Строение животных. Клеточные слои. Наружный и внутренний скелет

Все животные, начиная от микроскопических амеб и кончая огромным слоном, наделены сходными потребностями: они должны получать пищу и кислород, избавляться от ненужных продуктов обмена веществ, размножаться, передвигаться и соответствующим образом реагировать на внешние условия. У одноклеточной амебы многие из этих задач решаются очень просто: кислород, например, поступает благодаря диффузии.

Клеточные слои. Усложнение организации животных достигалось в ходе эволюции за счет усовершенствования их плана строения, что способствовало лучшему осуществлению основных жизненных процессов. Первым важным эволюционным скачком от простейших было появление кишечнополостных - актиний и родственных им организмов. У этих многоклеточных животных тело представляет собой простой мешок, ограниченный двумя слоями клеток, или зародышевыми листками: наружным – эктодермой - и внутренним - энтодермой. Развитие остальных органов началось лишь тогда, когда появился третий клеточный слой - мезодерма, лежащая между эктодермой и энтодермой. Из мезодермы развиваются мышцы, органы размножения и выделительная система.

Эктодерма образует нервную ткань, с помощью которой происходит обмен информацией между различными частями тела. «Голова» с нервными узлами, или ганглиями, и «глаза» впервые появляются у таких примитивных организмов, как планарии (тип плоских червей).

Построение тела из трех зародышевых листков оказалось очень перспективным с точки зрения эволюционного развития, и этот принцип встречается во всех остальных группах животных. Схематично тело животного можно представить в виде трубки, и у всякого животного, начиная с актиний, пищеварение происходит во внутренней (кишечной) полости этой трубки, выстланной энтодермой.

В состав кишечной трубки входят и мышечные волокна, преобразованные из клеток мезодермы. Назначение этих мышц - продвигать пищу по кишечному тракту. У плоских червей этот процесс сопровождается волнами сокращений, проходящими по всему телу. Такая система достаточно несовершенна, и эволюционный прогресс на ее основе был весьма ограничен, пока не возникла специальная полость (целом), заполненная жидкостью и отделяющая кишечную трубку от стенок тела.

На поперечных срезах тела разных животных видно, как усложняется их строение. 2- слойное тело кишечнополостных [А] и 3 - слойное тело плоских червей [Б]- простые трубки. Целом высших животных [Г] отличается от псевдоцелома круглых червей [В] наличием собственной выстилки

Первыми животными, обладающими целомом, были кольчатые черви (дождевые черви и родственные им формы). На их поперечных срезах легко виден целом. У высших животных целом обнаружить не просто, поскольку он заполнен различными железами и другими органами.

Сегментация тела. Самая замечательная черта анатомии кольчатых червей-деление тела на сегменты [1].

За исключением головы и хвоста, все сегменты тела кольчатых червей, например, таких, как Nereis, устроены одинаково. По бокам каждого сегмента располагаются «конечности» - параподии [1], которые используются как весла при плавании. В каждом сегменте помещается пара выделительных органов [2]. Центральное положение занимает брюшная нервная цепочка [3], образующая в каждом сегменте скопление нервных клеток-метамерные ганглии [4]. От них отходят боковые нервы [5]. Нервная система осуществляет коммуникативные функции в организме. Кровеносная система поставляет кислород ко всем клеткам тела

Исследование их внутреннего строения показывает, что все сегменты очень похожи один на другой, за исключением сегментов «головы» [6], где заметна концентрация нервной ткани, и сегментов хвостового отдела.

Нервная цепочка , дождевого червя усложнена на головном конце, где образует нервные узлы [1]. Они координируют реакции животного при таких сложных действиях, как, например, поиск пищи, рытье или спаривание. В покровах дождевого червя находятся рецепторы, реагирующие на свет, изменения температуры, химические воздействия и прикосновения

Основное преимущество, которое дает кольчатым червям сегментация тела, - это облегчение передвижения. Однако у других беспозвоночных различные сегменты тела специализировались для выполнения разнообразных функций. Особенно наглядно это проявляется у членистоногих [2] - группы, к которой в числе прочих относятся и насекомые. У этих животных сегменты тела снабжены членистыми придатками; одни из них превратились в конечности, другие - в части ротового аппарата. Что касается внутреннего строения, то половые органы, сердце, служащее для нагнетания крови в кровеносные сосуды, и другие органы нередко помещаются в отдельных сегментах тела. Есть у этих животных и голова с относительно простым мозгом, а также (у большинства) крупные сложные глаза.

Принадлежа к разным эволюционным ветвям, человек и рак обладают тем не менее анатомически сходными системами, обеспечивающими кровообращение, пищеварение и другие функции в организме. Но если у рака жесткий скелет покрывает тело снаружи, человек и другие позвоночные имеют внутренний скелет, к которому и прикрепляются мышцы. Сегменты рака обнаруживают некоторую специализацию

Наружный и внутренний скелет. Небольшие мягкотелые животные, вроде червей, не нуждаются в специальной опорной системе и потому лишены твердого скелета. Но у членистоногих развился наружный скелет, который служит одновременно и для защиты, и для прикрепления мышц. Однако такая организация рождает свои проблемы, поскольку животное в этом случае не может расти без периодического сбрасывания скелета (без линьки). Лишь с формированием внутреннего скелета животные смогли сделать еще один эволюционный скачок вперед. Внутренний скелет примитивных хордовых представлен нотохордом - функциональным предшественником позвоночника.

Как и у кольчатых червей, тело хордовых поделено на хорошо обозначенные сегменты, что связано с развитием внутреннего скелета, поскольку каждый сегмент несет пучки мышц (миотомы), соединенных с соответствующим участком хорды (или позвоночника); их поочередное сокращение помогает животному плыть.

От этого плана строения уже совсем недалеко до анатомии рыбы. Как и у других позвоночных животных [3, 4], тело рыбы можно разделить на головной, туловищный и хвостовой отделы (последний начинается за анальным отверстием). У рыб сердце разделяется на камеры, а кровеносные сосуды-на вены, артерии и капилляры. Кислород рыбы получают из окружающей их водной среды с помощью жабр, густо пронизанных кровеносными сосудами.

Рыбы, рептилии, птицы и млекопитающие относятся к позвоночным, и строение их скелета очень сходно. Например, как у рыб [А], так и у ящериц [Б] есть череп [1J, позвоночник [2], ребра [3] и пояса конечностей [4]. Сами конечности ящериц [5], эволюционно развившиеся из плавников рыб [6], имеют типичное 5-палое строение

Различия в скелете птиц [А] и млекопитающих [Б] отражают несходство в их образе жизни. Ряд костей задних конечностей птиц [1], как и позвонки [2J, слились между собой. У млекопитающих, не нуждающихся в облегчении скелета, кости крупные и тяжелые

Важный этап анатомического совершенствования был связан с переходом к наземному существованию, когда животные стали по-настоящему дышать легкими и опираться на укрепленные внутренним скелетом 2 пары пятипалых конечностей, что позволило им приподнять тело над землей. Следующим шагом усовершенствования основного плана строения позвоночных [3, 4, 5] стало приспособление к различным способам существования: появление, например, крыльев у птиц или плаценты у млекопитающих.

Напоминающая трубку пищеварительная система начинается входным отверстием - ртом, ведущим в резервуар и пищеварительную камеру - желудок.

Затем идет тонкий кишечник, где усваивается переваренная пища. С деятельностью кишечника связаны печень и поджелудочная железа. Различия в строении кишечника у разных животных обусловлены пищевой специализацией. Мышечный желудок [1] насекомых имеет «зубчики» для перетирания пищи; мышечный желудок птиц [2]-роговую выстилку. Здесь обычно находятся мелкие камешки, служащие для измельчения пищи. Ректальная железа хрящевых рыб [3] служит для удаления избытка солей. У кролика в увеличенной слепой кишке [4] происходит переваривание клетчатки.