: на вдохе при ее сокращении (вместе с сокращением межреберных мышц) увеличивается объем грудной полости и в легкие засасывается воздух. При расслаблении этих мышц происходит пассивный выдох.

Кровеносная система состоит из двух кругов кровообращения — большого и малого. Сердце четырехкамерное, благодаря чему венозный и артериальный токи крови полностью разделены. Поэтому все части тела получают богатую кислородом кровь. Малый круг кровообращения представлен системой легочных артерий и вен и устроен принципиально так же, как у всех наземных позвоночных. У млекопитающих, в отличие от птиц, сохраняется только левая дуга аорты. Она берет начало от левого желудочка и относится к большому кругу кровообращения.

Выделительная система представлена парными почками. Строение почек усложнилось по сравнению с другими наземными позвоночными: увеличилось количество клубочков, почечные канальцы значительно удлинились, поверхность соприкосновения их с кровеносными сосудами сильно возросла. От почек отходят мочеточники, по которым моча попадает в мочевой пузырь. От него начинается мочеиспускательный канал, открывающийся у плацентарных млекопитающих наружу самостоятельным отверстием.

Органы размножения. Семенники у большинства млекопитающих находятся в особом мешочке — мошонке. В них развиваются сперматозоиды; созревая, они попадают в семяпровод, открывающийся в мочеиспускательный канал. Мочеиспускательный канал проходит в совокупительный орган и открывается в его основании отверстием. Таким образом, у самцов мочеиспускательный канал служит для выведения мочи и половых продуктов. У самок половая система образована парными яичниками и яйцеводами. Яичники лежат в брюшной полости недалеко от воронок яйцеводов. Расширенные задние отделы яйцеводов, сливаясь, образуют матку, открывающуюся во влагалище. Оплодотворение у млекопитающих внутреннее; в половые пути самки сперматозоиды вводятся с помощью полового члена. Оплодотворение происходит в верхней части яйцевода, после чего яйцеклетка попадает в матку, где развивается зародыш. Наружная оболочка зародыша срастается со слизистой оболочкой матки, и образуется плацента (детское место). Плацента характерна только для плацентарных млекопитающих. Через плаценту осуществляется питание и дыхание зародыша. В плаценте сосуды оболочки зародыша тесно переплетаются с сосудами матки, но не переходят одни в другие. Зародыш окружен амнионом (одна из зародышевых оболочек), который заполнен жидкостью. Благодаря этому зародыш предохранен от вредных последствий сотрясений, которые испытывает организм матери при беге, прыжках и т. д.

После периода беременности (развития зародыша внутри организма матери), продолжительность которого у разных видов млекопитающих неодинакова, на свет появляются детеныши. Количество их у разных представителей класса сильно варьируется; они могут быть как абсолютно беспомощными (у многих грызунов, хищных, приматов), так и вполне развитыми (у копытных). Детеныши всех млекопитающих в течение некоторого времени питаются материнским молоком, вырабатываемым млечными железами самок. У большинства млекопитающих млечные железы открываются на сосках. Число сосков различно и зависит от возможного количества детенышей в помете.

Отличительный признак строения центральной нервной системы млекопитающих — развитие крупных полушарий переднего отдела головного мозга, покрытых складчатой корой. Полушария настолько велики, что прикрывают промежуточный мозг и часть среднего мозга. В коре сосредоточены центры, воспринимающие зрительные, слуховые, осязательные и другие раздражения, а также двигательные и ассоциативные центры. Кора служит центром сбора информации, поступающей от всех органов чувств; в ней также формируются условные рефлексы. В среднем мозге имеются передние бугры, отвечающие за первичную обработку зрительной информации, и задние бугры — центры слуха. У млекопитающих хорошо развит мозжечок, также имеющий много извилин. Этот отдел головного мозга отвечает за поддержание равновесия и координацию движений. Продолговатый мозг связывает головной мозг со спинным мозгом.

Ведущие органы чувств млекопитающих — органы обоняния, осязания и слуха; значение органов зрения в жизни млекопитающих значительно меньше, чем в жизни птиц. Орган зрения (глаз) имеет практически такое же строение, как орган зрения всех наземных позвоночных. Хрусталик имеет вид двояковыпуклой линзы, аккомодация осуществляется за счет изменения его кривизны. Глаза снабжены подвижными веками с ресницами; во внутреннем углу глаза имеется рудиментарная мигательная перепонка. Орган слуха образован наружным, средним и внутренним ухом. Наружное ухо представлено ушной раковиной, необходимой животному для определения положения источника звука, и наружным слуховым проходом. Наружный слуховой проход отделен от среднего уха барабанной перепонкой. В среднем ухе расположены три слуховые косточки — молоточек, наковальня и стремечко, передающие колебания барабанной перепонки во внутреннее ухо. Звук воспринимается клетками улитки, которая имеет вид спиральной перепончатой трубки и лежит во внутреннем ухе. Органы равновесия очень хорошо развиты. Млекопитающие совершают быстрые, сложные движения, поэтому восприятие любых изменений положения тела в пространстве для них исключительно важно.

Считается, что предками млекопитающих были звероподобные рептилии, появившиеся в верхнем карбоне. По некоторым признакам они были близки к современным млекопитающим. Так, зубы у них располагались в ячейках, имели корни и дифференцировались на резцы, клыки и коренные; головной мозг был сильно увеличен; конечности находились под туловищем, а не по бокам от него, как у пресмыкающихся. Непосредственными предками современных млекопитающих стали представители небольшой ветви этих рептилий — мелкие животные, приспособившиеся к ночному образу жизни в зарослях растительности. Обитание в таких условиях привело к прогрессивному развитию органов обоняния, осязания и слуха. После того как большая часть древних рептилий вымерла в меловом периоде, млекопитающие заняли господствующее положение, освоив практически все среды обитания: воздушную (летучие мыши, крыланы), водную (китообразные, ластоногие) и наземную (большая часть остальных млекопитающих). Расцвет млекопитающих приходится на кайнозойскую эру. В конце третичного периода кайнозойской эры существовало уже много отрядов современных млекопитающих.

Из современных млекопитающих наиболее близки к предковым формам представители подкласса Первозвери (клоачные, или однопроходные). К этому подклассу относятся утконос, ехидна и проехидна, обитающие в Австралии, Тасмании и Новой Зеландии. Все эти животные яйцекладущие. Ехидна и проехидна вынашивают яйца в сумке. Утконос ведет водный образ жизни, а яйца высиживает в норах. Вылупившиеся детеныши питаются молоком, которое слизывают с голого участка кожи на брюхе матери. Сосков нет. Челюсти однопроходных преобразованы в клюв. У ехидны клюв длинный и относительно тонкий, а у утконоса — широкий, похож на утиный.

К подклассу Сумчатые относят около 270 видов животных, обитающих в Австралии, Новой Гвинее, Тасмании и Южной Америке. Для животных этого подкласса характерно рождение у них очень мелких недоразвитых детенышей. Самки донашивают их в специальных сумках на брюхе, внутри которых находятся соски. На начальных стадиях развития детеныши плотно присасываются к соскам, и молоко впрыскивается им в рот при сокращении специальной мускулатуры молочной железы.

Большинство видов современных млекопитающих относится к подклассу Плацентарные. Отличительная черта этой группы — образование плаценты. К подклассу Плацентарные принадлежат 17 отрядов млекопитающих. Наиболее известны и многочисленны по количеству входящих в них видов отряды: насекомоядных (кроты, ежи, землеройки, выхухоли), рукокрылых (крыланы и летучие мыши), грызунов (мыши, крысы, полевки, белки, бурундуки, сурки), зайцеобразных (зайцы, кролики, пищухи), хищных (львы, тигры, медведи, волки, собаки, хорьки, выдры), ластоногих (моржи, тюлени, морские котики), китообразных (дельфины, киты, кашалоты), парнокопытных (коровы, свиньи, бараны, олени, зубры), непарнокопытных (лошади, куланы, ослы, носороги) и приматов (лемуры, мартышки, павианы, макаки, гориллы, человек).