Растения и животные
ПРИЛОЖЕНИЯ
КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА ЖИВЫХ ОРГАНИЗМОВ
ВИРУСЫ — неклеточная форма жизни, занимающая промежуточное положение между живой и неживой природой.
Каждая вирусная частица состоит из ДНК или РНК и оболочки — капсида, в основном белковой природы. По-видимому, вирусы произошли от организмов, утративших клеточное строение, или из генетического материала клеток «хозяев», часть которого приобрела самостоятельность. Особенность вирусов в том, что размножаться они могут только в живых клетках. Вирусная ДНК или РНК встраивается в генетический аппарат клетки «хозяина» и вынуждает клетку синтезировать новые белки для оболочки вируса и новый вирусный генетический материал. Под воздействием встроившегося вируса клетка производит ферменты, которые её же и разрушают, высвобождая порой сотни новых вирусных частиц. Размеры вирусов от 15 до 300 нм.
Вирусы были открыты в 1892 г. русским учёным Д. И. Ивановским. Большинство вирусов — причина опасных болезней человека, среди которых оспа, корь, бешенство, полиомиелит, грипп, ОРЗ, рак и СПИД. Вирусы могут поражать не только животных, но и растения и бактериальные организмы. Вирусы, поражающие растения, называют фитовирусами, они проникают в растения лишь в местах механических повреждений, причём их переносчиками чаще всего являются насекомые (тля) или клещи. Среди вирусных заболеваний растений известны такие, как табачная мозаика, карликовая кустистость томатов, бронзовость плодов, штрихи или пятнистость на околоцветниках тюльпанов. Не всегда поражение растения вирусами приводит к его гибели, хотя урожайность заболевших растений снижается. Бороться с фитовйрусами можно, один из способов — выведение безвирусных растений путём выращивания меристем кусочков образовательной ткани на питательных средах.
Вирусы, поражающие бактерии, называют бактериофагами. Фаг прикрепляется к клеточной стенке бактерии и вводит в бактериальную клетку свой генетический материал, при этом оболочка фага, имеющая форму иксаэд-рической головки, остаётся снаружи бактериальной клетки, прикрепляясь к ней «хвостом», в котором различают полый стержень и пластинку с шипами и нитями, от которой зависят особенности прикрепления бактериофага. Оболочка вируса действует как шприц, впрыскивая генетический материал вируса в клетку. Впервые бактериофаги были описаны Ф. Туортом в 1915 г.
Многие болезни, вызываемые вирусами, сегодня успешно лечат. Ещё в XVIII в. Э. Дженнер установил, что фермеры, переболевшие коровьей оспой, не заражаются опасной чёрной оспой. Благодаря этому наблюдению была предложена методика прививок. Позднее прививки стали самым обыденным делом, это привело к тому, что оспа на Земле исчезла. К сожалению, не всегда прививка является действенной: пока еще не научились лечить СПИД и ряд онкологических заболеваний, имеющих вирусную природу.
Все вирусы условно делят на простые (описанные выше) и сложные, которые, помимо белков капсида и нуклеиновой кислоты, могут содержать липопротеидную мембрану, углеводы и неструктурные белки — ферменты. Длина некоторых сложных вирусов достигает 2000 нм.
Вирусы существуют в двух формах: покоящейся (внеклеточной) и репродуцирующейся (внутриклеточной). Практически все вирусы можно рассмотреть только в электронный микроскоп.
БАКТЕРИИ — прокариотические клетки разнообразной формы (шара, палочки, спирали и т. д.), в которых генетический материал не отделён от цитоплазмы ядерной мембраной, зато имеется клеточная стенка из углевода — муреина. Клетки либо одиночные, либо образуют небольшие группы, объединённые в короткие нити.
Бактерии относятся к гетеротрофным, хемосинтезирующим или фотосинтезирующим организмам, некоторые способны к фиксации азота. В обиходе бактерии часто называют микробами. Бактерии — мельчайшие живые организмы, появились на планете около 3,5 млрд лет тому назад и за 2 млрд лет сформировали биосферу, сходную с современной (с появлением цианобактерий в воздухе начал накапливаться молекулярный кислород, что создавало условия для эволюции аэробов).
Впервые бактерии заметил в конце XVII в. голландский натуралист А. ван Левенгук в простейший микроскоп — лупу из одной крошечной каплевидной линзы. Размеры бактериальных клеток составляют от 0,5 до 5 мкм. Некоторые бактерии имеют жгутики, обеспечивающие им передвижение, другие способны двигаться, изменяя форму клетки, например змеевидно ползая по твёрдой поверхности.
Размножаются прокариоты простым делением клетки, иногда почкованием. В благоприятных условиях бактерии растут очень быстро, иногда, как кишечная палочка, за 20 мин удваивая численность. В неблагоприятных условиях бактерии образуют споры, покрываясь плотной оболочкой, — своеобразные покоящиеся стадии. В виде спор бактерии способны переносить резкие температурные колебания и сохранять жизнеспособность в течение десятков лет.
Среди бактерий встречаются отдельные виды, живущие в бескислородной среде, — их называют бактериями анаэробами. Различают анаэробов облигатных, для них кислород является смертельным ядом, и факультативных, которые могут жить как в бескислородной, так и в богатой кислородом среде.
Бактерии могут быть подразделены на полезных для других организмов и вредных — последних больше. Среди полезных, например, молочнокислые бактерии, способные превращать молоко в простоквашу, кефир или кумыс. Они же способствуют образованию кислого теста, сыра, квашеной капусты, силоса. Многие бактерии выполняют функцию редуцентов в биогеоценозах, перерабатывая отмершую органику в минеральные вещества.
Бактерии-паразиты вызывают болезни. Широко распространена в природе дизентерийная палочка, которая, размножаясь в кишечнике, вызывает его расстройство — «кровавый понос». Известна дифтерийная палочка — бактерия, поражающая дыхательные пути, вследствие чего человек тяжело заболевает. Бактерии способны вызывать пневмонию (пневмококки) и туберкулёз (палочка Коха). С давних времён человечеству известна такая болезнь, как чума, вызываемая чумной палочкой (кстати, чумой болеют грызуны, а людям её переносят блохи). Тиф, холера, гангрена, сифилис, столбняк, сальмонеллёз и ботулизм тоже имеют бактериальную природу. Бороться с вредными бактериями люди научились только в XIX в. Сегодня существует два основных пути лечения и предупреждения болезней: первый — прививки и вакцины, активизирующие защитные силы организма, и второй — антибиотики — вещества, выделяемые грибами и некоторыми почвенными бактериями, способные подавлять рост и размножение вредных бактерий — возбудителей инфекционных заболеваний.
ГРИБЫ — низшие эукариоты (т.е. имеют оформленное ядро и ядерную ДНК). На сегодняшний день насчитывают около 100 тыс. видов грибов. Грибы выделяются в самостоятельное царство, представители которого отличаются как от животных, так и от растений.
Главным отличием от растений считается отсутствие в грибах хлорофилла, главным отличием от животных организмов — неподвижный образ жизни. По способу питания все грибы являются гетеротрофными организмами. Они не способны самостоятельно образовывать органические вещества из неорганических путём фотосинтеза или хемосинтеза и нуждаются в готовом органическом веществе, которое получают в виде остатков растительного или животного происхождения. Грибы могут также использовать живые ткани и содержимое живых организмов, т.е. могут быть паразитами или симбионтами. К особенностям строения грибов относятся: наличие плотной клеточной стенки; способность к неограниченному росту вегетативного тела гриба — мицелия (грибницы), состоящего из разветвлённых нитей — гиф. Большинство грибов образуют плодовые тела или другие органы споро-ношения, которые выступают на поверхность субстрата в виде колосков, коробочек или шляпок на ножках, состоящих из плотно сплетённых гифов. Мицелий грибов может быть неклеточным, лишённым поперечных перегородок, или клеточным (септированным), т. е. разделённым на отдельные клетки поперечными перегородками.
Грибы размножаются вегетативным, бесполым или половым путём. Вегетативное размножение может осуществляться обрывками гиф, обособляющимися и дающими начало новому мицелию. Бесполое размножение происходит при помощи спор, размещающихся либо внутри мицелия в спорангиях (особых вместилищах), либо на поверхности в специализированных клетках — конидиеносцах. Споры могут быть неподвижными, одетыми оболочкой, и подвижными, со жгутиком, облегчающим их передвижение (зооспоры). Формы полового процесса у грибов весьма разнообразны. При половом размножении происходит слияние половых клеток — гамет, образующихся в специальных органах — гаметангиях. Когда сливаются равные по величине гаметы, принято говорить об изогамии; при слиянии разных по величине гамет — о гетерогамии; в случае, когда неподвижная клетка (яйцеклетка) сливается с подвижной (сперматозоидом), говорят об оогамии. У грибов могут также сливаться гаметангии, не дифференцированные на гаметы, и обычные вегетативные клетки мицелия. У некоторых грибов (дрожжи) известен ещё один способ вегетативного размножения — почкование.
В систематике грибов существует подразделение на несколько классов (на основании типов полового процесса, развития спор, характера жгутиков и т. д.).
В класс НИЗШИХ ГРИБОВ входит около тысячи видов с нечленистым мицелием. Среди низших грибов известны: мукор — белая плесень на конском навозе и пищевых продуктах; фитофтора — один из опасных паразитов томатов и картофеля; синхитриум — возбудитель рака картофеля; ольпидий капустный, или «чёрная ножка», поражающий рассаду капусты.
Следующий класс — класс ВЫСШИХ ГРИБОВ, или АСКОМИЦЕТОВ, иначе их называют Сумчатыми грибами, поскольку половой процесс у его представителей осуществляется в особом органе — иске, внешне похожем на мешок или сумку. В классе насчитывают около 25 тыс. видов, среди них возбудители мучнистой росы у многих растений; спорынья (паразит ржи и других злаков); род Пенициллум (зелёная плесень); сморчки и строчки (съедобные грибы).
Ещё один класс — БАЗИДИОМИЦЕТЫ, включает более 30 тыс. видов грибов, образующих плодовые тела, в которых в особых крупных клетках базидиях созревают споры. Базидиомицеты подразделяются на пластинчатые (шампиньоны, сыроежки, грузди, рыжики) и трубчатые (маслята, белые, подберёзовики) грибы. Дождевики, трутовики, бледная поганка, мухомор, головнёвые и ржавчинные грибы, вуаленоска, решеточник и многие другие, не только из умеренного климатического пояса, но и из тропиков, также относятся к этому классу.
В класс НЕСОВЕРШЁННЫХ ГРИБОВ объединяют высшие грибы с многочленистым мицелием, у которых отсутствует половой процесс и которые не образуют ни аск, ни базидий. Многие из этих грибов обитают в почве и способны синтезировать антибиотики, другие являются опасными паразитами растений, например, грибы из рода Ботритис вызывают серую гниль плодов земляники. Сюда же относят и гриб Гиббереллу, вырабатывающий гормон роста — гиббереллйн, при воздействии которым на черенки или семена культурных растений в сельском хозяйстве добиваются их очень быстрого укоренения или прорастания.
Класс СЛИЗЕВИКОВ, или МИКСОМИЦЕТОВ, содержит грибы, напоминающие разноцветные лепёшки слизи, способные менять форму и переползать с места на место. Среди представителей этого класса распространены чаще грибы-редуценты, разлагающие мёртвые органические вещества, но имеются и паразиты, например, гриб плаз-модиофора — возбудитель килы капусты и гриб спонго-спора — возбудитель парши картофеля.
Роль грибов в природе огромна, поскольку они участвуют в круговороте веществ в биосфере (в основном в качестве редуцентов). Грибы симбионты снабжают через корни высшие растения минеральными веществами, витаминами и гормонами, образуя микоризу. Очень много в природе съедобных грибов, некоторые грибы человек научился выращивать в культуре (шампиньоны, вешенка). Чрезвычайно важны дрожжевые грибки, без которых невозможно приготовление хлеба, кваса, вина и пива. Даже лимонную кислоту получают из плесневого грибка аспер-гилла, растущего на отходах от переработки сахарной свёклы. Грибы являются источниками ценных лекарственных препаратов: антибиотиков, витамина В12, гидрокортизона и др. И в то же время среди грибов много паразитов животных и растений, некоторые из них наносят вред человеку, вызывая стригущий лишай и дерматиты.
Латинское название грибов «микота» было получено от греческого названия шампиньонов — «микос». Сегодня наука, занимающаяся изучением грибов, носит название микология. В русском языке грибы до XVI в. назывались «губы». Человеку грибы известны с незапамятных времён, издавна они употреблялись в пищу, многие грибы использовались в ритуальных обрядах (например, те, которые способны вызывать галлюцинации). Изображения грибов найдены на стенах храмов майя, среди наскальных изображений, сделанных древним человеком на Чукотке. Первая попытка классификации грибов была сделана Плинием Старшим (I в. н. э.) в труде «Естественная история» — он разделил их на две группы: съедобные и несъедобные. Карл Линней в «Системе природы» в 1735 г. описал 95 видов грибов. Долгое время грибы включали в царство Растений, но скрупулёзное изучение позволило в конце XX в. выделить их в самостоятельное царство. Очень много для этого сделали зарубежные микологи: братья Тюлянь, Антон де Бари, П. А. Саккардо; русские учёные: М. С. Воронин, С. Г. Навашин, А. А. Ячевский, Л. И. Курсанов и др.
ЛИШАЙНИКИ — своеобразная группа организмов, представленная двумя компонентами: автотрофным фикобионтом (водорослью) и гетеротрофным микобибитом (грибом). Отношения между парой организмов строятся по типу симбиоза (взаимовыгодного сожительства с некоторыми элементами паразитирования одного из симбионтов) или в виде мутуалистических отношений (взаимовыгодного сожительства без элементов паразитирования).
Различают лишайники трёх типов: НАКИПНЫЕ, или КОРКОВЫЕ (в виде плёнки, часто окрашенной, на камнях, стенах зданий и т. д.); ЛИСТОВАТЫЕ (в виде пластинок, приросших к поверхности субстрата) и КУСТИСТЫЕ, выглядящие как маленькие кустики, растущие на поверхности земли или ведущие эпифитный образ жизни (например, олений мох). Лишайники в основном доминируют в растительном покрове тундры, хотя встречаются практически везде: от льдин Антарктиды до влажных тропиков Индонезии. Дело в том, что тело лишайника — слоевище использует субстрат только как основу для прикрепления. Растут лишайники очень медленно, некоторые из них за год прирастают не более чем на 1 мм. Расхожее мнение о том, что лишайники не боятся ничего, кроме загрязнения воздуха, не лишено оснований. Однако оказывается, что для некоторых лишайников, например ряда видов кладонии, даже антропогенные загрязнения не помеха для роста. Кладония способна расти на почвах, содержащих огромное количество тяжёлых металлов, практически в радиусе 1 км от медеплавильного завода. Итак, слоевище лишайника состоит из плотно сплетённых гиф грибов из класса аскомицетов, или базидиомицетов, и одноклеточных водорослей из отделов зелёных или сине-зелёных, размещённых между грибными гифами. Благодаря наличию водорослей в своём теле, лишайник не нуждается в чужеродных органических веществах, он способен синтезировать их сам, именно поэтому лишайники могут расти практически где угодно. Функциями грибов в лишайнике являются защита водорослей от механических повреждений и высыхания и снабжение водорослей неорганическими соединениями.
У лишайников существует три типа размножения: вегетативное, бесполое и половое. Наиболее часто наблюдается вегетативное размножение, основанное на способности лишайника к регенерации из отдельных участков его слоевища. Оно осуществляется путём фрагментации сло-евища или с помощью специальных образований — соредий. Соредии — мельчайшие образования, состоящие из одной или нескольких клеток водоросли и окружённые грибными гифами. Каждый из компонентов лишайника может размножаться также характерными для грибов или водорослей способами. Лишайники участвуют в круговороте жизни на нашей планете, они выделяют на субстрат, к которому прикрепляются, кислоты, частично его разрушающие, благодаря чему возникают предпосылки для образования почвенного слоя, на котором в дальнейшем поселяются и другие организмы. Из слоевищ лишайников получают эфирные масла, используемые в парфюмерии и медицине, а также красители для тканей. Лишайники — основной корм для северных оленей (олений мох — ягель). Среди лишайников почти нет ядовитых видов, хотя некоторое ядовитое действие на животных может оказывать поедаемая ими ксантория. Многие лишайники продуцируют антибиотические вещества. Некоторые лишайники могут даже употребляться в пищу человеком, например, в пустынях Среднего Востока съедобной считается аспи-цилия, иначе называемая лишайниковой манной. В рационе японцев присутствуют блюда из умбиликарии съедобной. По особенностям строения слоевищ лишайники подразделяют на классы, а по отношению к субстратам и факторам окружающей среды их подразделяют на несколько экологических групп, например, эпифитные лишайники, растущие на стволах и ветках деревьев и кустарников, включают накипные, кустистые и листоватые формы. Не все принципы жизнедеятельности лишайников сегодня понятны учёным — отсюда проистекает некоторая путаница в таксономическом положении лишайников в системе органического мира. До последнего времени лишайники на правах отдела включали в царство растений, хотя некоторые специалисты склонны рассматривать лишайники как самостоятельное царство. Наука, изучающая лишайники, называется лихенологией.
РАСТЕНИЯ — эукариотические организмы, способные синтезировать органические соединения СО2 и Н2О с выделением кислорода, используя энергию солнечных лучей, т. е. осуществляя фотосинтез; состоящие из клеток с плотными оболочками, как правило из целлюлозы; ведущие в основном неподвижный образ жизни (рис. 56). Растения образуют самостоятельное царство и подразделяются на высшие (300—350 тыс. видов) и низшие (около 150 тыс. видов).
Наука, занимающаяся изучением растений, называется ботаника. Первые датируемые сведения о растениях содержатся в древних рукописях Востока. Начало ботанике как науке положили древние греки. Изучением растений занимался Аристотель, но «отцом ботаники» по праву считают его ученика Теофраста (370—285 гг. до н. э.). В двух своих трудах — «История растений» и «О причинах растений» — он заложил основы классификации растений и описал известные на тот период времени древесные, травянистые, кустарниковые и кустарничковые растения.
Царство растений очень неоднородно, среди его представителей есть настоящие гиганты (эвкалипты имеют до 120 м высоты) и карлики (например, цветковое растение вольфия бесчерешковая, размеры побега которой измеряются в миллиметрах). К высшим относятся все растения, цветковые и нецветковые, имеющие корни и побеги. Как правило, высшие растения произрастают на суше, хотя встречаются и водные: кувшинка, элодея, лотос. Высшие растения подразделяются на отделы: цветковые (покрытосеменные), голосеменные, папоротники, хвощи, плауны, мохообразные.
Тело высших растений расчленено на органы, например, у цветковых растений есть корни, побеги, цветки и плоды с семенами. Побег, в свою очередь, состоит из стебля и листьев. Побег осуществляет функцию фотосинтеза и проведения минеральных и органических веществ, а корень прикрепляет растение к почве и извлекает из неё минеральные вещества, растворённые в воде. Корни и побеги называют вегетативными органами, кроме питания они ещё выполняют функцию дыхания. Цветки, плоды и семена ПОКРЫТОСЕМЕННЫХ РАСТЕНИЙ — органы размножения, иначе их называют репродуктивными, или генеративными, органами, благодаря им происходит семенное размножение и расселение растений. Следует отметить, что размножение цветковых растений может осуществляться и вегетативными органами: ползучими побегами, столонами, корневищами, клубнями, луковицами, листьями, корневыми отпрысками. Цветковые (покрытосеменные) растения представлены различными жизненными формами: деревьями, кустарниками, кустарничками, травами и лианами. Большинство растений — многолетники, травы же могут быть как многолетними, так однолетними и двулетними. По особенностям в строении семян цветковые растения делят на два класса: однодольные (лук, пшеница) и двудольные (фасоль, горох). По особенностям в строении цветков покрытосеменные растения подразделяются на семейства: розоцветные, бобовые, сложноцветные, крестоцветные, паслёновые, злаковые, лилейные и т. д. В цикле развития у цветковых растений доминирует спорофит (само растение, включающее корень и побег), гаметофит представлен пыльцевой трубкой со спермиями (мужской) и восьмиядерным зародышевым мешком, образующимся в семяпочке (женский). Размножаются цветковые растения по принципу двойного оплодотворения, открытого С. Г. Павашиным в 1898 г. у лилейных. Предковые формы цветковых растений были тесно связаны с семенными папоротниками. На сегодняшний день покрытосеменных насчитывают около 250 тыс. видов. Хозяйственное значение покрытосеменных огромно: среди них много пищевых растений (пшеница, рожь, картофель, томаты, кукуруза, сахарный тростник и т. д.); кормовых (мятлик, овсяница); лекарственных (валериана, родиола, подорожник); технических (подсолнечник, соя, лён, конопля); декоративных (пион, гладиолус, ирис) и т. д.
ГОЛОСЕМЕННЫЕ РАСТЕНИЯ имеют незащищённые семяпочки, расположенные открыто на семенной чешуе шишки (у них нет настоящего цветка и плода, как у цветковых). В цикле развития преобладает спорофит. Среди голосеменных больше вечнозелёных деревьев (ель, сосна, кипарис, туя), реже встречаются листопадные деревья (лиственница), кустарники (можжевельник) и лианы (эфедра). Форма листовых пластин у голосеменных различна: от пластинчатой (гинкго, саговник) до игловидной (сосна). Голосеменных на Земле около 600 видов, произошли они в девоне от примитивных разноспоровых и древовидных папоротниковидных. В систематике растений голосеменные подразделяются на четыре класса: хвойные, саговниковые, гнетовые и гинкговые. Хвойные составляют большинство и доминируют в растительном покрове в умеренном климатическом поясе. Размножаются голосеменные с помощью ветра благодаря наличию воздушных мешков у пыльцы из мужских шишек. Спермий переносится на семязачаток (опыление), пыльцевая трубка прорастает к семяпочке, и весной следующего года осуществляется оплодотворение (яйцеклетка сливается со спермием); из образовавшейся зиготы развивается зародыш, а к осени следующего года формируется семя, после чего в конце зимы чешуйки шишки раскрываются и к концу второго года семена высыпаются наружу. Использование голосеменных чрезвычайно широко. Их семена содержат много масла и употребляются в пищу; древесина находит применение в качестве сырья для целлюлозобумажной и мебельной промышленности; из коры получают дубильные вещества, а при сухой перегонке древесины (ели) вырабатывают смолу, канифоль, скипидар; из сердцевины саговников, содержащей много крахмала, путём технологически несложного процесса можно изготавливать крупу саго. Многие голосеменные являются долгожителями, например, калифорнийские сосны доживают до 4,5 тыс. лет.
В целом роль голосеменных, наряду с покрытосеменными, трудно переоценить, поскольку они пополняют запасы кислорода на нашей планете.
Отдел ПАПОРОТНИКОВИДНЫЕ, или ПАПОРОТНИКИ, объединяет свыше 9 тыс. видов высших споровых растений, произошедших, вероятно, от риниофитов во второй половине палеозойской эры (девон, карбон). Папоротниковидные широко распространены по поверхности Земли, среди них встречаются как древовидные папоротники (в тропиках), так и травянистые многолетники (в умеренных широтах), и даже лианы. Папоротники подразделяются по образу жизни на наземные, наскальные, водные. Много папоротников растёт в лесах умеренного климатического пояса. На Среднем Урале можно встретить такие папоротники, как кочедыжник, щитовник, орляк, многоножку, страусник, гроздовник и др. Спорофит у папоротников представлен крупным многолетним травянистым растением, иногда до полутора метров высотой. Над землей обычно возвышается пучок зелёных листьев — вай, которые спирально располагаются на подземном корневище. Молодые листья свёрнуты в «улитку» и растут довольно медленно. От корневища в почву уходят придаточные корни, прочно закрепляющие растение в субстрате. К августу у папоротников умеренных широт на обратной стороне вай образуются спорангии со спорами, собранные в пучки — сорусы. Спора падает на землю и прорастает с образованием заростка (гаметофита), имеющего вид небольшой сердцевидной зелёной пластинки. На нижней поверхности этой пластинки имеются ризоиды (корнепо-добные выросты, прикрепляющие гаметофит к субстрату) и половые органы: женские (архегонии) и мужские (антеридии). В женских органах созревает по одной неподвижной яйцеклетке, в мужских образуются многожгутиковые сперматозоиды. После оплодотворения (в присутствии воды) формируется зародыш, который со временем превращается во взрослый спорофит. Многие папоротники выращивают в качестве комнатных декоративных растений; но среди них имеется большое количество видов пищевых (орляк); лекарственных (щитовник мужской); технических (водный папоротник азолла в странах тропической Азии используется в качестве азотного удобрения).
Представители отдела ХВОЩЁВЫХ, или КЛИНОЛИСТОВИДНЫХ, распространены всюду, кроме Австралии и Новой Зеландии. Они произрастают на болотах, в лесах, на пашне и представлены многолетними травянистыми растениями. Хвощи имеют членистое, ветвистое корневище с придаточными корнями и надземные побеги, обычно двух видов (вегетативные — зелёные, мутовчато разветвлённые, летние и бурые — неветвящиеся, на верхушке несущие спороносный колосок, весенние). Из спор, развивающихся в спороносных колосках, после их падения на землю вырастают заростки. На заростках, так же как и у папоротниковидных, развиваются половые органы — антеридии и архегонии. После оплодотворения образуется зигота, потом зародыш, и после формируется взрослое растение — спорофит. В далёком прошлом каменноугольные хвощи — каламиты достигали 30 м, сегодня самый большой хвощ достигает 12 м, но не в высоту, а в длину, — это одна из Южноамериканских лиан. В наших широтах встречаются хвощи высотой лишь до 40—60 см: хвощ лесной, полевой, луговой, зимующий, болотный.
Отдел ПЛАУНОВИДНЫХ насчитывает около 400 видов в основном травянистых растений со стелющимися стеблями, мелкими линейно-шиловидными листьями и придаточными корнями. В середине лета на побегах образуются спороносные колоски. В колосках созревают споры, которые, после того как упадут на влажную почву, прорастают в заросток. На заростке формируются антеридии и архегонии, и после оплодотворения, так же как и у хвощей, развивается зародыш, со временем превращающийся во взрослое растение — спорофит. Плауны — лесные растения, изредка встречаются на опушках и по лесным дорогам, иногда вдоль болот. В наших широтах произрастают плауны: годичный, булавовидный, сплющенный. В каменноугольный период, когда возникали мощные слои угля, среди плаунов встречались настоящие гиганты — деревья лепидодендроны и сигиллярии до 30 м высотой. Длина современных плаунов не превышает 3 м, причем высота спороносных колосков, возвышающихся над поверхностью, не более 15—20 см. Плауны весьма декоративны, но в культуре растут плохо, за исключением плауна из рода селагинелла. Споры плаунов используются в медицине.
Отдел МОХООБРАЗНЫХ насчитывает около 25 тыс. видов, как правило наземных, растений. Мхи относятся к высшим растениям; хотя у них нет настоящих корней, имеются корнеподобные выросты — ризоиды, прикрепляющие мхи к поверхности почвы. Побег мохообразных состоит из стебля и небольших полупрозрачных клиновидных листочков. Высота побега обычно не превышает 20 см. В умеренных широтах мхи часто образуют сплошной покров в еловых и смешанных лесах. Встречаются мхи и на болотах, а некоторые из них, например сфагнум, просто доминируют в болотных экосистемах, вытесняя всех остальных конкурентов, за исключением некоторых ягодных кустарничков. В жизненном цикле мха доминирует гаметофит. Мхи в основном двудомные растения. На верхушках женских побегов образуются женские половые органы, похожие на небольшие колбочки, в расширенной части которых созревает яйцеклетка. На мужских побегах формируются небольшие, удлинённые мешочки, в которых созревают сперматозоиды. Мхи растут густыми дернинками, и в дождливую погоду сперматозоиды по воде добираются к яйцеклеткам. В результате оплодотворения образуется зигота, из которой прямо на женском гаметофите развивается коробочка на длинной ножке (спорофит). Коробочка снабжена крышечкой, внутри расположен спорангий со спорами. В сухую погоду, после созревания спор, крышечка отваливается, коробочка наклоняется и споры высыпаются на землю. На влажной земле спора прорастает с образованием тонкой зелёной нити. Нить ветвится, на ней закладываются почки, из которых вырастают новые побеги мха. Мхи — преимущественно многолетние растения. Систематики подразделяют их на три класса: антоцербтовые (распространены в основном в тропиках и субтропиках); печёночники (маршанция) и листостебельные мхи. Последние составляют большинство и подразделяются на два подкласса: сфагновые, или торфяные, мхи и зелёные мхи. Значение мхов огромно. При неполном разложении отмерших остатков сфагновых мхов образуются залежи торфа, который используется в качестве топлива; применяется как удобрение; при сухой перегонке из торфа получают фенолы, парафин, аммиак, путём гидролиза — спирт и другие материалы. Моховидные известны с карбона, их предками считаются риниофиты.
К низшим растениям относятся те представители царства, у которых тело не расчленено на вегетативные органы, а представлено слоевищем (талломом). У низших растений также отсутствует проводящая сосудистая система, а женский половой орган (там, где он есть) почти всегда одноклеточный, в противоположность многоклеточному архегонию высших растений. Подавляющее большинство низших растений — жители воды, хотя некоторые из них могут проживать на суше: на камнях, в пустынях, во льдах. К низшим растениям относятся отделы ВОДОРОСЛЕЙ, среди которых наиболее известны сине-зелёные, эвглёновые, зелёные, красные, бурые, диатомовые, золотистые и т.д. Водоросли могут быть одноклеточными, колониальными и многоклеточными. Размеры их колеблются от нескольких микрон до 60 м. Тело многоклеточных водорослей носит название слоевища, которое довольно часто прикрепляется к субстрату при помощи ризоидов (у некоторых паразитных водорослей ризоиды способны поглощать питательные вещества).
Систематика водорослей разработана ещё недостаточно хорошо. На сегодняшний день выделяют 12 отделов водорослей, хотя Сине-зелёные (прокариоты) часто относят к бактериям, а отдел Эвгленовые водоросли классифицируют в типе Простейших (царство Животные). В морях водоросли располагаются в диапазоне от поверхности до глубины 200 м.
Размножаются водоросли разными способами: одноклеточные — делением клетки; колониальные — распадом колонии; многоклеточные — кусочками разрывающегося слоевища, а также спорами, как грибы: подвижными зооспорами, имеющими жгутики, и неподвижными, разносимыми водой. Некоторые размножаются половым способом. Если сливаются одинаковые по величине половые клетки, говорят об изогамии. Способ оплодотворения, при котором соединяются разные по величине гаметы (половые клетки), называется гетерогамией. В случае, когда неподвижную гамету (яйцеклетку) оплодотворяет подвижная гамета (сперматозоид), имеют в виду оогамию.
Иногда гаметы не образуются, а просто сливается содержимое двух клеток (у многоклеточных водорослей с образованием цитоплазматического мостика); такой процесс называют конъюгацией (соединением), имеется, например, у нитчатой водоросли спирогиры.
Велика роль водорослей в биосфере как первичных продуцентов органического вещества. Не менее они важны и как древнейшие фотосинтезирующие организмы на Земле, создававшие первичную атмосферу. Учёные считают, что от водорослей, ещё в палеозойскую эру вышедших на сушу, произошли наземные растения. Водоросли широко используются в народном хозяйстве, в первую очередь как пищевые растения (ламинария); из водорослей получают соли альгиновой кислоты — альгинаты, которые необходимы при производстве мороженого, фруктовых соков, консервов, пластмасс, лаков и красок; при переработке водорослей получают шестиатомный спирт — маннит, который используют при лечении диабета, для выделки кож и бумаги (когда-то его применяли и при изготовлении взрывчатки); из водорослей добывают агар и каррагены, последние в медицине применяют как ингибиторы, подавляющие рост вируса СПИД; некоторые водоросли используют для извлечения из них йода. Многие водоросли являются важным звеном в биологической очистке сточных вод. Водоросли, живущие в почве, повышают её плодородие. Наука о водорослях называется альгология.
Среди наиболее важных отделов — отдел ЗЕЛЁНЫЕ ВОДОРОСЛИ, представители: одноклеточные водоросли — хламидомонада и хлорелла; колониальные водоросли — вольвокс и пандорина; нитчатые многоклеточные водоросли — спирогира, хара. Основной признак представителей этого отдела отражён в названии — все они содержат те же пигменты, что и высшие растения — хлорофиллы.
Отдел БУРЫХ ВОДОРОСЛЕЙ представлен в основном жителями моря, имеющими слоевища длиной от нескольких сантиметров до 50 м, бурый цвет которых обусловлен пигментами-ксантофиллами. Среди них всем известная бурая водоросль ламинария (морская капуста), макроцистис, фукусы и саргассы (растущие у берегов Америки).
Отдел ДИАТОМОВЫХ ВОДОРОСЛЕЙ представлен большей частью одноклеточными, живущими небольшими колониями и входящими в состав планктона, который является основным кормом рыб и целого ряда ракообразных. Клетки диатомовых водорослей снаружи покрыты твёрдым панцирем, состоящим из двух половинок, включающих в свой состав двуокись кремния. Массовые скопления створок диатомовых водорослей образуют горную породу — диатомит. Раньше, пропитывая диатомит нитроглицерином, получали взрывчатку — динамит. Сегодня диатомиты используют в строительстве и химической промышленности.
Отдел КРАСНЫЕ ВОДОРОСЛИ, или БАГРЯНКИ, включает в состав в большинстве своём многоклеточные, глубоководные (до 100 м) виды. Окраска водорослей обусловлена сочетанием нескольких пигментов: хлорофилла, фикоэритрина, фикоциана. Наиболее известна красная водоросль порфира, которую используют в пищу жители Тихоокеанского побережья, для этого её специально выращивают на морских фермах у берегов Японии и Кореи.
ЖИВОТНЫЕ — эукариотические гетеротрофные организмы, обладающие активным метаболизмом и имеющие ограниченный рост (рис. 57). Клетки животных, в отличие от растительных, не имеют твёрдой целлюлозной оболочки. В зависимости от уровня организации животные подразделяются на одноклеточные и многоклеточные. В процессе эволюции многоклеточные животные приобрели различные функциональные системы органов: мышечную, пищеварительную, дыхательную, кровеносную, выделительную, половую и нервную. Большинство животных ведёт подвижный образ жизни. На Земле животные возникли, вероятно, около 1,5 млрд лет тому назад в океане; на сушу первые животные вышли, по-видимому, в силуре (400 млн лет тому назад) одновременно с первыми наземными растениями. Впоследствии некоторые животные обратно вернулись в море (китообразные), их называют вторичноводными животными. В систематическом плане царство Животных подразделяется на подцарства, типы, подтипы, классы, отряды, подотряды и т. д. Это деление основано на особенностях строения животных и на закономерностях их филогенеза. В учебной литературе принято также деление животных на Беспозвоночных и Позвоночных. В настоящее время насчитывают около 2 млн видов животных, среди которых более 1 млн видов являются представителями класса Насекомых. Животные, как и растения, сильно различаются размерами тела. Среди них есть настоящие гиганты, например синий кит (длина тела — 30 м, масса — 150 т), и малютки, которых можно рассмотреть только с помощью микроскопа (представители Простейших — кишечная амёба, лямблии, инфузории). Животные имеют большое значение в природе и жизни человека, они освоили практически все среды обитания: водную и воздушную, наземную и почвенную. В биогеоценозах животные в основном являются консументами и редуцентами. Человеком используются в пищу, в качестве сырья (продукты животноводства), в медицине. Среди животных много вредителей сельского хозяйства и паразитов человека. Наука о животных называется зоологией. Первые сведения о животных даны крупнейшим философом и естествоиспытателем древней Греции Аристотелем (384—332 гг. до н. э.) в сочинениях «История животных», «Возникновениеживотных», «Очастях животных». Аристотель создал первую систему (классификацию) животных и его по праву называют «отцом зоологии».
Рис. 57. Филогенетическое древо животного мира, построенное в соответствии с эволюционной теорией. Палеонтологическая летопись содержит мало сведений о родственных связях между представленными здесь группами, потому что первые беспозвоночные, лишенные твердых структур, плохо сохранились. Теория, отраженная в этой схеме, создана главным образом на основе данных о строении и зародышевом развитии современных животных. Близкородственные животные обычно характеризуются сходным зародышевым развитием
Беспозвоночные животные включают в свой состав всех представителей подцарства одноклеточных: Саркомастигофоры (Корнежгутиковые); Споровики; Книдоспоридии; Микроспорйдии; Инфузории и т. д. — всего 7 типов, и 17 типов подцарства многоклеточных, 6—8 из них изучается в школе: Губки; Кишечнополостные; Плоские черви; Круглые черви (Первичнополостные); Кольчатые черви; Членистоногие; Моллюски (Мягкотелые); Иглокожие. Зоология позвоночных животных объединяет все сведения только по одному типу многоклеточных животных — Хордовым.
Тип САРКОМАСТИГОФОРЫ, или КОРНЕЖГУТИКОВЫЕ, объединяет простейших одноклеточных животных, способных передвигаться с помощью псевдоподий (ложноножек) или жгутиков. На основании этого признака Корнежгутиковые подразделяются на два класса: Саркбдовых (представитель — амёба) и Жгутиконосцев, или Жгутиковых (представители — трихомонады, трипаносомы, лямблии, эвглена зелёная). Саркодовые не имеют постоянной формы тела, питаются по принципу фагоцитоза и пиноцитоза (захвата твёрдых и жидких частиц пищи ложноножками), дышат растворённым в воде кислородом всей поверхностью тела, ненужные продукты обмена у них удаляются через сократительную вакуоль, размножаются делением пополам, при неблагоприятных условиях инцистируются (покрываются плотной оболочкой и в этом состоянии сохраняют способность к возобновлению жизнедеятельно-сти по прошествии определённого времени), передвигаются с помощью ложноножек. Жгутиконосцы имеют один или несколько жгутиков, служащих органами передвижения, являются гетеротрофами, хотя некоторые из них способны к миксотрофному питанию (эвглена зелёная может питаться за счёт фотосинтеза, так как имеет хлоропласты), размножаются продольным делением. Среди жгутиконосцев масса паразитов млекопитающих. Например, лямблии вызывают тяжёлые заболевания кишечника, печени, половых органов. У лямблии четыре пары жгутиков и два ядра, на уплощенной «брюшной» поверхности клетки имеется присоска, которой паразит прикрепляется к клетке «хозяина». Переносятся лямблии в виде цист бытовым путём (через общие предметы гигиены, чашки, полотенца и т. д).
Тип СПОРОВИКИ характеризуется тем, что его представители образуют споры — покоящиеся стадии с прочной оболочкой, служащей для расселения. В сложном жизненном цикле споровиков чередуются стадии полового и бесполого размножения. Среди споровиков много паразитов кишечника насекомых и червей (малярийный плазмодий, грегарины).
Ещё больше паразитов в типах КНИДОСПОРИДИЙ и МИКРОСПОРИДИИ. Книдоспоридии в основном паразиты рыб, а Микроспоридии — внутриклеточные паразиты насекомых. И у тех, и у других размножение осуществляется при помощи спор, которые снабжены стрекательной нитью. После того как спора попадает в организм «хозяина», нить выстреливает в какой-либо орган или клетку, и содержимое споры в виде амебоидного зародыша в неё перетекает, вызывая последующую гибель клетки «хозяина».
В типе ИНФУЗОРИИ, кроме паразитов (балантидий, ихтиофтириус), имеются свободноживущие представители: инфузория туфелька, бурсария, сувойки, трубачи и т. д. Всех их объединяет большое количество ресничек, являющихся органами передвижения. В клетке инфузорий обычно по два ядра (большое и малое), цитоплазма с сократительными и выделительными вакуолями, клеточный рот, глотка и порошица (место удаления остатков непереваренной пищи); дыхание осуществляется всей поверхностью тела; развито как бесполое, так и половое размножение, осуществляемое по принципу конъюгации. Свободноживущие инфузории обитают в воде, где являются составной частью планктона, питаются бактериями или являются хищниками — поедают друг друга (например, бурсария поедает инфузорию туфельку).
Все перечисленные выше типы можно объединить под одним названием — ПРОСТЕЙШИЕ. На текущий момент насчитывается около 40 тыс. видов этих животных. По сравнению с другими типами, Простейшие стали известны совсем недавно, со времени изобретения микроскопа. Первые описания Простейших относятся ко второй половине XVII в.
Само же понятие «Простейшие» было сформулировано лишь в XIX в. Келликером и Зибольдом. Многие простейшие, например фораминиферы, играли важную роль в формировании осадочных пород (известняков и мелов), которые сегодня широко используются в строительной промышленности. Наука, изучающая простейших, называется протозоология.
Первые многоклеточные животные произошли, по-видимому, от колониальных жгутиконосцев. Остатки многоклеточных (кишечнополостных, червей) встречаются в докембрийских отложениях. Многоклеточные беспозвоночные обитали в воде, имели небольшие размеры тела, которое представляло собой кооперацию специализированных клеток.
Некоторые беспозвоночные вели прикреплённый образ жизни, как представители типа ГУБОК. Сейчас на Земле около 5 тыс. видов губок. Губки похожи на небольшие «мешочки» или «варежки», устьем обращённые к поверхности водоёма. Внутренняя полость губок выстлана слоем жгутиковых клеток — хоаноцитов, участвующих в процессе захвата пищи и её переваривании в ходе пассивного питания (вода вместе с бактериями, сине-зелёными водорослями, простейшими попадает через поры и каналы в теле губки во внутреннюю полость и через устье выходит наружу — все твердые частицы пищи при этом удерживаются хоаноцитами). Поверхностный слой губки образован плоским эпителием. Между слоями содержится бесструктурная масса — мезоглея с включениями в виде кремниевых или известковых игл (спйкул), выполняющих роль скелета. Большинство губок — гермафродиты. Из яйца развивается личинка, которая выходит наружу из тела губки, какое-то время плавает, затем оседает на дно и даёт начало новой губке. Губки способны размножаться вегетативно, путём почкования. Некоторые губки применяются в медицине, косметологии и для технических целей. В природных ценозах губки выполняют функцию фильтраторов. Очень много пресноводных губок обитает в озере Байкал, возможно, отчасти этим объясняется чистота его воды. Среди губок в умеренных широтах наиболее известна губка бодяга.
Тип КИШЕЧНОПОЛОСТНЫХ объединяет около 9 тыс. видов, ведущих исключительно водный образ жизни. Среди кишечнополостных имеются как свободноживущие представители, так и виды, прикреплённые к субстрату. Кишечнополостные характеризуются радиальной симметрией и двухслойным строением. В наиболее простом случае тело кишечнополостных имеет вид открытого на одном конце мешка. В полости мешка происходит переваривание пищи, а отверстие мешка является ртом. Кроме внутриполостного пищеварения имеется внутриклеточное. Остатки непереваренной пищи удаляются через рот. Сидячие формы кишечнополостных называют полипами, свободноплавающие — медузами. Деление на полипов и медуз не систематическое, а морфологическое, дело в том, что на разных стадиях жизненного цикла один и тот же вид кишечнополостных имеет строение то полипа, то медузы. Многие полипы ведут колониальный образ жизни (коралловые полипы). К характерным особенностям представителей типа относится наличие стрекательных и эпителиально-мускульных клеток. В типе выделяют три класса: Гидроидных полипов (представители: гидра, тубулярия, обелия); Сцифоидных полипов и медуз (аурелия, цианея, корнерот); Коралловых полипов (мадрепоровые кораллы, актинии — бесскелетные кораллы). У коралловых полипов нет стадии медуз, зато в их теле часто поселяются симбионты — одноклеточные водоросли зооксан-теллы, которые поставляют кораллам органические соединения и углекислый кальций для скелета. В результате жизнедеятельности кораллов образуются рифы (береговые, барьерные и атоллы). Рифы служат местом обитания многих морских животных, здесь в большом количестве поселяются водоросли, моллюски, черви, ракообразные, иглокожие и другие обитатели дна — создаётся неповторимая экосистема.
Тип ПЛОСКИЕ ЧЕРВИ представлен двусторонне-сим-метричными животными, через тело которых можно провести только одну плоскость симметрии. Длина тела червей варьируется в интервале от 0,2 мм до 18 м. Среди представителей есть свободноживущие виды и паразиты. У подавляющего большинства червей тело плоское, листовидное, или лентовидное, образованное кожно-мускуль-ным мешком. У плоских червей полость тела заполнена рыхлой соединительной тканью — паренхимой, нет кровеносной и дыхательной систем. Кишечник простой или разветвлённый, без анального отверстия (у паразитов пища всасывается всей поверхностью тела). Органы выделения — протонефридии. Нервная система состоит из парных передних ганглиев и парных продольных нервных стволов, соединённых перемычками. Плоские черви — гермафродиты, некоторые раздельнополы со сложным жизненным циклом. Всего в типе выделяют 12 500 видов, подразделяемых на три класса: РЕСНИЧНЫЕ ЧЕРВИ (турбеллярии) — планарии, многоглазки — обитают на дне небольших водоёмов, под корягами на почве, в морях; класс СОСАЛЬЩИКИ (трематоды) — печёночная двуустка, кошачья двуустка — в основном паразиты человека, рыб, земноводных, парнокопытных животных; класс ЛЕНТОЧНЫЕ ЧЕРВИ (цестоды) — бычий солитер, свиной солитер, эхинококк — паразиты диких и домашних животных, человека. Паразитических плоских червей называют в быту гельминтами, или глистами. От некоторых из них избавиться очень сложно, поскольку черви имеют особые органы (присоски, присасывательные клапаны, лопасти, крючья), расположенные на переднем или заднем конце тела и плотно прикрепляющие паразита к стенке кишечника «хозяина». Среди опасных заболеваний человека, вызываемых плоскими червями — опи-сторхоз. Его возбудителем является кошачья двуустка. Человек может заразиться описторхозом, например, в Сибири, поев слабосолёную рыбу. Заболевание проявляется воспалением желчного пузыря, желтухой и общим отравлением организма. Ещё один паразит — бычий цепень — попадает в организм человека при поедании последним непроваренной финнозной говядины (крупный рогатый скот является промежуточным «хозяином» цепня, или, как его иначе называют, бычьего солитера, который съедается на стадии яйца коровой и в её организме развивается до стадии зародыша, далее по кровяному руслу разносится по организму, оседая в виде финн в мышцах). Солитер в кишечнике человека может быть только один (его размеры достигают 10 м), он питается той пищей, которую поедает хозяин, а все свои продукты жизнедеятельности выделяет в желудочно-кишечный тракт, откуда они поступают в кровь, вызывая общее отравление хозяина. За 18—20 лет жизни солитер продуцирует до 11 млрд яиц. Если червя изгнать из организма — человек выздоравливает, но иммунитет к повторному заражению не приобретает.
Тип КРУГЛЫХ ЧЕРВЕЙ представлен первичнополост-ными червями с несегментированным веретёновидным телом. Размеры тела колеблются у червей от 0,05 мм до 40 см, хотя встречаются виды, имеющие длину около нескольких метров (плацентонема гигантская). Тип объединяет более 20 тыс. видов свободноживущих, хищных и паразитических животных. Круглые черви обитают в почве, в пресных водоёмах, в морях. Тело их покрыто прочной и стойкой к внешним воздействиям кутикулой (кожицей). У червей развита продольная мускулатура, поэтому тело может лишь изгибаться, но не сокращаться. Полость тела заполнена жидкостью под давлением. В ходе эволюционного развития у круглых червей появилось анальное отверстие, т. е. пищеварительный тракт стал сквозным, состоящим из передней, средней и задней кишок. Орган выделения — одноклеточная шейная железа. Круглые черви раздельнополы, причём у некоторых видов чётко выражен половой диморфизм, — главным образом, внешние различия между женской и мужской особями проявляются в размерах: самка раза в 3—4 крупнее самца. Оплодотворение внутреннее. Яйца покрыты прочной оболочкой. Отмечается наличие личиночной стадии. Основные представители — острицы и аскариды. Человеческая аскарида паразитирует в тонком кишечнике, вызывает истощение организма «хозяина» и отравление его токсинами. Яйца аскарид переносятся мухами и тараканами. Человек заражается в том случае, если не соблюдает правил гигиены. Попав в тонкий кишечник, оболочка яйца растворяется, личинка выходит наружу, через оболочку кишки проникает в кровоток, переносится кровью до полости бронха, где, «глотнув» кислорода, претерпевает метаморфоз, после чего попадает в ротовую полость, заново сглатывается и переносится назад в кишечник, где превращается во взрослую аскариду и начинает активно паразитировать в бескислородной среде. Острицы обитают в толстом кишечнике, и в основном ими заражаются в детском возрасте, также при несоблюдении правил личной гигиены. Сегодня от глистов можно избавиться, пройдя курс лечения антибиотиками. Среди круглых червей имеются растительноядные представители: луковая нематода, земляничная нематода и картофельная стеблевая нематода. Все они наносят огромный вред человеку, вызывая порчу сельскохозяйственных продуктов. У свободно-живущих нематод имеется колющий ротовой аппарат, через который они выделяют в ранки растений вещества, растворяющие содержимое клеток, а затем высасывают его расширенной частью пищевода. От нематод очень трудно избавиться даже используя ядохимикаты.
Тип КОЛЬЧАТЫЕ ЧЕРВИ объединяет около 9 тыс. видов сегментированных вторичнополостных животных, с размером тела от нескольких миллиметров до 3 м. Тип характеризуется наличием целома, присутствием кольцевых и продольных мышц в кожно-мускульном мешке, появлением замкнутой кровеносной системы (два главных сосуда — брюшной и спинной — соединены поперечными сосудами, образующими «сердца»), сегментированными парными прото- или метанефридиями, кожным (иногда жаберным) дыханием. Нервная система состоит из «головного» мозга и нервной цепочки. Имеются органы чувств: глаза, обонятельные ямки, органы равновесия, щупальца. Кольчатые черви раздельнополые или гермафродиты. Развитие прямое или с личинкой трохофорой (у примитивных морских червей). Обитают в морях, пресных водоёмах, на суше. В типе Кольчатых червей выделяют три класса: МНОГОЩЕТИНКОВЫЕ (нереис, пескожил); МАЛОЩЕТИНКОВЫЕ (трубочник, дождевой червь); ПИЯВКИ (медицинская пиявка, большая ложноконская пиявка). Значение кольчатых червей в экосистемах чрезвычайно велико. Многощетинковые являются прекрасным кормом для рыб и ракообразных. Дождевой червь участвует в процессе почвообразования (продвигаясь в почве, червь как бы пропускает её через себя, тем самым удобряя и рыхля субстрат). Пиявки используются в медицине (в слюне пиявки содержится белок гирудин, препятствующий свёртыванию крови, он останавливает развитие тромбов в кровеносных сосудах и полезен при гипертонической болезни).
Тип ЧЛЕНИСТОНОГИЕ является самым большим типом царства Животные, в нём более 1,5 млн видов. Основными признаками типа являются следующие: гетерономная сегментация тела (выделяют голову, грудь и брюшко; хотя у некоторых видов сегменты могут сливаться); подвижно соединённые с телом конечности; наличие хитиновой кутикулы, образующей наружный скелет членистоногих; мускулатура представлена отдельными мышечными пучками — мышцами; имеется смешанная полость тела, или миксоцель. Пищеварительная система членистоногих состоит из трёх отделов: передней, средней и задней кишок. Появляются пищеварительные железы, секретирующие пищеварительные ферменты. Кровеносная система характеризуется появлением центрального пульсирующего органа — сердца, вместе с тем кровеносная система снова становится незамкнутой, жидкость в ней циркулирующая — гемолимфа, из артерий изливается в полость тела, омывает внутренние органы и вновь поступает в кровеносные сосуды и сердце. Органы дыхания членистоногих разнообразны. У водных жителей это жабры; у сухопутных обитателей — «лёгкие» и особые дыхательные трубочки — трахеи. Жабры и «лёгкие» в эволюционном плане представляют собой ничто иное, как видоизменившиеся конечности. Нервная система похожа на таковую у кольчатых червей, однако наблюдается большая концентрация нервных ганглиев в головном и грудном отделах, которые, сливаясь, образуют нервные узлы. Неплохо развиты органы чувств: кроме простых глаз имеются сложные фасеточные, состоящие из множества мелких глазков, что даёт мозаичное изображение предметов. Хорошо развиты органы осязания. Выделительная система членистоногих представлена особыми коксальными железами и мальпигиевыми сосудами. Членистоногие обладают только половым способом размножения, причём они, как правило, раздельнополы, иногда с ярко выраженным половым диморфизмом. У большинства представителей типа развитие сопровождается линькой. В типе выделяют три класса: Ракообразные (20000 видов), Паукообразные (350 000 видов) и Насекомые (1 000 000 видов).
Класс РАКООБРАЗНЫХ относится к подтипу Жабродышащих и включает Высших (речной рак, камчатский краб, мокрицы, краб пальмовый вор) и Низших раков (дафнии, циклопы, эвфаузиевые рачки). Среди Ракообразных — обитатели морей, рек и даже суши. От других членистоногих раки отличаются некоторыми особенностями: во-первых, одновременным присутствием двух пар усиков (антеннул и антенн); во-вторых, примитивным двуветвистым строением ножек. Интересен факт: на брюшных ножках самки в течение полугода вынашивают оплодотворённые яйца. Ракообразные являются пищей многих обитателей морских и пресноводных экосистем, они также считаются объектом рыболовецкого промысла (речной рак, лангусты, омары, креветки). Среди раков имеются паразиты. Некоторые ведут сидячий образ жизни (морские жёлуди и морские уточки). Многие сидячие формы наносят большой вред судоходству, прикрепляясь к днищу кораблей, они замедляют их ход и даже повреждают обшивку.
Класс ПАУКООБРАЗНЫХ относится к подтипу хелицеровых и включает членистоногих, ещё в начале палеозойской эры выбравшихся из моря на сушу. Среди характерных особенностей класса выделяют следующие: дышат посредством лёгких или трахей; большинство представителей имеет цельное брюшко, соединённое с головогрудью узким стебельком; хелицеры (первая послеротовая пара конечностей) заканчиваются подвижным когтевидным члеником; конечности двух сегментов брюшка превращены в паутинные бородавки. У пауков существует несколько различных сортов паутины: сухая, влажная, клейкая, гофрированная; служащая для различных целей — изготовления ловчего домика, лицевого кокона и т. д. Часто у пауков возникает наружное пищеварение: паук, поймавший добычу, не пережёвывает её, а впрыскивает в неё пищеварительный сок и затем высасывает переварившуюся массу. Образ жизни пауков разнообразен, они могут быть бродячими, сидящими (тенётными), норными, древесными, водными (паук Аргиронета акватика строит под водой паутиновый колокол, прикрепляет к стеблям водных растений и наполняет воздухом). Польза пауков состоит в том, что они уничтожают насекомых-вредителей. Однако среди пауков много ядовитых видов, укус которых если не смертелен для человека, то достаточно болезнен (тарантул, каракурт). К классу Пауков относят несколько отрядов, один из которых — Клещи — включает мелких паукообразных с нерасчленённым телом, грызущим или колюще-сосущим ротовым аппаратом. Клещи играют важную роль в экосистемах, выполняя функцию редуцентов, но среди них также много паразитов и хищников, способных распространять очень опасные заболевания, например энцефалит, возвратный тиф, туляремию и т. д. Клещи способны вызывать аллергии у человека и повреждения листвы у растений (паутинный клещик), приводящие к её гибели.
Класс НАСЕКОМЫХ относится к подтипу Трахейных и характеризуется подразделением туловища на голову, грудь и брюшко; наличием трёх пар конечностей, только на голове и груди; многообразными ротовыми аппаратами: грызущим, лакающим, колюще-сосущим, лижущим. Ротовой аппарат создаётся верхними челюстями — мандибулами и нижними челюстями — максйллами. У пчёл и шмелей, имеющих лакающие ротовые органы, мандибулы служат для сбора и размалывания твёрдой цветочной пыльцы, а максиллы — для всасывания нектара. Присутствие крыльев обуславливает возможность полёта (в большинстве случаев их две пары). Класс Насекомых включает всех трахейнодышащих членистоногих, имеющих мальпигиевы сосуды в качестве органов выделения. Мальпигиевы сосуды представляют собой трубочки, открывающиеся одним концом в полость тела, а другим в заднюю кишку. Продукты обмена из гемолимфы в виде мочевой кислоты поступают в мальпигиевы сосуды, а затем в виде кристаллов мочевой кислоты вместе с непереваренными остатками пищи выводятся через анальное отверстие наружу. Выделительные функции может также играть жировое тело (рыхлая ткань, в которой способны откладываться как кристаллы мочевой кислоты, так и питательные вещества). Благодаря наличию жирового тела насекомые могут подолгу голодать, не теряя способности к активной жизнедеятельности (клопы и тараканы до 6 месяцев). У насекомых великолепно развито зрение, осязание и обоняние (самцы бабочки артемиды прилетают на запах самки за 11 км). Почти все насекомые раздельнополы.
Оплодотворение у низших форм насекомых наружно-внутреннее (заключается в том, что самка подхватывает выделяемый самцом пакет с семенем — сперматофор и вводит его в свое половое отверстие). У высших форм насекомых оплодотворение внутреннее. Яйца имеют плотную оболочку. Развитие у насекомых бывает двух типов: с неполным и полным превращением (метаморфозом). При неполном превращении из яйца выходит личинка (похожая на взрослое насекомое) и после ряда линек превращается в половозрелую особь. Тараканы, кузнечики, клопы развиваются именно таким способом. А вот у бабочек развитие с полным превращением, т. е. имеется стадия куколки. Под покровами куколки личиночные органы растворяются, а взрослые развиваются заново из особых скоплений клеток — имагинальных дисков. Насекомые приносят массу пользы: они являются пищей для животных, и в первую очередь для птиц; опыляют растения, тем самым способствуя оплодотворению последних; участвуют в процессе почвообразования; дают продукты питания (пчёлы); уничтожают вредителей (наездники, божьи коровки); создают сырьё для текстильной промышленности (шелкопряды). И в то же время среди насекомых масса вредителей сельского хозяйства (саранча, тля), переносчиков возбудителей инфекционных заболеваний (комары, мухи), паразитов человека и животных (вши, блохи). Характер метаморфоза, устройство ротовых органов и строение крыльев — основные признаки классификации насекомых.
Сегодня класс Насекомых подразделяется на более чем 30 отрядов, среди которых главнейшими являются нижеследующие. Жесткокрылые (жуки) — майский жук, жужелица, долгоносик, божья коровка, навозный жук, колорадский жук. Они имеют жёсткие передние и перепончатые задние крылья, передние (надкрылья) прикрывают собой задние крылья. Ротовые органы грызущие. Развиваются с полным превращением. Отряд Чешуекрылые (бабочки) — капустница, крапивница, махаон, павлиний глаз, перламутровка. Бабочки имеют две пары чешуйчатых крыльев (чешуйки — видоизменённые хитиновые волоски). Ротовой аппарат — сосущий хоботок, свёрнутый спиралью. Развиваются с полным превращением (у личинок развивается ротовой аппарат грызущего типа). Отряд Перепончатокрылые — муравьи, осы, шмели, пчёлы, пилильщики, наездники. Имеют две пары перепончатых прозрачных крыльев, грызущий или лижущий ротовой аппарат. У самок на конце брюшка расположен яйцеклад, у пчёл и шмелей видоизменённый в жало. Развитие с полным превращением. У некоторых перепончатокрылых личинки развиваются в куколках или в личинках других насекомых. Отряд Двукрылые — мухи, комары, слепни. Представители отряда имеют одну пару перепончатых крыльев и лижущие или колюще-сосущие ротовые органы. Развитие с полным превращением. Отряд Прямокрылые — кузнечики, саранча, медведки. У прямокрылых развиты передние крылья с продольным жилкованием, задние крылья — веерообразные; грызущий ротовой аппарат. Неполное превращение. Отряд Клопы включает виды, имеющие две пары крыльев и колюще-сосущий ротовой аппарат. Развитие с неполным превращением. Представители: лесной, ягодный, постельный клопы. Отряд Равнокрылые — тля, медяница. У насекомых развиты две пары прозрачных крыльев и ротовые органы в виде колюще-сосущего хоботка. У равнокрылых развитие с неполным превращением. Значительная часть насекомых возникла и эволюционировала параллельно е цветковыми растениями. Наука о насекомых называется Энтомологией. К сожалению, сегодня биоразнообразие насекомых сокращается. В Красную книгу России внесено около 200 видов, из которых 34 вида находится в Красной книге Среднего Урала.
Тип МОЛЛЮСКИ (МЯГКОТЕЛЫЕ) — беспозвоночные вторичнополостные животные, возникшие предположительно в докембрии от червеобразных предков. Распространены по всему земному шару. Большинство обитает в морях, хотя встречаются моллюски в пресноводных водоёмах и на суше. Вводные жители в основном ведут донный образ жизни и подразделяются на роющих, прикреплённых к субстрату и ползающих; детритофагов, хищников и растительноядных соскребателей. В общей сложности моллюсков на Земле около 130 тыс. видов. К характерным особенностям типа относятся следующие: тело делится на три отдела — голову (у сидячих форм голова может редуцироваться), туловище и ногу (нога представляет собой вырост брюшной стенки тела, на котором моллюск ползает); имеется мантия — наружная кожная складка, покрывающая тело; водные представители типа дышат при помощи жабр, у сухопутных видов появляется лёгкое; сверху тело моллюска несёт защитную раковину, в основном из углекислого кальция, являющуюся производной мантии (плавающие моллюски раковину потеряли); для размельчения пищи у моллюсков возникает радула — роговые крючковидные выросты стенок глотки; кровеносная система незамкнутая и состоит из сердца (подразделяемого на предсердия и желудочки), аорты, артерий, лакун (промежутков между органами, куда изливается кровь) и вен; появляется крупная пищеварительная железа — печень.
Тип Моллюски делится в систематическом плане на три класса: Брюхоногих, или улиток, Двустворчатых, или пластинчатожаберных, и Головоногих. Класс БРЮХОНОГИЕ — самый большой класс моллюсков (90 тыс. видов). Размеры брюхоногих колеблются от 2 мм до нескольких десятков сантиметров. Главная особенность — раковина из одного куска, обычно спирально закрученная. Большинство гермафродиты. Очень хорошо развито осязание и у немногих — зрение. Среди представителей: виноградная улитка, большой прудовик, слизни, теребра, харония, конус. Ряд брюхоногих являются промежуточными «хозяевами» паразитических червей, в основном сосальщиков. Некоторые брюхоногие служат объектом промысла и разведения. Слизни — опасные вредители сельского хозяйства.
Класс ПЛАСТИНЧАТОЖАБЕРНЫХ, или ДВУСТВОРЧАТЫХ, включает 20 тыс. видов, населяющих морские и пресные воды. Главная особенность — наличие раковины, состоящей из двух половинок, соединённых на спинной стороне эластичной связкой (лигамёнтом) и замком из зубовидных выступов на одной створке и ямок на другой. Голова у двустворчатых редуцирована. Питаются эти моллюски подобно губкам, т. е. отфильтровывая воду через мантийную полость. Лепестки мантии образуют два сифона — вводной и выводной, через которые осуществляется передвижение воды с пищевыми частичками. Вода совершает круг внутри тела моллюска, и за это время освобождается не только от пищевых частиц, но и от кислорода, насыщается углекислотой и выходит наружу через выводной сифон. Оплодотворение у ракушек наружное. Личинка — глохйдий, паразитирует на жабрах рыб. Среди представителей: перловицы, жемчужницы, гребешки, сердцевидки, устрицы, мидии. Двустворчатые моллюски являются объектом промысла; в экосистемах считаются прекрасным кормом для рыб, морских птиц и даже моржей; используются для получения жемчуга и перламутра.
ГОЛОВОНОГИЕ моллюски объединяют около 650 видов, ведущих активный образ жизни и наиболее высокоорганизованных беспозвоночных животных. Нога у моллюсков превратилась в венец щупалец на голове. От раковины остался рудимент, погружённый в мантию и похожий на узкий хрящ. Все головоногие — хищники. У моллюсков появляется мозг (несколько сближенных ганглиев, образующих единую нервную массу, заключённую в хряще-видный череп). В теле имеется особое приспособление — «чернильная» железа, выделения которой ядовиты и парализуют обонятельные нервы хищных рыб. Головоногие раздельнополы. У большинства из них выражен половой диморфизм (самцы обычно мельче самок). Среди представителей: кальмары, осьминоги, каракатицы. Практически все головоногие моллюски являются объектом промысла, по пищевой ценности мясо кальмаров не уступает говядине.
Представители типа ИГЛОКОЖИЕ (морские лилии, морские звёзды, змеехвостки-офиуры, морские ежи) относятся к большой группе животных, объединённых под общим названием ВТОРИЧНОРОТЫХ. У всех рассмотренных ранее представителей типов Беспозвоночных (пер-вичноротых) ротовое отверстие существовало на месте личиночного рта, у вторичноротых на этом месте возникает анальное отверстие, а рот прорывается заново. Вторичной полостью тела у иглокожих является целом, но образуется он не из клеток, лежащих около кишечника (как у первичноротых), а непосредственно из самих выпячиваний кишечника личинки, которые затем от него отшну-ровываются. Иглокожие возникли в докембрии, и хотя в палеозое большинство из них вымерло, на сегодняшний день в морях и океанах планеты обитает около 5 тыс. видов этих беспозвоночных. По плану строения они резко отличаются от всех других животных. Для иглокожих характерна радиальная симметрия, чаще всего пятилучевая. Среди иглокожих есть как сидячие, так и подвижные виды. Они сильно различаются по форме тела, могут быть звёздчатыми и шаровидными; дисковидными и кубышко-образными; червееобразными и похожими на цветок. Размеры тела составляют от нескольких сантиметров до 1 м (некоторые ископаемые морские лилии были до 20 м в длину). У большинства иглокожих под кожей развивается скелет из известковых пластинок с шипами, которые могут выступать наружу. Рот расположен в центре тела. Спецификой иглокожих считается наличие у них амбулакральной системы (водно-сосудистой), через неё идёт газообмен и выделение, она также способствует передвижению. Есть кровеносная система. Специальные органы выделения отсутствуют. Нервная система не развита (состоит из радиальных нервных тяжей). Кишечник представлен трубкой или у некоторых видов мешковидным образованием. Иглокожие раздельнополы (редко гермафродиты), оплодотворение наружное; двусторонне-симметричная личинка долго плавает и претерпевает метаморфоз. Иглокожие подразделяются на три подтипа и пять классов. По образу питания иглокожие различаются: среди них имеются детритофаги, хищники и растительноядные формы. В свою очередь сами иглокожие являются кормом для придонных рыб. Некоторые виды используются человеком в качестве объекта промысла, это морские ежи и голотурии (морские огурцы) — кукумария и трепанг.
Тип ХОРДОВЫЕ представлен 43 тыс. видов современных вторичноротых животных со скелетом в виде лежащей над кишкой хорды. Очень часто хордовых называют высшим типом среди животных, поскольку к нему относятся наиболее известные представители царства Животных: рыбы и земноводные, рептилии и птицы, млекопитающие, и в том числе человек. Внешний облик хордовых очень разнообразен — от неподвижных мешковидных асцидий до различных по форме позвоночных животных. Размеры хордовых также колеблются: от нескольких миллиметров или сантиметров (личинки лягушек — головастики) до 30 м и 150 т (некоторые киты). Положение хордовых в системе животного мира достаточно обособлено. Следующие ниже общие черты организации хордовых не встречаются у представителей других типов: 1) имеется хорда — спинная струна, выполняющая функции внутреннего скелета (у некоторых видов хорда существует не всю жизнь, а только на определённых фазах развития), у большинства видов животных в ходе онтогенеза хорда замещается позвоночником; 2) центральная нервная система имеет форму трубки, лежащей над хордой, у позвоночных она дифференцируется на два отдела: головной и спинной мозг; 3) передний отдел пищеварительной трубки — глотка — пронизан открывающимися наружу жаберными отверстиями и выполняет две функции: части пищеварительного тракта и органа дыхания, причём у водных позвоночных развиваются производные глотки — специализированные органы дыхания — жабры, а у сухопутных — лёгкие; 4) на протяжении всего онтогенеза и филогенеза в кровеносной системе функционирует усложняющийся мышечный орган — сердце, которое расположено на брюшной стороне тела, под хордой и пищеварительной трубкой. Хордовым свойственна двухсторонняя (билатеральная) симметрия: через тело можно провести лишь одну плоскость симметрии, делящую его на две половины, являющиеся как бы зеркальным отражением друг друга. Предполагают, что предками хордовых были какие-то кольчатые черви (многощетинковые), перешедшие к активному образу жизни. Переход примитивных хордовых в новую среду обитания — из моря в пресноводные водоёмы и на сушу, — по-видимому, способствовал развитию двигательной системы, интенсификации метаболизма, усовершенствованию нервной системы и органов чувств, что в свою очередь сопровождалось усложнением поведения и возникновением разнообразных форм общения.
Тип Хордовые подразделяется на три подтипа: Голо-вохордовые( Бесчерепные), Оболочники (Личиночнохор-довые), Позвоночные (Черепные) и 15 классов. В современной фауне хордовые занимают всего 3% от общего числа видов животных, но значение их огромно, особенно в экосистемах, где хордовые являются завершающими звеньями в цепях питания (консументы). Велика роль хордовых (особенно позвоночных) и в жизни человека. Среди одомашненных видов они составляют 80%. Промысел рыб, птиц и млекопитающих является одним из направлений деятельности человека, обеспечивающих его животным белком и сырьём для медицины и промышленности (кожевенная, текстильная и т. п.). Среди хордовых много вредителей сельского хозяйства и переносчиков возбудителей инфекционных заболеваний (мышевидные грызуны, голуби и т. д.).
ГОЛОВОХОРДОВЫЕ обитают во многих морях земного шара, ведут донный образ жизни. По форме напоминают мелких рыбок от нескольких миллиметров до 6—8 см длиной. В подтипе около 35 видов ланцетников. Название определяется тем, что хвостовой плавник животных похож на медицинский хирургический нож — ланцет. Ланцетники сохраняют все признаки типа Хордовых: имеется внутренний скелет (хорда) и нервная система в виде трубки; глотка прободена многочисленными жаберными щелями и служит органом дыхания, в пищеварительной трубке имеется печёночный вырост, кровеносная система замкнутая.
ОБОЛОЧНИКИ являются наиболее отклонившейся ветвью хордовых животных, развивающейся по пути морфологического регресса. Типичные признаки хордовых представлены у них лишь в личиночной стадии. Оболочники проживают в морях и ведут либо сидячий образ жизни, либо медленно перемещаются в толще воды. Тело покрыто оболочкой, или туникой. Под туникой лежит мантия, или кожно-мускульный мешок. Питание у оболочников пассивное, осуществляется путём фильтрации ими большого количества воды. Практически все — гермафродиты, некоторые, кроме этого, способны размножаться почкованием. К примитивным чертам организации относится наличие незамкнутой кровеносной системы. Среди представителей подтипа наиболее известны асцидии и аппендикулярии. По внешнему виду асцидии напоминают двугорловую банку, прикреплённую основанием к субстрату и имеющую два отверстия — сифона: ротовое и клоакальное. Асцидии часто ведут колониальный образ жизни, так, в тропиках на 1м2 может поселяться до 10 тыс. особей общим весом до 140 кг. Аппендикулярии представлены мелкими (до 2 см) плавающими животными, похожими на округлых рыбок в прозрачных домиках из слизи, содержащей хитиноподобные вещества. Форма домика различна, но всегда в передней его части размещается конусовидная «ловчая сеть» из тонких слизистых нитей, а в задней части домика имеется выходное отверстие. Постоянная работа хвоста аппендикулярии создаёт ток воды, которая всасывается через сеть и с силой выбрасывается из заднего отверстия домика, тем самым придавая животному способность к реактивному передвижению.
Более высоко организованные хордовые относятся к подтипу ПОЗВОНОЧНЫХ, или ЧЕРЕПНЫХ. Они отличаются активным образом жизни, обусловленным поиском пищи на суше, в связи с чем перестраивается двигательная система. Хорда замещается позвоночником; развивается череп, вооружённый челюстями; возникают парные конечности и их пояса. Появляются новые органы выделения — почки, способные максимально экономить воду при выведении из организма продуктов метаболизма. Усложняется строение и функции нервной системы, органов чувств; совершенствуется гуморальная регуляция. На этой основе разнообразится поведение. Появляется забота о потомстве. Позвоночные известны с ордови-ка и силура. Современных позвоночных подразделяют на семь классов: Круглоротых, Хрящевых рыб, Костных рыб, Земноводных (Амфибий), Пресмыкающихся (Рептилий), Птиц и Млекопитающих (Зверей).
Класс КРУГЛОРОТЫХ обычно противопоставляется остальным, поскольку его представители (миноги и миксины) — рыбообразные, похожие на угрей существа — имеют достаточно примитивную организацию. Осевой скелет сложен хордой и хрящевыми зачатками позвонков, череп хрящевой, рот — воронкообразный (челюстей нет). Миноги и миксины — паразиты, питаются они кровью и внутренностями рыб. Круглоротых на земле около 38—45 видов, в длину они достигают одного метра. Миноги нерестятся в реках, имеют стадию личинки, внешне похожей на ланцетника. Во взрослом состоянии живут в море, в котором миксины обитают на всех стадиях онтогенеза. Круглоротые являются объектом промысла. Круглоротые, в систематическом плане, относятся к надклассу Бесчелюстных.
Все остальные хордовые классифицируются как Челюстноротые. РЫБЫ — наиболее древние первичноводные челюстноротые позвоночные, способные жить только в воде. В современной фауне насчитывается около 22 тыс. видов рыб, распространённых во всех водоёмах земного шара (некоторые рыбы, например африканские двоякодышащие, способны какое-то время жить без воды). Среди рыб есть настоящие малютки (бычок, морская собачка), размеры которых во взрослом состоянии не превышают 1,5 см, и есть гиганты (китовая акула, белуга, скат), параметры которых составляют от 5 до 20 м в длину при весе в несколько тонн. Рыбы господствуют в водных биоценозах благодаря особенностям своего внешнего и внутреннего строения. Прекрасные способности пловцов зависят от наличия парных грудных и брюшных плавников; тор-педообразной формы тела, покрытого чешуями; а также достаточно хорошо развитого головного мозга и органов чувств (возникают органы боковой линии). Относительная невесомость рыб достигается двумя способами. Первый представлен у Хрящевых рыб и заключён в накоплении запасов жира в печени и реже в других тканях тела (у акул масса печени составляет 14—25% от общей массы тела). Второй выражен у Костных рыб, у них возникает специальный гидростатический орган — плавательный пузырь, заполненный воздухом. Пищеварительный тракт у рыб дифференцируется на желудок и кишечник, состоящий из двух отделов: тонкого и толстого. Дышат рыбы жабрами. Имеют один круг кровообращения. Кровеносная система замкнутая. Сердце состоит из венозной пазухи, предсердия, желудочка и артериального конуса. Выделительная система рыб представлена средней почкой — двумя лентами по бокам позвоночника. Моча собирается в парных мочеточниках, которые общим отверстием открываются в клоаку, туда же могут открываться и протоки половых желез. Как правило, челюстноротые раздельнополы. Оплодотворение наружное или внутреннее. По местам обитания различают морских и пресноводных рыб. Есть группа проходных рыб, которые часть жизни, обычно во время нереста, проводят в реках и озёрах, а в остальное время живут в море (лососи). Существуют рыбы, которые, наоборот, уходят в море на период размножения (угри). Рыбы бывают глубоководными (панцирная щука, скаты, камбала); некоторые способны обитать в приповерхностных слоях воды (анчоус); часть из них ведёт стайный образ жизни (ставрида), другие живут парами (на период размножения — колюшка) или по одиночке (акула). Рыбы могут вести дневной и ночной образ жизни. У них может быть покровительственная окраска и механические (колючки, шипы, иглы) или электрические средства защиты. В среднем скорость передвижения рыб составляет 2—6 км, но хорошие пловцы способны развивать её до 30—40 км/ч (голубая акула), а при броске на добычу скорость доходит до 110—130 км/ч (меч-рыба).
Класс ХРЯЩЕВЫЕ РЫБЫ включает около 800 видов. Среди его представителей преимущественно морские обитатели. У современных форм скелет хрящевой. Кожа голая или снабжённая плакоидными чешуями (костные пластины, покрытые зубной эмалью). Имеется 5—7 пар наружных жаберных щелей. Плавательного пузыря нет. У многих видов развивается яйцеживорождение или живорождение. Яйца крупные, в плотной рогоподобной капсуле. Ныне живущие хрящевые рыбы подразделяются на два подкласса: Пластиножаберные и Цельноголовые. Среди пластиножаберных наиболее известными являются акулы (250 видов) и скаты (340) видов, а среди цельноголовых — химеры (около 30 видов).
В классе КбСТНЫЕ РЫБЫ около 20 тыс. видов, это самый многочисленный класс Хордовых животных. Его представители населяют практически все водоёмы земного шара. Внутренний скелет костный или хрящевой, но с покровными костями. В коже развиваются ганоидные чешуи (покрытые эмалеподобным веществом), или костные чешуи. Пять пар жаберных щелей всегда прикрыты жаберной крышкой. Имеется плавательный пузырь. У некоторых видов присутствует лёгкое (в виде брюшного выпячивания начала пищевода). У большинства видов оплодотворение наружное, т. е. самка вымётывает икру, а самец поливает её молоками. Яйца (икра) не имеют плотной роговой капсулы. Класс подразделяется на два подкласса: Лопастепёрые рыбы и Лучепёрые рыбы. К лопастепёрым относится 5 отрядов, в числе представителей которых латимерия, рогозуб, протоптерус и многие другие, редкие, часто глубоководные и, к сожалению, малоизвестные рыбы. К лучепёрым рыбам относится 36—40 отрядов, причём часть из них всем хорошо известна, поскольку среди представителей масса промысловых рыб: Осётрообразные (белуга, калуга, осетры, севрюга, стерлядь, шип); Сельдеобразные (сельдь, шпрот, хамса, или анчоус); Лососеобразные (горбуша, кета, чавыча, сёмга, нельма, таймень, сиг, омуль, муксун, форель); Угреобразные (угорь, мурены); Карпообразные (карась, сазан, лещ, плотва, толстолобик); Трескообразные (треска, пикша, минтай, хек, навага, налим); Окунеобразные (окунь, меч-рыба, тунец, судак, бычки, ставрида, скумбрия, зубатка). Все перечисленные отряды, за исключением осётрообразных, относятся к костистым рыбам. Кстати, среди них очень многие были подвергнуты селекции и сегодня разводятся искусственно на рыболовецких фермах и заводах (зеркальный карп) или содержатся в аквариумах (макроподы, петушки, гурами, скаляры). Успешно идёт работа по акклиматизации рыб, например, горбуша заселена в реки Мурманского побережья Баренцева моря; сазан и сиг — в озёра Зауралья.
Первыми и наиболее примитивными позвоночными обитателями суши считают ЗЕМНОВОДНЫХ, или АМФИБИЙ. Всего их около 4000 видов. Амфибии в своём онтогенезе тесно связаны с водой, поскольку не могут без неё обходиться ни на стадии личинки (головастики развиваются в воде), ни во взрослом состоянии. Земноводные произошли от древних кистепёрых рыб в девоне и занимают «промежуточное» положение между рыбами и настоящими обитателями суши. Размеры земноводных составляют от 2—3 см до 1,8 м во взрослом состоянии. К особенностям земноводных следует отнести в основном хрящевой скелет; подвижную голову; появление двух пар конечностей пятипалого типа с шарнирными суставами; образование поясов конечностей, характерных по чертам строения для всех последующих позвоночных; отсутствие грудной клетки (при наличии коротких рёбер), что обеспечивает заглатывание воздуха; большое количество кожных желез; наличие мешковидных или ячеистых парных лёгких (жабры имеются лишь на личиночной стадии развития); появление трёхкамерного сердца (два предсердия и один желудочек); разделение переднего мозга на полушария; приспособление глаз к зрению на воздухе (появляются веки и мигательная перепонка); развитие среднего уха, затянутого мембраной — барабанной перепонкой.
Все земноводные — хищники. Питаются они главным образом насекомыми. Имеют достаточно примитивную пищеварительную систему, которая заканчивается прямой кишкой, впадающей в клоаку, туда же открываются протоки мочеточников и мочевого пузыря. В теле амфибий расположены печень и поджелудочная железа, а также парные почки — мезонефрос. Амфибии раздельнополы, оплодотворение в основном наружное. Развитие яйца происходит в воде, там же из него выходит личинка — головастик, имеющая жабры, «рыбий» хвост и двухкамерное сердце. После метаморфоза, в ходе которого происходит рассасывание жабр, изменение сердца, закладка конечностей, смена питания с растительноядного на хищное, молодая амфибия выходит на сушу. Температура тела земноводных зависит от температуры окружающей среды и лишь слегка превышает последнюю (пойкилотермия). Взрослые амфибии ведут одиночный образ жизни, образуя скопления лишь на период размножения, в течение зимовки и в ходе миграций. Многие виды земноводных способны издавать звуки во время откладки икры, которые помогают другим особям ориентироваться на местности. Неблагоприятный период года земноводные проводят в оцепенении. Длительность зимовки в зонах умеренного климатического пояса может доходить до 230—250 дней. Амфибии (озёрная и травяная лягушки) зимуют в водоёмах, собираясь группами в более глубоких непромерзающих участках. Жабы, квакши, тритоны способны зимовать на суше, забираясь в норы грызунов, под камни и коряги. При понижении температуры тела ниже 0,5—1 градуса земноводные погибают. Большинство видов амфибий обитает у берегов водоёмов в умеренной зоне, а также в тропиках и субтропиках. Некоторые смогли заселить водоёмы (протеи, сирены, шпорцевые лягушки). Часть видов перешла к древесному образу жизни (квакши). А несколько видов смогли освоить пустынные местообитания (зелёная жаба). За Полярный круг проникли сибирский углозуб, травяная и сибирская лягушки. Амфибии являются важным звеном в экосистемах. Питаясь насекомыми, они сами входят в рацион рыб (головастики), рептилий, птиц и млекопитающих. В ряде стран саламандры и лягушки используются человеком в пищу. Они также широко применяются в медицине как лабораторные животные.
В современной систематике класс Амфибий подразделяется на 11 отрядов, основная масса представителей которых дошла до нас в виде палеонтологических находок. В трёх отрядах: Бесхвостых, Хвостатых и Безногих, представители которых ныне населяют планету, насчитывается 2500 видов. Отряд Бесхвостые объединяет 2100 видов, распространённых по всему свету: это жабы, жерлянки, квакши, лягушки, чесночницы. Отряд Хвостатые насчитывает всего 280 ныне живущих видов, у которых голова незаметно переходит в удлинённое туловище и всегда есть хвост, а конечности развиты слабо: скрытожаберники, углозубы и лягушкозубы, сирены и протеи, саламандры. К отряду Безногих относятся виды, напоминающие длинных червей или змей (до 120 см), конечности у них отсутствуют, тело разделено на отдельные «сегменты», в коже присутствуют костные чешуйки; большинство представителей ведёт подземный образ жизни (червяки). Некоторые виды Земноводных сегодня находятся под угрозой исчезновения в связи с загрязнением водоёмов. В Уральском регионе в Красную книгу занесено семь видов: сибирский углозуб, гребенчатый тритон, краснобрюхая жерлянка, обыкновенная чесночница, зелёная жаба, а также сибирская и озёрная лягушки.
ПРЕСМЫКАЮЩИЕСЯ, или РЕПТИЛИИ, — первый класс настоящих наземных позвоночных. Древнейшие пресмыкающиеся — котилозавры — появились в карбоне. Среди рептилий преобладают наземные обитатели (хотя есть и вторичноводные животные). Всего насчитывается 8000 видов пресмыкающихся. Размеры тела от нескольких сантиметров до 10 м. Проживают пресмыкающиеся на всех материках, кроме Антарктиды. Общий уровень жизнедеятельности рептилий значительно выше, чем у амфибий. Среди особенностей класса выделяют следующие: кожа сухая, почти лишена желез; в коже образуются роговые чешуи и щитки; дыхание только лёгочное, причём формируются воздухоносные пути — трахеи и бронхи; воздух в организм засасывается в том числе и благодаря появлению грудной клетки; сердце трёхкамерное (у крокодилов четырёхкамерное); два круга кровообращения; метанефрические (тазовые) почки; у ряда видов появляется мочевой пузырь; более крупные размеры головного мозга (увеличиваются большие полушария и мозжечок); скелет окостеневает. Температура тела пресмыкающихся непостоянная, она зависит от колебаний температуры окружающей среды (пойкилотермия). Рептилии раздельнополы, оплодотворение у них внутреннее. Большинство размножается, откладывая яйца, некоторые — яйцежи-вородящие, или живородящие. Яйцо покрыто твёрдой известковой или пергаментообразной оболочкой, защищающей его от высыхания. Среди рептилий преобладают хищники и насекомоядные виды, некоторые растительноядны (черепахи). В современной систематике класс Пресмыкающихся подразделяется на 17 отрядов, из них сегодня живущие представители объединяются в 4 отряда. Остальные 13 отрядов — это палеонтологические находки ранее процветавшей группы, господствовавшей в течение всей мезозойской эры (диплодоки, стегозавры, котилозавры, ихтиозавры, плезиозавры и др.).
Современная фауна Пресмыкающихся включает следующие таксоны: отряд Черепахи (около 200 видов), животные, имеющие панцирь, покрытый роговыми щитками или кожей (у мягкокожистых черепах); отряд Клюво-головые с единственным представителем гаттерией, или туатарой (населяет о-ва Новой Зеландии); отряд Чешуйчатые (6100 видов), среди представителей: хамелеоны, ящерицы (гекконы, игуаны, агамы, сцинки, веретеницы, вараны, ядозубы и настоящие ящерицы), змеи (удавы, питоны, кобры, ужи, гадюки и т. д.); и отряд Крокодилы (аллигаторы и настоящие крокодилы). Форма тела рептилий чрезвычайно разнообразна. Змеи в ходе эволюции утратили конечности и перешли к пресмыканию (средняя скорость движения 5 — 8 км/ч). У многих рептилий появились специализированные органы защиты, например бороздчатые и трубчатые зубы, вводящие секрет ядовитых желез в тело жертвы. Яд змей состоит из смеси белков и ферментов, имеющих свойство разрушать белки жертвы и способствовать свёртыванию крови жертвы (гадюки и ямкоголовые змеи); или из неиротоксинов, парализующих нервную систему жертвы (аспидовые и морские змеи). Усложнение строения головного мозга шло параллельно с усложнением органов чувств, поведения и ориентации животных в пространстве. Популяционная организация рептилий также сложнее, чем у амфибий. Большинство пресмыкающихся ведёт одиночный образ жизни, однако это не исключает постоянного общения с соседями. В результате устанавливаются групповые связи и возникает определённая система в использовании территории. Например, у хамелеонов каждый взрослый самец имеет свой участок, с которого изгоняются другие зрелые самцы, но на котором разрешается проживать нескольким самкам. Территориальные участки рептилий часто неоднородны и состоят из центра активности и периферии, где возможны встречи с соседями. Участки в некоторых случаях приспосабливаются хозяевами: создаётся система тропок, убежищ и укрытий. Кроме активной защиты, рептилии для обороны участка используют химические метки, звуковые сигналы, ритуальные позы. Некоторым пресмыкающимся свойственно образовывать скопления в период размножения и заботиться о состоянии яиц до появления потомства (насиживать, переворачивать и т. д.). Продолжительность активного периода в жизни пресмыкающихся умеренных широт зависит от температуры окружающей среды и составляет примерно пять месяцев в году. Зимуют рептилии в норах грызунов, под камнями и корягами. От мест зимовок пресмыкающиеся могут мигрировать на небольшие промежутки — до 1—2 км (гадюка) или на огромные расстояния — до 2000 км (зелёная черепаха). В биогеоценозах рептилии участвуют в круговороте веществ, являясь звеном в пищевых цепях, а также выполняют функцию рыхлителей грунта, особенно по берегам водоёмов, в которых проживают (аллигаторы). Пресмыкающиеся уничтожают вредных насекомых; у них извлекают яд для изготовления лечебных сывороток, против укусов и для создания на его основе ценных лекарственных препаратов, снимающих болезненные ощущения при таких заболеваниях, как ревматизм, остеохондроз, бронхиальная астма, невралгия и т. д. Панцири черепах, кожу крокодилов и змей использовали ранее, и в менее крупных масштабах применяют сейчас, для изготовления ювелирных и кожевенных изделий. Из-за загрязнения окружающей среды и бесконтрольного промысла некоторые виды рептилий резко сократили свою численность и находятся на грани вымирания, многие из них занесены в Красную книгу. На Урале под охраной числится три вида пресмыкающихся: веретеница ломкая, прыткая ящерица и медянка.
К классу ПТИЦ относятся покрытые перьями позвоночные животные с постоянной температурой тела (гомойотермные), передние конечности которых превратились в крылья. Способность к полёту у некоторых птиц вторично утрачена (пингвины, страусы), зато они обладают возможностью быстрого бега, ходьбы, плавания и ныряния. По ряду анатомо-морфологических особенностей птицы похожи на рептилий. В действительности ещё в триасе от древних пресмыкающихся обособилась ветвь архозавров. Примитивные архозавры — псевдозухии тогда же, в триасе, дали начало крокодилам, разнообразным динозаврам и летающим ящерам. От каких-то мелких псевдозухии обособились птицы, и произошло это примерно 190—170 млн лет назад. Во время господства рептилий птицы были вынуждены заселять наименее подходящие для жизни участки Земли, ещё не освоенные пресмыкающимися и амфибиями. Многие возникшие в ходе эволюции изменения скелета, наружных покровов, внутренних органов и их систем, теплокровность позволили им это сделать. Преобразования в центральной нервной системе влекли за собой усложнение поведенческих реакций, дававших преимущество в борьбе за существование и способствовавших росту численности, появлению новых видов, расселению птиц в биосфере. Сейчас в классе Птиц насчитывается 9000 видов, подразделённых на 2 подкласса и 34 отряда, в том числе 28 из них являются современными и объединяют около 8600 видов живущих ныне птиц.
В 1-й подкласс ЯЩЕРОХВОСТЫХ, или ДРЕВНИХ, ПТИЦ, входит только одна ископаемая птица — археоптерикс, остатки которого были найдены в сланцевых песчаниках - отложениях мелководного залива юрского моря. Было найдено 5 отпечатков скелета и отпечатки перьев похожего на ящерицу пернатого с длинным хвостом, общим размером с голубя. Возраст отпечатков составил 150 млн лет. Во 2-й подкласс ВЕЕРОХВОСТЫХ,--или НАСТОЯЩИХ, ПТИЦ, входят все остальные отряды, объединяющие как современных, так и исчезнувших с лица планеты птиц (эпиорнисов, моа). Когда-то на Земле обитали птицы, масса которых превышала 400 кг, сегодня максимальный вес тела у самых крупных пернатых не превышает 100 кг (африканский страус). Самые мелкие птицы имеют вес от 1,6 г до 20 г (колибри, певчие воробьиные — медоносы и нектарницы). Средняя масса тела современных птиц колеблется в пределах от 50 г до 1 кг. К характерным особенностям класса относят: обтекаемое по форме туловище; подвижную голову; наличие оперенья и видоизменённых конечностей — крыльев; сухую, практически лишённую желез кожу (есть копчиковая железа, вырабатывающая жироподобный секрет, которым птицы смазывают крылья, что способствует их эластичности и несмачиванию водой); наличие роговых чешуи на задних конечностях; роговой клюв; пневматизацию костей; увеличение мозжечка (способствовало лучшей ориентации в пространстве) и общей массы мозга; интенсификацию зрения (крупнее зрительные доли среднего мозга) и слуха; образование системы воздушных мешков (дополнительно к лёгким); четырехкамерное камерное сердце и полное разделение большого и малого кругов кровообращения (способствовало лучшему снабжению тканей кислородом и питательными веществами и более быстрому удалению из организма СО2 и продуктов распада), гомойотермию (способствовала повышению устойчивости птиц к колебаниям температуры окружающей среды). Насиживание яиц птицами и забота о потомстве через выкармливание птенцов способствовали сокращению их смертности на ранних этапах онтогенеза.
Теплокровность и высокая подвижность птиц обеспечиваются потреблением большого количества пищи. Большинство птиц насекомоядны, имеются растительно-ядные птицы и хищники (поедающие рыб, амфибий, рептилий, птиц менее крупных, чем они сами, и млекопитающих). Встречаются всеядные виды. Пищеварительная система птиц несколько отличается от таковой у рептилий: появляется зоб — временное вместилище пищи; желудок подразделяется на два отдела — железистый (в нём обильно выделяются пищеварительные ферменты) и мускульный (в нём пища перетирается); удлиняется и в большей степени дифференцируется кишечник. Интенсивность пищеварения у птиц очень высока, так, на полное переваривание гусеницы воробей затрачивает 20 мин, а ястреб при весе тела в 1,5 кг за раз может съесть до 1 кг пищи.
Дыхательная поверхность лёгких птиц больше, чем пресмыкающихся, к тому же с ними связаны воздушные мешки, объём которых, в свою очередь, в 10 раз превышает объём лёгких. Воздушные мешки расположены между органами, а некоторые даже способны заходить под кожу или проникать в полости крупных костей. Насыщенный кислородом воздух и при вдохе и при выдохе постоянно находится в дыхательной системе, перекачиваясь из лёгких в воздушные мешки (когда птица поднимает крылья, мешки расширяются и заполняются воздухом из лёгких; при опускании крыльев мешки сжимаются, и воздух, выходя из них, продувает лёгкие на выходе второй раз), — это крайне необходимо птицам, особенно в полёте, когда частота дыхательных движений возрастает, кровь всё же успевает очиститься от углекислоты и насытиться кислородом.
Характерная особенность птиц — относительно большие размеры сердца (до 2% от массы тела), разделённого на два предсердия и два желудочка. Пульс у птиц составляет до 300 ударов в минуту в покое и до 500 в полёте. Кровяное давление доходит до 200 мм рт. ст. Выделение осуществляется через парные метанефрические почки, однако у птиц отсутствует мочевой пузырь. Конечным продуктом выделения является мочевая кислота, выделяемая через клоаку в виде белой кашицеобразной массы. По сравнению с пресмыкающимися птицы претерпевают изменения и в области опорно-двигательного аппарата. Скелет туловища малоподвижен и образует жёсткую конструкцию. Грудинная кость превращается в киль, к которому крепятся мощные мышцы крыла, благодаря которым птицы способны развивать скорость полёта до 160 км/час (чёрный стриж).
Птицы, как и пресмыкающиеся, — яйцекладущие животные. Они раздельнополы, с внутренним оплодотворением. У самок развивается только левый яичник, редукция правого определяется тем, что одновременное формирование яиц в парных яичниках невозможно. Наружная оболочка яйца представляет собой плотную известковую скорлупу. У самых мелких птиц масса яйца составляет 0,2 г, а у самых крупных — до 1,5 кг. В кладке может быть от 1 яйца (пингвин, крупные хищные птицы) до 22 (серая куропатка и перепел). Насиживание длится от 12 до 80 суток. Размножение у птиц умеренных широт приходится на период весны, начала лета. Практически у всех птиц выражен половой диморфизм (чаще самцы крупнее самок и более ярко окрашены). Птицы делятся на моногамных (на период размножения образуют пару, причём у некоторых видов пара держится несколько лет) — лебеди, орлы, цапли, гуси; и полигамных (пары не образуются, обычно всегда имеется несколько половых партнёров) — глухари, тетерева, павлины, колибри. Размножение у птиц сопровождается брачными играми и током (песней). Ток облегчает встречу самца и самки, способствует формированию пары. В период тока обычно идёт строительство гнезда. Птицы делятся также на птенцовых (птенцы появляются слепыми и долго остаются в гнезде) и выводковых (вылупляются зрячими, способны кормиться самостоятельно).
Популяционная организация птиц сложнее и многообразнее, чем у рептилий. Птицы имеют свою гнездовую и кормовую территорию, способны к массовым миграциям (перелётам), образуют стаи. Для стай характерна особая организация, по формуле: доминирование — подчинение. По местообитаниям можно выделить несколько экологических групп птиц: древесно-кустарниковые птицы; птицы открытых пространств; болотные; водные птицы. Птицы имеют большое значение в экосистемах, обычно представляя собой конечное звено в цепи питания. Они играют важную роль в опылении растений и в распространении семян. Хищные птицы истребляют мышевидных грызунов, являющихся переносчиками опасных возбудителей инфекционных заболеваний. Насекомоядные птицы защищают лес от вредителей. Многие птицы являются промысловыми. Некоторые уже давно одомашнены (индейки, куры, утки). К сожалению, птицы сами могут быть переносчиками ряда вирусов и бактерий, вызывающих опасные заболевания (орнитозы, сальмонеллёз).
Из наиболее известных отрядов и родов птиц выделяются следующие: отряд Пингвинообразные (16 видов населяют Южное полушарие; не летают, передние конечности видоизменены в ласты; плавают и ныряют; кормятся рыбой); отряд Африканские страусы (1вид; самая крупная из ныне живущих птиц; способность к полёту утрачена; очень хорошо бегает; ведёт гаремный образ жизни; разводится человеком из-за вкусного мяса); отряд Нандуобразные (2 вида, обитающих в Южной Америке, от африканских страусов отличаются меньшими размерами); отряд Пеликанообразные, или Веслондгие (50 видов пеликанов, ведущих колониальный образ жизни вблизи крупных водоёмов; питаются рыбой; прекрасно плавают; и 6 видов бакланов; хорошо летают и ныряют, также кормятся рыбой); отряд Листообразные, или Голенастые (разнообразные по величине длинноклювые, длинношей-ные и длинноногие птицы; летают парящим полётом, в воздухе вытянутые ноги далеко выдаются за хвост: цапли (60), аисты (17), ибисы (30), фламинго (6)); отряд Гусеобразные (150 видов водных птиц: гуси, лебеди, речные утки); отряд Соколообразные, или Дневные хищные птицы (270 видов распространённых по всему земному шару птиц; обладают отличными способностями к полёту, мощным, хотя и коротким, загнутым клювом: грифы, ястребы, орлы, луни, соколы); отряд Курообразные (250 видов наземных или наземно-древесных птиц характерного куриного облика; питаются растительной пищей, для перетирания пищи заглатывают камешки, играющие роль «жерновов»: сорные куры, глухари, тетерева, рябчики, куропатки, фазаны, павлины, перепела, цесарки, индейки); отряд Голубеобразные (300 видов в основном расти-тельноядных птиц: горлица, голубь); отряд Совообразных (140 видов ночных хищных птиц, с хорошо развитым слухом, поселяющихся в дуплах, питающихся мышевидными грызунами и насекомыми: сова, филин); отряд Воробьинообразные ( 5000 видов разнообразных птиц, строящих гнёзда и ухаживающих за птенцами, пока те не оперятся: воробьи, жаворонки, ласточки, вороны, райские птицы, синицы, поползни, пищухи, оляпки, крапивники, дрозды, славки, мухоловки, трясогузки, скворцы, зяблики, клесты, щеглы, чижи, снегири). В связи с уменьшением площадей естественных экосистем, вызванных ростом численности населения, урбанизацией, загрязнением окружающей среды и т. д., сокращается биоразнообразие и численность птиц. Принимаются меры по их размножению: создаются заповедники и заказники, запрещается отстрел птиц во время гнездования, издаются специальные указы по сохранению редких и исчезающих видов. На сегодняшний день в Красную книгу Среднего Урала внесено 19 видов, среди них чёрный аист, орлан-белохвост, беркут, сапсан, краснозобая казарка, могильник, лебедь-кликун, болотный лунь, кобчик, филин, ястребиная сова.
МЛЕКОПИТАЮЩИЕ — класс позвоночных, гомойо-термных, живородящих, вскармливающих молоком детёнышей животных, с телом, покрытым волосяным покровом. Класс Млекопитающих возник несколько ранее класса Птиц от группы примитивных пресмыкающихся, так называемых зверозубых пресмыкающихся (цинодонтов) в триасе, приблизительно 215 млн лет назад. Первые млекопитающие, так же как и птицы, на заре своего существования осваивали наименее приспособленные участки суши, не занятые Пресмыкающимися. Возникший к кайнозойской эре сложный комплекс приспособлений, обусловленный физиологически и анатомо-морфологически, позволил млекопитающим не только выжить, но и занять господствующее положение среди представителей земной фауны. Сегодня разнообразные Звери, которых насчитывается около 4000 видов, объединяются в 95 отрядов. Внешний облик и размеры Млекопитающих чрезвычайно разнообразны: от 4 см длиной и 1,2 г весом (землеройка) до 4,5 м высотой и 7,5 т весом (африканский слон). Среди Млекопитающих много вторичноводных животных, среди них есть настоящие гиганты, например: голубой кит, длина которого составляет 33 м при массе в 150 тонн. Среди основных характеристик класса Млекопитающих следующие: крупный головной мозг (его передний отдел имеет «новую кору» — неопаллиум — из серого мозгового вещества, которая обеспечивает высокий уровень нервной деятельности и сложное приспособительное поведение); хорошо развиты органы обоняния, зрения, слуха (появляется наружное ухо и видоизменяется среднее ухо — в нём уже присутствуют три косточки: молоточек, наковальня и стремя); у некоторых возникает способность к ультразвуковой эхолокации; кожа несёт волосяной покров и большое количество желез, среди которых есть потовые, сальные и млечные; только у млекопитающих слюна содержит особые ферменты, которые расщепляют крахмал до моносахаридов; лёгкие имеют альвеолярную структуру; появляется диафрагма, разделяющая полость тела на грудной и брюшной отделы; ещё более, чем у птиц, усложняется строение желудочно-кишечного тракта (у некоторых видов желудок становится многокамерным, непереваренные остатки пищи выводятся через анальное отверстие); в кровеносной системе сохраняется только левая дуга аорты (у птиц есть ещё и правая); хорошо развита гортань, возникают голосовые связки; детёныши развиваются в теле матери, получая питание через плаценту, а после рождения вскармливаются молоком. У млекопитающих, так же как и у птиц, отмечается постоянная температура тела, не зависящая от колебаний температуры окружающей среды, имеется четырёхкамерное сердце и метанефрические почки, появляется вновь мочевой пузырь. Самое главное в том, что важны в природе не отдельные, пусть даже высокоорганизованные, органы и системы органов, а их комбинации, которые позволяют зверям адаптироваться в окружающем их и вечно меняющемся мире. Например, теплокровность достигается за счёт терморегуляции, обеспечиваемой шерстным покровом. Избыток тепла выводится вместе с потом через потовые кожные железы (по составу пот близок к моче, но менее концентрирован).
Класс Млекопитающих делится на два подкласса: Первозвёри и Звери, В подклассе ПЕРВОЗВЁРИ систематики выделяют 3—4 вымерших отряда и 1 отряд Однопроходных, куда входит 4 ныне живущих вида — 3 вида ехидны (проживают в Австралии и на Новой Гвинее) и 1 вид — утконос, живущий в Австралии и Тасмании. К подклассу Первозверей, или клоачных, относятся наиболее примитивные из млекопитающих. Они откладывают яйца и высиживают их, как утконос, или донашивают в выводковой сумке (кожном мешке на брюхе), как ехидна. Сосков у клоачных нет, и протоки млечных желез открываются прямо на коже. Температура тела ниже, чем у остальных млекопитающих, и составляет приблизительно 32 градуса. Даже внешне первозвери отличаются от остальных млекопитающих, так, у ехидны морда вытянута, заострена и имеет клюв, одетый роговым чехлом; а у утконоса морда кончается широким клювом, также покрытым роговым чехлом с многочисленными роговыми пластиночками на внутренней поверхности.
Во второй подкласс — ЗВЕРИ входит 18 современных отрядов (и около 12—14 отрядов, представители которых к настоящему времени вымерли). В подклассе Звери все млекопитающие делятся ещё на низших зверей и высших зверей. К низшим зверям относят 1 отряд — Сумчатых, к высшим — все остальные. Отряд Сумчатые включает около 250 видов животных, разнообразных по размерам: от 4 см (сумчатая мышь) до 1,6 м (большой серый кенгуру), но одинаковых по способности рождать недоразвитых зародышей, а затем донашивать их в сумке. На внутренней стороне сумки имеются соски, в которые открываются протоки млечных желез. Родившийся детёныш (весом всего несколько граммов) по вылизанной мамой дорожке на животе скатывается в сумку, где присасывается к соску и растёт на протяжении 2—6 месяцев. Среди представителей отряда следующие животные: опоссумы, сумчатые мыши, сумчатые волки, сумчатые муравьеды, сумчатые кроты, сумчатые барсуки (бандикуты), кускусы, сумчатые медведи (коала), вомбаты, кенгуру (51 вид).
Высшие звери, или плацентарные, объединяют 17 отрядов Зверей, детёныши которых при рождении более или менее развиты и могут сами сосать молоко: отряд Насекомоядных (370 видов стопоходящих животных с колючками или мягким шерстным покровом — ежи, кроты, землеройки); отряд Рукокрылых (850 видов приспособившихся к полёту млекопитающих с кожной летательной перепонкой: крыланы, летучие мыши, ланцетоносы, мешкокрылы, вампиры, подковоносы, обыкновенные летучие мыши, бульдоговые); отряд Зайцеобразных (60 видов животных, имеющих в верхней челюсти сдвоенные резцы: пищухи, зайцы); отряд Грызуны (около 2000 видов преимущественно мелких растительноядных животных с парой мощных, постоянно растущих верхних и нижних резцов: бобры, сурки, белки, ондатра, шиншиллы, мыши, полёвки, лемминги, сони, суслики, хомяки, тушканчики, бурундуки, крысы, дикобразы, морские свинки, нутрии); отряд Китообразных (80 видов животных, приспособившихся к жизни в воде, с торпедообразной формой тела и видоизменившимися в ласты передними конечностями: усатые киты (питаются планктоном, отцеживая его через китовый ус, — гренландский кит, синий кит, серые и горбатые киты) и зубатые киты (дельфины,кашалоты, клюворылы, бутылконосы и т. д.)); отряд Хищных (240 видов в основном плотоядных животных с хорошо развитыми клыками: волки, лисицы, песцы, еноты, медведи, соболь, куницы, каланы, горностаи, выдры, ласки, хорьки, рос-сомахи, скунсы, тигры, леопарды, рыси, львы, гепарды, гиены, мангусты); отряд Ластоногих (30 видов зверей, большую часть жизни проводящих в воде и выходящих на берег для отдыха, рождения детёнышей и во время линьки; имеют шерстный покров и толстый слой подкожного жира: тюлени, морские котики, нерпа, моржи); отряд Хоботных (представлен только слонами — животными, имеющими сильно удлинённый мускулистый нос, сросшийся с верхней губой — хобот); отряд Непарнокопытных (16 видов животных, у которых наиболее развит третий палец, остальные пальцы редуцированы и всё перекрыто роговым копытом: носороги, зебры, ослы, лошади, куланы); отряд Парнокопытных (170 видов животных с четырёхпалыми конечностями, разросшимися третьим и четвертым пальцами, перекрытыми копытами: нежвачные — свиньи, бегемоты, кабаны; жвачные — олени, косули, лоси, жирафы, антилопы, сайгаки, козлы, бараны, буйволы, бизоны, зубры, джейраны; мозоленогие — верблюды); отряд Приматы (190 видов стопоходящих животных с пятипалыми конечностями, первый палец противопоставлен остальным. Отличаются большими размерами мозга и сложным поведением: низшие приматы (полуобезьяны) — тупаи, лори, лемуры; высшие приматы (обезьяны) — капуцины, игрунки, мартышки, гориллы, шимпанзе, орангутаны, люди (1 подвид — человек разумный)).
Млекопитающие завоевали все фаунистические области земли, они освоили разные среды обитания: наземную, водную и воздушную. Некоторые прекрасно себя чувствуют, проживая в почвенной среде. Наряду с птицами, насекомыми и цветковыми растениями, млекопитающие господствуют в биогеоценозах на протяжении всего кайнозоя. Невозможно переоценить значение млекопитающих как для естественных экосистем, так и для хозяйственного использования человеком. Помимо промысловых животных, люди используют 15 видов одомашненных зверей (коровы, козы, лошади, свиньи, кролики и т.д.). Ещё 20 видов животных находятся на разных ступенях доместикации (в первую очередь пушные звери — норка, соболь). В процессе селекции только собак выведено более 200 пород. Масса зверей используется в качестве лабораторных (мыши). К сожалению, среди млекопитающих имеются вредители сельского хозяйства и переносчики (полёвки, суслики, мыши) возбудителей опасных заболеваний (чумы, туляремии, возвратного тифа, геморрагической лихорадки). Под прямым и косвенным воздействием человека происходит обеднение фауны млекопитающих. Чтобы приостановить этот процесс и сохранить имеющееся на сегодняшний день биоразнообразие млекопитающих, создаются заповедники и заказники, национальные парки и резерваты, где поддерживается численность сокращающихся и находящихся под угрозой вымирания видов. В Красную книгу Среднего Урала занесено семь видов млекопитающих: выхухоль, обыкновенный ёж, европейская норка и три вида летучих мышей: северный кожанок, прудовая ночница и водяная ночница. Большое значение для сохранения млекопитающих имеет запрещение промысла редких видов, сохранение их ме-стообитаний, разведение животных в неволе (или в специальных резерватах) с последующей реакклиматизаци-ей в места их естественного проживания.
ЧЕЛОВЕК прошёл длительный путь развития не только как общественное существо, но и как биологический вид. Антропология — наука, изучающая физические особенности человека и его предков; динамику их развития во времени и пространстве. Под антропогенезом. понимают изучение предковых форм человека. Под палеоантропологией — изучение популяций ископаемого человека, относящихся уже к современному виду. Представления о естественном возникновении человека от обезьяноподобных предков в результате эволюции существовали ещё в глубокой древности. Однако основную роль в доказательстве животного происхождения человека сыграла книга Ч. Дарвина «Происхождение человека и половой отбор» (1871), содержавшая факты из разных областей биологии, свидетельствующие о развитии человека от ствола древних обезьян. При этом Ч. Дарвин подчёркивал, что современные человекообразные обезьяны не могут рассматриваться как предки человека — они наши «двоюродные братья». Вероятно, наиболее правдоподобна гипотеза происхождения человека от высокоразвитых обезьян третичного периода. Антропологические находки подтвердили существенную близость человека к африканским человекообразным обезьянам (понгидам), в первую очередь шимпанзе. Ранние этапы эволюции понгидно-гоминидного ствола представлены североафриканским олигоценовым египтопитеком и группой дриопитеков. Полагают, что отделение ветви, приведшей к человеку от общего ствола развития приматов, произошло не ранее 14—15 и не позднее 6 млн лет назад. Итак, в зоологическом отношении современный человек относится к типу Хордовых, подтипу Позвоночных, классу Млекопитающих, подклассу Плацентарных, отряду Приматов, подотряду Узконосых, роду Homo, виду Homo sapiens (человек разумный), подвиду Homo sapiens sapiens. Современные человекообразные обезьяны — шимпанзе, горилла, орангутан, гиббоны — представляют формы, уклонившиеся от линии развития, общей с человеком. По последним данным, находки останков обезьяноподобных предков человека датируются возрастом 40 млн лет (в 1999 г. группой французских и русских антропологов на территории государства Мьянма (Бирма) в Южной Азии была найдена нижняя челюсть примата, отличающаяся по ряду особенностей от костей обезьян).
Появлению разумного человека на Земле предшествовало несколько видов человекообразных существ — гоминоидов и первобытных людей — гоминидов. К семейству гоминоидов относят два рода: рамапитеков и австралопитеков. Рамапитеки жили около 14 млн лет назад на территории Юго-Восточной Африки, Передней и Южной Азии, тогда, когда на месте тропических лесов стали возникать саванны. Именно в это время рамапитеки «вышли из леса» и стали приспосабливаться к жизни на открытых пространствах. Физическая перестройка организма привела к тому, что отдельные рамапитеки при высматривании добычи и врагов в густой траве саванн приподнимались на задние ноги, приобретая выпрямленное положение тела, что оказывалось крайне выгодным для этих особей в борьбе за существование. Сегодня распространено мнение о том, что рамапитеки были той ветвью развития, которая привела к появлению человекообразных узконосых обезьян — орангутанов.
В основании развития линии приматов, приведшей к возникновению рода Homo, находились представители рода австралопитеков (возможно, его начало положили какие-то наиболее продвинутые популяции рамапитеков). Австралопитеки жили на Земле приблизительно 5—8 млн лет назад. Тело автралопитеков было покрыто волосами, и в их облике было много обезьяньего. Они имели рост около 150 см, были способны ходить на задних ногах при выпрямленном положении тела, причём передние лапы выполняли функции рук. Масса мозга австралопитеков составляла 450—550 г (масса мозга горилл — 460 г). Австралопитеки, обитая на открытых пространствах, какое-то время проживали в пещерах. Плохо развитые клыки последних свидетельствуют о том, что функция защиты и нападения должна была перейти к рукам (в ряде пещер, являющихся стоянками австралопитеков, обнаружены кости мелких обезьян со следами сильных раскалывающих ударов, нанесённых, по-видимому, палками или камнями). Следовательно, охотились австралопитеки с применением примитивных орудий труда.
От африканского гоминоида — австралопитека около 3 млн лет назад в Восточной Африке отделились прямые предки современного человека — гоминиды — виды рода Homo. Первый вид назвали человек умелый (Homo habilis), потому что он начал делать каменные орудия (наиболее древним из них, найденным в Олдовайском ущелье М. Лики обтёсанным галькам около 2,4 млн лет). Масса головного мозга существа составляла 650 г (до 775 г), что уже заметно выше, чем у австралопитековых. У человека умелого были обнаружены изменения в скелете конечностей: первый палец стопы не был отведён в сторону и концевые фаланги пальцев рук были такие же короткие и плоские, как и у современного человека. Вероятнее всего в этот же период произошло освоение огня. Следующий вид назвали человек прямостоящий (Homo erectus). Человек прямостоящий в эволюции гоминид представлен большим количеством форм, из которых наиболее известными являются: питекантроп (Ява), синантроп (Китай), гейдельбергский человек (Средняя Европа), атлантроп (Алжир), телантроп (Южная Африка), олдовайский питекантроп (Центральная и Восточная Африка). С зоологической точки зрения все формы человека прямостоящего возникли в связи с тем, что, расселяясь, он попадал в новые условия существования, образуя изолированные друг от друга группировки, в которых независимо осуществлялся естественный отбор.
Все эти формы, существовавшие одновременно или частично, сменявшие друг друга, жили примерно с 3 млн до 200 тыс. лет назад. В антропологии формы человека прямостоящего часто объединяют под названием архантропы. Архантропы характеризовались в целом развитой орудийной деятельностью, могли разделывать убитых животных после успешной охоты. В пищу они применяли и растительное сырьё: ягоды, плоды, коренья, зелень. Вели стадный образ жизни. Проживали в пещерах. Использовали огонь. Внешне они были похожи на современного человека, хотя по таким чертам, как мощно развитый надбровный валик, отсутствие настоящего подбородочного выступа, низкий и покатый лоб и плоский нос, архантропы ещё достаточно отличались от более поздних форм человека. Средний рост был около 160 см. Масса головного мозга достигала 800—1000 г. Архантропы переступили рубикон (рубиконом считается вес мозга около 750 г, именно в это время ребёнок овладевает речью). Следовательно, архантропы могли членораздельно общаться.
После периода максимального расцвета, т. е. около 400 тыс. лет назад, все эти формы стали быстро исчезать, видимо дав начало новой группе форм — палеоантропам, или неандертальцам (Homo sapiens). Неандертальцы населяли север Средиземноморья и всю территорию Передней Азии до Средней Азии (Туркмении), Центральную и Восточную Азию до Индонезии включительно. Следует отметить, что не все учёные считают неандертальцев видом человека разумного (Homo sapiens), давшего впоследствии начало подвиду Homo sapiens sapiens, — некоторые предполагают, что неандертальцы были всего лишь слепой ветвью гоминидов и вымерли приблизительно 25 тыс. лет назад. Название неандертальцы получили по месту первой ископаемой находки (в долине реки Неандерталь, вблизи от Дюссельдорфа). Для неандертальцев характерны: низкий скошенный лоб, низкий затылок, сплошной надглазничный валик, большое лицо с расставленными глазами, слабое развитие подбородочного выступа, крупные зубы, рост около 165 см, масса мозга порядка 1500 г, руки с широкими кистями, пальцы с ногтями, отсутствие хорошо развитого шерстного покрова. Неандертальцы жили группами. Занимались охотой и собирательством, причём первым видом деятельности занимались преимущественно мужчины, а вторым — женщины. В этот период эволюции для человека был свойствен каннибализм. Орудия труда были более совершенными, чем у архантропов: ручные рубила, остроконечники и скрёбла, топоры и зубила. Неандертальцы по уровню развития представляли неоднородную группу. Более древние находки антропологов являются прогрессивнее морфологически, чем значительно более поздние формы. Среди таких более прогрессивных морфологически находок — кроманьонцы.
Ранние неандертальцы (кроманьонцы) характеризовались меньшим надбровным валиком, более тонкими челюстями, высоким лбом, заметно развитым подбородком, менее мощным физическим развитием, зато более развитым мозгом — отлично сформированными передними лобными долями. Поздние неандертальцы жили стадами и выживали какое-то время за счёт мощного физического развития. В объединениях ранних неандертальцев несомненно существовали внутригрупповые связи, иерархия особей и альтруистическое поведение. По-видимому, именно от них 50—40 тыс. лет назад произошёл подвид Homo sapiens sapiens, к которому принадлежат все современные люди.
Сегодня существует несколько точек зрения на происхождение человека современного типа. Доминирует концепция широкого моноцентризма, согласно которой человек современного типа (неоантроп) возник где-то в Восточном Средиземноморье и в Передней Азии. Именно там находят наиболее полные промежуточные формы между ранними (кроманьонцами) и поздними неандертальцами. В те времена эти территории были покрыты густыми лесами, в которых обитало огромное количество животных. Здесь, по-видимому, и был совершён последний шаг на пути к Человеку разумному. Около 10 тыс. лет назад человек полностью заселил всю землю, за исключением Антарктиды (которая тогда тоже была покрыта льдами). В последующие периоды, в связи с изменениями климата, шло только перераспределение человека как биологического подвида по территории ареала.
На последнем этапе эволюции действие естественного отбора привело к образованию рас, имевших адаптивное значение в определённых участках географической среды (все расы относятся к одному подвиду, хотя между ними имеются некоторые анатомо-морфологические различия, генетическая основа различий невелика). На текущий момент выделяются следующие расы: экваториальная (негро-австралоидная), евразийская (европеоидная), ази-атско-американская (монголоидная). Существует ещё одно подразделение — на негроидную, австралоидную, европеоидную, монголоидную и американскую расу. Внутри каждой расы имеется деление на подрасы, например, внутри европеоидной расы выделяют атланто-балтий-скую, среднеевропейскую, индо-средиземноморскую, беломорско-балтийскую и балкано-кавказскую подрасы. Величайшими достижениями эволюции человека разумного были открытия, приведшие к неолитической революции — приручению животных и окультуриванию растений (30—10 тыс. лет назад); развитие культуры, а также научно-техническая революция, создавшая основу для мощного социального развития.
2i.SU ©® 2015