Что такое систематика животных. Систематическая категория животных: основные таксоны и принципы классификации
Наука о классификации животных называется систематика или таксономия. Эта наука определяет родственные связи между организмами. Степень родства далеко не всегда определяется внешним сходством. Например, сумчатые мыши очень похожи на обыкновенных мышей, а тупайи — на белок. Однако эти животные относятся к разным отрядам. А вот броненосцы, муравьеды и ленивцы, совершенно непохожие друг на друга, объединены в один отряд. Дело в том, что родственные связи между животными определяются их происхождением. Исследуя строение скелета и зубную систему животных, ученые определяют, какие звери наиболее близки друг другу, а палеонтологические находки древних вымерших видов животных помогают установить более точно родственные связи между их потомками. Большую роль в систематике животных играет генетика — наука о законах наследственности.
Первые млекопитающие появились на Земле около 200 млн. лет назад, отделившись от зверообразных рептилий. Исторический путь развития животного мира называется эволюцией . В ходе эволюции происходил естественный отбор — выживали только те животные, которые сумели приспособиться к условиям окружающей среды. Млекопитающие развивались в разных направлениях, образуя множество видов. Случалось так, что животные, имеющие общего предка, на каком-то этапе стали жить в разных условиях и приобрели разные навыки в борьбе за выживание. Преобразовывался их внешний облик, из поколения в поколение закреплялись полезные для выживания вида изменения. Животные, предки которых относительно недавно выглядели одинаково, стали со временем сильно отличаться друг от друга. И наоборот, виды, имевшие разных предков и прошедшие разный эволюционный путь, иногда попадают в одинаковые условия и, меняясь, становятся похожими. Так неродственные между собой виды приобретают общие черты, и лишь науке под силу проследить их историю.
Классификация животного мира
Живую природу Земли делят на пять царств : бактерии, простейшие, грибы, растения и животные. Царства, в свою очередь, делятся на типы. Существует 10 типов животных: губки, мшанки, плоские черви, круглые черви, кольчатые черви, кишечнополостные, членистоногие, моллюски, иглокожие и хордовые. Хордовые — самый прогрессивный тип животных. Их объединяет наличие хорды — первичной скелетной оси. Самые высокоразвитые хордовые объединены в подтип позвоночных. У них хорда преобразована в позвоночник.
Царства
Типы делятся на классы. Всего существует 5 классов позвоночных животных : рыбы, земноводные, птицы, рептилии (пресмыкающиеся) и млекопитающие (звери). Млекопитающие — самые высокоорганизованные животные из всех позвоночных. Всех млекопитающих объединяет то, что они вскармливают своих детенышей молоком .
Класс млекопитающих делится на подклассы : яйцекладущие и живородящие. Яйцекладущие млекопитающие размножаются, откладывая яйца, как рептилии или птицы, но детенышей вскармливают молоком. Живородящие млекопитающие делятся на инфраклассы: сумчатые и плацентарные. Сумчатые рожают недоразвитых детенышей, которые долгое время донашиваются в выводковой сумке матери. У плацентарных зародыш развивается в утробе матери и рождается уже сформировавшимся. У плацентарных млекопитающих есть особый орган — плацента, осуществляющая обмен веществ между материнским организмом и зародышем в период внутриутробного развития. У сумчатых и яйцекладущих плацента отсутствует.
Типы животных
Классы делятся на отряды. Всего существует 20 отрядов млекопитающих . В подклассе яйцекладущих — один отряд: однопроходные, в инфраклассе сумчатых — один отряд: сумчатые, в инфраклассе плацентарных 18 отрядов: неполнозубые, насекомоядные, шерстокрылы, рукокрылые, приматы, хищные, ластоногие, китообразные, сирены, хоботные, даманы, трубкозубые, парнокопытные, мозоленогие, ящеры, грызуны и зайцеобразные.
Класс млекопитающих
Некоторые ученые выделяют из отряда приматов самостоятельный отряд тупайи, из отряда насекомоядных выделяют отряд прыгунчиковые, а хищных и ластоногих объединяют в один отряд. Каждый отряд делится на семейства, семейства — на роды, роды — на виды. Всего на земле в настоящее время обитает около 4000 видов млекопитающих. Каждое животное в отдельности называется особь.
Животный мир отличается большим разнообразием, на Земле насчитывается около 2 млн видов. Создание системы животного мира является важнейшей задачей зоологии. Решением ее занимается одна из отраслей этой науки - систематика (таксономия), которая разрабатывает теорию и практику классификации и определения животных. Без систематики и ее конечного результата - классификации - все огромное разнообразие видов воспринималось бы как хаос, недоступный пониманию. Естественная система животного мира строится на основе всестороннего изучения животных, что позволяет выявить не только черты сходства и различия между ними, но и доказать их исторические связи и установить степень родства.
Основной таксономической единицей в систематике является вид (species) - реально существующая категория. Вид - это обособленная группа сходных особей, обитающих на определенном пространстве (ареале), свободно скрещивающихся между собой и дающих плодовитое потомство. Особи разных видов, как правило, между собой не скрещиваются, но если такое скрещивание произойдет, то полученное потомство обычно не способно к дальнейшему размножению.
Каждый вид населяет определенное пространство, называемое областью распространения вида или его ареалом. Особи одного вида, населяющие различные районы ареала, находятся обычно в неодинаковых условиях среды, что приводит к возникновению изменчивости, т. е. приобретению этими особями своеобразных черт. Такие несколько отличные местные группы особей вида, населяющие часть ареала, называются подвидами. В отличие от видов подвиды связаны друг с другом переходными формами, обладающими признаками промежуточного характера.
У большинства видов сельскохозяйственных животных выделяют породы, выведенные человеком и отличающиеся, в первую очередь, продуктивностью, но также экстерьерными и интерьерными показателями. Например, во всем мире насчитывают около 400 официально зарегистрированных пород домашних собак.
В современной систематике принято именовать различные виды животных на латинском (или латинизированном греческом) языке, что делает эти названия интернациональными. Впервые двойное (бинарное) название ввел великий шведский ученый К. Линней еще в XVIII в. В соответствии с правилом бинарной номенклатуры каждому виду присваивается название, состоящее из двух слов, первое означает род, второе - собственно вид. Например, различные виды кошек составляют один род Felis. Отдельные же виды этого рода будут называться уже двумя словами: например, кот лесной - Felis silvestris, кот степной - F. libyca, кот камышовый - F. chaus и др. После названия вида животного обычно указывается фамилия (полностью или сокращенно) ученого, впервые описавшего данный вид, и год, когда это было сделано. Например, собака домашняя Canis familiaris L., 1758., в данном случае L. - это К. Линней.
В современной систематике животных используются следующие таксономические группы (таксоны). Близкие виды объединяются в род (genus), близкие роды - в семейство (familia), семейства - в отряд (ordo), отряды - в класс (classis), классы - в тип (phylum). Типы образуют царство (regnum) животных. Часто устанавливаются промежуточные категории - подрод (между родом и видом), подсемейство (между семейством и родом), подотряд (между отрядом и семейством), подкласс (между классом и отрядом), подтип (между типом и классом). Кроме того, выделяют надсемейства (между семейством и подотрядом), надотряд (между отрядом и подклассом), надкласс (между классом и подтипом).
Тип подразделяется на следующие основные категории: ТИП- подтип-надкласс-КЛАСС-подкласс-надотряд-ОТРЯД-подотряд - надсемейство-СЕМЕЙСТВО-подсемейство-РОД-подрод-ВИД-подвид.
Царство Животные (Animalia, или Zoa)
Подцарство Одноклеточные, или Простейшие (Protozoa) Тип Саркомастигофоры (Sarcomastigophora) Тип Апикомплексы (Apicomplexa) Тип Миксоспоридии (Myxozoa) Тип Микроспоридии (Microspora) Тип Асцетоспоридии (Ascetospora) Тип Лабиринтулы (Labyrinthomorpha) Тип Инфузории (Ciliophora) Подцарство Многоклеточные (Metazoa)
Надраздел Фагоцителлозои (Phagocytellozoa)
Тип Пластинчатые (Placozoa) Надраздел Паразои (Parazoa)
Тип Губки (Porifera, или Spongia) Надраздел Эуметазои (Eumetazoa) Раздел Лучистые (Radiata)
Тип Кишечнополостные (Coelenterata) Тип Гребневики (Ctenophora) Тип Мезозой (Mesozoa) Раздел Двустороннесимметричные (Bilateria)
Тип Плоские черви (Plathelmintlies) Тип Круглые черви (Nemathelmintlies) Тип Немертины (Nemertini) Тип Кольчатые черви (Annelida) Тип Моллюски (Mollusca) Тип Онихофоры (Onychophora) Тип Членистоногие (Arthropoda) Тип Погонофоры (Pogonophora) Тип Щупальцевые (Tentaculata) Тип Щетинкочелюстные (Chaetognatha) Тип Иглокожие (Echinodermata) Тип Полухордовые (Hemichordata) Тип Хордовые (Chordata)
Систематика изучает биологическое разнообразие организмов. Основная цель любого систематического исследования - классификация существующего (и существовавшего ранее) многообразия и установление родственных и эволюционных отношений между видами и другими группами организмов (таксонами).
Высшая таксономическая категория в систематике - царство (Regnum). Современные систематики выделяют от трех до девяти царств органического мира. Наиболее широко известны системы известного американского биолога Р. Х. Уиттекера (обосновавшего выделение пяти царств живой природы) и одного из крупнейших отечественных ботаников, академика А. Л. Тахтаджяна. Согласно представлениям последнего, на Земле существуют четыре царства органического мира:
- Царство Прокариоты включает бактерии, сине-зёленые водоросли (цианобактерии) и лучистые грибки (актинобактерии, актиномицеты).
- Царство Грибы объединяет в себе гетеротрофные неподвижные, большей частью нитчатые организмы.
- Царство Растения состоит из фотосинтезирующих эукариотических организмов (по мнению других систематиков, оно должно включать только высшие растения).
- Царство Животные - организмы, клетки которых лишены плотной клеточной оболочки, не содержат пластид и фотосинтетических пигментов.
По традиции организмы, входящие в царства прокариот и грибов, рассматриваются здесь вместе с царством растений в узком, современном его понимании.
Задача систематики - каталогизация, сопоставление и анализ признаков организмов и создание на этой основе классификационной системы, которая отражала бы эволюционные взаимоотношения между организмами, являлась бы отражением эволюционного процесса. Классификационная система подразделяется на соподчиненные друг другу систематические категории, или единицы, - таксоны.
Основная таксономическая категория, используемая в биологической систематике, - вид. Специфика каждого вида выражена морфологически и служит выражением его генетических особенностей. Близкие виды образуют роды, близкие роды - семейства, семейства - порядки, порядки - классы, классы - отделы, и, наконец, отделы образуют царства органического мира. Каждое растение принадлежит к ряду последовательно соподчиненных таксонов. Это иерархическая система классификации.
В биологии любое научное название вида (в том числе и вида растений) состоит из двух латинских слов (является бинарным): и него входят название рода и видовой эпитет. Например, паслён чёрный (Solanum nigrum). Каждый род (в том числе род Паслён) содержит в своем составе определенное количество видов, отличающихся друг от друга своей морфологией, биохимией, ролью в растительном покрове и другими свойствами.
Бинарные латинские названия растений приняты научным сообществом, понятны специалистам разных стран и закреплены в Международных номенклатурных кодексах, регулирующих и определяющих таксономические правила. В научных публикациях следует пользоваться международной номенклатурой, а не местными названиями растений. Основателем бинарной номенклатуры является выдающийся шведский естествоиспытатель Карл Линней (1707-1778), который в 1753 г. опубликовал свой труд «Species plantarum» («Виды растений»).
Положение вышеназванного вида (паслён чёрный) в современной классификационной системе таково:
- Царство Plantae - растения.
- Отдел Angiospermae, или Magnoliophyta - Покрытосеменные, или Цветковые растения.
- Класс Dicotyledones - двудольные.
- Порядок Scrophulariales - Норичникоцветные.
- Семейство Solanaceae - Паслёновые.
- Род Solanum - Паслён.
- Вид Solanum nigrum - Паслён чёрный. Видовое название необходимо сопровождать фамилией автора, который впервые дал научное описание вида и ввел его название в научный обиход: Solanum nigrum L. (L. - аббревиатура фамилии Линнея - Linnaeus).
Согласно Международному кодексу ботанической номенклатуры, существуют правила образования названий для таксонов различного ранга, что позволяет сразу различать их уровень. Так, многочисленные названия отделов имеют окончания -phyta. Например, отдел Цветковые растения называется Magnoliophyta, отдел Зеленые водоросли - Chlorophyta и пр. Название порядков имеет окончание -ales. Например, порядок Лютикоцветные - Ranales, порядок Злакоцветные - Poales и т. д. Название семейств имеет окончание -ceae. Например, семейство Розоцветные - Rosaceae, семейство Бобовые - Fabaceaeи т. д.
Общая характеристика систематики растений и животных
Органический мир сложен и многообразен. Для того чтобы понять его и ориентироваться в нем, человек создавал различные системы органического мира. Системы сначала были искусственными, так как строились на случайных признаках, не учитывающих глубинное родство организмов. И только после открытия эволюционной теории и выявления глубокого родства между различными, в том числе и далекими друг от друга, организмами, стало возможным создание естественной системы органического мира.
Это очень сложное дело, и естественная система пока полностью не сформирована, так как еще недостаточно сведений о тех или иных организмах, но основы такой системы разработаны, а место того или иного вида в этой системе уточняется. Рассмотрим в общем виде основную структуру системы органического мира, созданную трудами большого количества ученых-биологов:
Весь органический мир по принципу наличия клетки в организме разделяется на две империи - империи Неклеточные и Клеточные. Империя Неклеточные образована одним надцарством, в свою очередь состоящим из одного царства - Вирусы. Империя Клеточные по наличию в клетках ядра делится на два надцарства - Прокариоты и Эукариоты. Прокариоты образованы царством Прокариот, состоящего из двух отделов - отдел Бактерии и отдел Синезеленые водоросли. Эукариоты образованы тремя царствами - Растения, Животные, Грибы.
Система органического мира образована таксономическими единицами, или таксонами. Таксон (систематическая единица) - группа организмов, объединенных определенными признаками. Различают таксоны нескольких уровней. В настоящее время высшим таксоном считается Империя организмов, а элементарным таксоном - вид. Наука об определении и классификации организмов в соответствии с их эволюционными взаимоотношениями называется таксономией.
Необходимо знать следующие таксоны животных и растений.
1. Таксоны царства Животные (в порядке убывания):
царство → тип → класс → отряд → семейство → род → вид
(некоторые таксоны опущены, например подтип, подотряд, подсемейство и др.).
2. Таксоны царства Растения (в порядке убывания):
царство → отдел → класс → порядок → семейство → род → вид
(некоторые таксоны опущены, например подотдел, подкласс, под-порядок и др.).
Важно помнить, что организмы имеют родовое и видовое название (характеризуются бинарной номенклатурой), например одуванчик лекарственный (одуванчик - родовое название; лекарственный - видовое), лягушка травяная, жаба обыкновенная и т. д. В науке используют двойные латинские названия, что делает систематику (таксономию) растений, животных, грибов международной наукой.
Классификация организмов по их экологической роли, исходя из способов питания
Вам известно, что по типу питания организмы делятся на автотрофов и гетеротрофов. В зависимости от экологической роли эти организмы разделяют на несколько групп. Рассмотрим эту классификацию.
1. Продуценты - автотрофы, которые из неорганических соединений синтезируют органические вещества, являющиеся пищей для всех других организмов.
Экологическая роль продуцентов состоит в том, что они составляют начало всех пищевых цепей и в круговороте веществ осуществляют перевод неорганических веществ в органические. К продуцентам относят все растительные организмы (водоросли, покрытосеменные, голосеменные и т. д.), а также хемосинтетики (например, серобактер).
2. Консументы - организмы, усваивающие органические вещества и частично переводящие их в неорганические, а частично - в органические соединения нового вида. Консументы «передают» органические вещества от одного звена к другому.
Консументы делятся на несколько групп по порядку нахождения в пищевой цепи.
- Консументы 1-го порядка - это растительноядные животные - фитофаги (заяц, овцы и др.); они переводят органические вещества растительного происхождения в органические вещества животного происхождения и часть органических веществ превращают в неорганические за счет процессов диссимиляции.
- Консументы 2-го порядка - плотоядные животные, питающиеся другими животными, в частности, растительноядными. Существуют консументы более высоких порядков.
3. Редуценты - гетеротрофные организмы, главная экологическая функция которых состоит в превращении органических веществ в неорганические.
К редуцентам относят гнилостные бактерии, грибы (сапрофиты), дождевых червей и т. д. Особую роль среди редуцентов занимают детритофаги - организмы, питающиеся детритом.
Редуценты завершают пищевые цепи, за счет их деятельности замыкается цикл в круговороте веществ в природе - неорганические вещества, образовавшиеся из органических, вновь вступают в цикл, являясь основой минерального питания продуцентов.
Необходимо отметить, что редуценты не только превращают органические вещества в неорганические - часть потребляемых ими органических веществ используется для синтеза органических веществ, образующих тело редуцентов, но в итоге деятельности редуцентов процесс превращения органики в неорганику преобладает. Аналогичное замечание можно сделать и относительно деятельности продуцентов: продуценты часть синтезируемых ими органических веществ преобразуют в неорганические (в процессах диссимиляции), но в итоге деятельности этих организмов из неорганических веществ синтезируются органические (этот процесс преобладает).
Следовательно, вышерассмотренные организмы в природных сообществах образуют цепи питания, в которых реализуется перенос веществ и энергии и за счет которых осуществляется круговорот веществ в природе.
Пищевые цепи многообразны, в них участвует большое число различных организмов, отдельные пищевые цепи перекрещиваются, что приводит к возникновению пищевых сетей. Многочисленность участников пищевых цепей и сетей способствует их устойчивости в природе, так как исчезновение одного из звеньев цепи легко заменяется другим звеном цепи.
Примерами простых пищевых цепей являются:
- Травянистые растения, произрастающие в водоеме (продуценты) → Растительноядные насекомые - жуки, стрекозы (консументы 1-го порядка) → Земноводные, питающиеся насекомыми (лягушка обыкновенная и др. - консументы 2-го порядка) → Водные пресмыкающиеся (например, уж обыкновенный - консумент 3-го порядка) → Хищные птицы, питающиеся ужами (консумент 4-го порядка) Гнилостные бактерии, разлагающие трупы умерших хищных птиц (редуценты).
- Злаковые растения → Птицы, питающиеся злаками → Человек Гнилостные бактерии, разрушающие трупы людей.
- Злаки (пшеница) Кузнечики → Землеройка Хорь → Хищные птицы, питающиеся хорями → Гнилостные бактерии, уничтожающие трупы хищных птиц.
Основным признаком пищевой сети, отличающим ее от пищевых цепей, является наличие в первой нескольких взаимосвязанных цепей питания. Сети питания возникают в процессе эволюции в природных сообществах организмов (биогеоценозах) и являются основой устойчивости данного биогеоценоза в природных условиях. При небольших изменениях внешних условий пищевая сеть позволяет сохранить данное сообщество в течение длительного времени. Однако резкое изменение условий может привести к гибели данного биогеоценоза, что важно учитывать при воздействии хозяйственной деятельности человека на тот или иной регион.
Таксономия в отличие от систематики делает упор на теорию и методологию классификации. Цель ее разделение животных на группы (таксоны) и расположение этих групп в порядке, отражающем их родственные связи и иерархию (от низших к высшим, т.е. от видов к родам, семействам и т.д.) на основе степени сходства и различий между ними. Существует несколько методов определения относительного положения группы в системе. Например метод, известный под названием кладистического, строит схемы ветвления, учитывающие количество общих признаков и их адаптивную роль; филогенетический метод устанавливает родственные связи по данным сравнительной анатомии и палеонтологии.
В отличие от таксономии систематика дает животным названия, а также интерпретирует и оценивает черты сходства и различия между ними, используемые при выделении таксономических групп; другими словами, задача систематики изучение разнообразия форм живого. Таким образом, это более широкое понятие, частично или полностью включающее в себя таксономию.
В научной системе классификации каждый вид животных получает стандартное латинское название, состоящее из двух слов (биномен). Это позволяет исключить путаницу, неизбежную при использовании разнообразных традиционных, т.е. «народных», названий.
ИСТОРИЯ КЛАССИФИКАЦИИ Древнегреческие системы. Можно считать, что основы классификации заложены греческим философом Платоном, создавшем учение об «идеях». Аристотель, один из учеников Платона, сделал попытку распределить животных по группам, исходя из их соответствия той или иной «идее», воплощенной в наборе признаков. Не создав полноценной системы классификации, он ввел в обиход две важные таксономические категории: «вид», т.е. совокупность почти идентичных форм, и «семейство» группа сходных видов. Тем не менее его труды широко использовались последующими поколениями ученых-систематиков. Ранний период современной систематики. Еще в 16 в. такие видные ученые, как Э.Уоттон и К.Геснер, продолжали довольствоваться самыми примитивными системами живого. Однако критическое отношение Уоттона к видам, явно выдуманным древними авторами, внесло в эту область знаний свежую струю, оказавшую влияние на Геснера. Помимо многочисленных статей Геснер опубликовал свою классическую Историю животных (Historia animalium ), где распределил их по алфавиту, объединив родственные формы в группы. Каждый вид был описан достаточно точно для того времени, и весь материал изложен с энциклопедической тщательностью. Однако, обсудив множество различных вопросов, Геснер не провел сравнения между группами и совершенно не затронул функциональных аспектов. Вместе с тем он включил в текст свои оригинальные наблюдения, чего не делало большинство его предшественников, и продемонстрировал, как полезно дополнять описания рисунками.Улисс Альдрованди опубликовал 14 больших томов, посвященных животным, показав, что некоторые их крупные группы можно разбить на подгруппы, и включив в описания данные по внутреннему строению организмов. В 16 в. П.Белон впервые использовал для классификации сравнительную анатомию. Одним из выдающихся биологов 17 в. был Д.Рей. Среди его работ, относившихся по большей части к ботанике, было несколько зоологических исследований, содержавших глубокий анализ функциональных связей между животными. Рей четко установил различие между родом и видом и сформулировал концепцию сходных признаков как основы для выявления родственных связей между естественными группами. Важную роль в развитии систематики сыграли труды Ж.Бюффона, опубликованные в середине 18 в. Его теории при всех их недостатках оказались весьма полезными для биологов следующих поколений. Бюффон показал, что многие трудности в систематике возникают из-за внешнего сходства далеких друг от друга животных, однако именно оно позволяет выявлять более общие закономерности естественной истории.
Начало современной систематике положила Система природы
(Systema Naturae ) Карла Линнея. В ее десятом издании, опубликованном в 1758, была установлена иерархия таких таксономических категорий, как тип, класс, отряд, род и вид. Мы до сих пор пользуемся не только созданной Линнеем биноминальной номенклатурой, но и многими введенными им же научными названиями. Не все из 4000 описанных им видов животных продолжают оставаться в тех группах, куда он их поместил, но сами эти группы сохранились. Линней указал естественную единицу вид как отправную точку классификации, однако вслед за Реем и другими своими предшественниками считал виды неизменными. Только в 19 в., после появления эволюционных теорий Жана Ламарка и Чарлза Дарвина, утвердилась концепция исторического преобразования форм живого. Это эволюционное учение и открытие примерно в то же время основных законов наследственности, сформулированных Грегором Менделем, послужили основой превращения систематики в настоящую науку. Новая систематика. Современная система классификации, используя многие идеи и методы, появившиеся в 19 в., идет гораздо дальше, опираясь на постоянно накапливаемую новую информацию. В настоящее время систематизируются признаки не отдельных особей, а целых популяций организмов. К субъективному качественному изучению добавился количественный подход. Специалисты не ограничиваются анализом различий и сходства, а пытаются создать единую естественную систему. Давно признано, что популяции меняются и возникающие изменения могут закрепляться в результате репродуктивной изоляции. Соответственно, главное внимание уделяется таким проблемам, как «темпы и направление» изменений (эволюции) организмов; видообразование, т.е. происхождение видов от предковых форм; родственные связи между группами. Терминология. Поскольку классификацией занимались сотни систематиков, работавших как на одних и тех же, так и на разных материалах, возникла необходимость установить определенные правила и терминологию. Самые крупные группы (таксоны), на которые делят теперь царство животных, называют типами. Каждый тип делят последовательно на классы, отряды, семейства, роды и виды (иногда выделяют и промежуточные категории, например подтипы, надсемейства и т.п.). По мере перехода от высшей к низшей иерархической группе степень родства между животными, входящими в один таксон, возрастает. В пределах одного вида все животные очень сходны по признакам и при скрещивании дают плодовитое потомство. В приведенной таблице такая система классификации проиллюстрирована несколькими примерами.| Тип | Хордовые | Хордовые | Хордовые | Хордовые |
| Подтип | Позвоночные | Позвоночные | Позвоночные | Позвоночные |
| Класс | Костные рыбы | Земноводные | Млекопитающие | Млекопитающие |
| Отряд | Сельдеобразные | Бесхвостые | Хищные | Приматы |
| Семейство | Лососевые | Лягушковые | Кошачьи | Гоминиды |
| Род | Форели | Настоящие лягушки | Кошки | Люди |
| Вид | Форель ручьевая | Лягушка леопардовая | Кошка домашняя | Человек разумный |
| Научное название | Salmo trutta | Rana pipiens | Felis catus | Homo sapiens |
Полярная ось яйца это воображаемая линия, проходящая от его «северного полюса» (вершины) до «южного» (основания). Борозды радиального дробления проходят либо перпендикулярно, либо параллельно этой оси. В результате образуется скопление клеток, расположенных относительно нее радиально и симметрично (подобно долькам в апельсине).
Борозды спирального дробления проходят под иным углом к полярной оси, поэтому возникающие дочерние клетки располагаются «косо» несколько выше и ниже материнской, из которой образовались, и в составе развивающегося зародыша образуют спирали.
При радиальном и спиральном дроблениях обычно различаются и сроки определения будущей «судьбы» клеток, т.е. того, какая ткань разовьется в конечном счете из той или иной их группы. Если это происходит лишь на относительно поздней стадии развития, то разделив в экспериментальных условиях четырехклеточный зародыш (например, морской звезды) на отдельные клетки, можно вырастить каждую из них в целую особь. Такое развитие называется регуляционным; обычно оно связано с радиальным типом дробления. И наоборот, если судьба клеток определяется очень рано, то экспериментальное разделение четырехклеточного зародыша (например, кольчеца) приведет к образованию только четырех его «четвертушек». Такое развитие называют мозаичным; оно характерно для спирального дробления.
Гаструляция. Ранний зародыш, образующийся в результате дробления, представляет собой, в сущности, сферический комок клеток, называемый бластулой (см . ЭМБРИОЛОГИЯ) . В ходе дальнейшего развития она становится двуслойной, точнее процесс гаструляции превращает ее в гаструлу. Гаструляция протекает по-разному в зависимости от типа бластулы.Этот процесс особенно ясно выражен у животных с полой бластулой (например, морских звезд): в ходе т.н. инвагинации определенный ее участок вворачивается внутрь и образует карманообразную полость. Стенка кармана становится при этом внутренним слоем, расположенным под исходным наружным слоем. Для наглядности представьте себе слабо надутый шарик, который вы надавили пальцем под ним окажутся два слоя резины.
Зародышевые листки. Два слоя клеток, образовавшиеся в результате гаструляции, называют зародышевыми листками: наружный эктодермой, внутренний энтодермой. В дальнейшем между ними формируется третий листок мезодерма. Она бывает двух основных типов: мезенхимной (рыхлая масса клеток, погруженных в студенистое вещество) и пластообразной (напоминающей эпителиальную ткань). У губок, стрекающих и гребневиков мезодерма мезенхимная, возникающая из клеток эктодермы. У животных всех других типов она либо мезенхимная, либо пластообразная и образуется из энтодермы.Каждый зародышевый листок дает начало определенным тканям и органам взрослого организма; так, у позвоночных центральная нервная система и рецепторы органов чувств (например, глаз) производные эктодермы, мышцы и кровеносная система мезодермы, а печень, поджелудочная и щитовидная железы энтодермы.
Класс малощетинковые (Oligochaeta , от греч. oligos мало, chaete волос). Эти черви, к которым относятся и дождевые, обитают в воде или сырой почве. Сегментация тела у них хорошо выражена как внутри, так и снаружи. Ни головы, ни параподий нет, но каждый сегмент обычно несет по несколько пар щетинок. У большинства видов дыхание кожное, жабры отсутствуют. Хотя малощетинковые гермафродиты, у них происходит спаривание. Яйца оплодотворяются и откладываются в коконе из слизи, выделяемой железистыми клетками т.н. пояска на теле. Описано примерно 3000 видов. Класс пиявки (Hirudinea , от лат. hirudo пиявка). Эти черви обитают в воде или в сырых местах на суше. Тело уплощенное. Большая задняя присоска служит для прикрепления; иногда есть и вторая передняя присоска. Щупальца, параподии, а обычно и щетинки отсутствуют. Гермафродиты, но происходит спаривание. Из яиц, окруженных коконом, взрослые особи развиваются, минуя личиночную стадию.Известно примерно 100 видов. Длина большинства из них от 10 до 85 см, а диаметр обычно не превышает 2 мм. В зависимости от вида (известно лишь три исключения) головной отдел (протосома) несет от одного до более 250 щупалец, образующих что-то вроде бороды, чем и объясняется научное название группы.
Из-за наличия многих общих черт как с кольчатыми червями, так и с членистоногими, онихофор часто называют связующим звеном между этими группами. Как у кольчецов, у них сегментированное тело с мягкой стенкой, нечленистые придатки, парные нефридии (выделительные трубочки) в каждом сегменте и неветвистый пищеварительный тракт. С членистоногими их сближает трахейное дыхание и редукция целома: пространство между внутренними органами занято гемоцелем, т.е. обширной полостью, заполненной кровью (незамкнутая кровеносная система).
Онихофоры делятся на два семейства с девятью родами, наиболее известный из которых перипат (
Peripatus ). Описано примерно 75 видов. Тип членистоногие (Arthropoda , от греч. arthron сустав, pus, podos нога). Это самая крупная группа животных, объединяющая по разным оценкам, 1,52 млн. современных и ископаемых форм. Один из главных признаков, отличающий ее от всех более примитивных беспозвоночных, членистое строение конечностей. Сегментированное тело состоит из головы, груди и брюшка. Исходно каждый сегмент несет пару членистых придатков. Наружный скелет (экзоскелет) представлен плотной кутикулой; прочность ей придает хитин аминополисахарид, похожий по физическим свойствам на рог. Экзоскелет очень слабо растяжим, поэтому рост тела требует периодических линек, при которых старый покров сбрасывается и ему на смену секретируется новый, более просторный. Пищеварительный тракт обычно сквозной. Целом сильно редуцирован, а большую часть тела занимает заполненная кровью полость гемоцель (незамкнутая кровеносная система). Нервная система, а также простые и сложные глаза, антенны и другие сенсорные органы обычно хорошо развиты.Для членистоногих характерны раздельнополость и внутреннее оплодотворение. У некоторых видов яйца развиваются без оплодотворения (партеногенез). Тип делят на 9 классов.
Класс паукообразные (Arachnida , от греч. arachne паук). К этой группе относятся, в числе прочих, пауки, скорпионы и клещи; всех их легко отличить от других членистоногих по 4 парам ног; головные и грудные сегменты слиты воедино, образуя головогрудь. Ни антенн, ни настоящих челюстей нет. Хватать и измельчать пищу позволяют две первые пары модифицированных конечностей хелицеры и педипальпы (букв. ногощупальца), а иногда и первые членики ходильных ног; питаясь, животное высасывает только жидкую часть корма. Самец обычно мельче самки; большинство видов яйцекладущие. Класс меростомовые (Merostomata, от греч. meros часть, stoma рот). Древнейшие морские членистоногие. До наших дней сохранились лишь 3 рода мечехвостов. Тело состоит из слитной головогруди, покрытой подковообразным спинным щитом, и несегментированного брюшка. Тип щетинкочелюстные (Chaetognatha , от греч. chaete волос, gnathos челюсть). Примерно 115 видов т.н. морских стрелок, большинство из которых держится у поверхности океана. Название тип получил из-за окаймляющих их рот щетинок. Тело полупрозрачное, стреловидное, несегментированное, без ресничного покрова, длиной от 5 мм до 10 см. Другие характерные признаки: наличие головного, туловищного и хвостового отделов; сквозной пищеварительный тракт; нервная система с несущим ганглии окологлоточным кольцом, брюшным ганглием и сенсорными органами. Дыхательная, выделительная и кровеносная системы отсутствуют. Гермафродиты с внутренним оплодотворением; яичники находятся в туловищном отделе, семенники в хвостовом.Филогенетические связи щетинкочелюстных не вполне ясны, так как сильно выраженные адаптации к хищному образу жизни среди планктона маскируют их родство с другими группами. Вероятно, это высоко специализированные псевдоцеломические животные, а не дегенерировавшие вторичнополостные, как считают некоторые исследователи.
Класс морские лилии (Crinoidea , от греч. krinon лилия). Этот класс объединяет всех ныне живущих сидячих иглокожих (подтип Pelmatozoa ). Их подвижные лучи, или руки, окружают находящуюся сверху оральную поверхность тела; напоминая длинные лепестки цветка, они придают животному сходство с растением. Снизу часто отходит прикрепительный стебелек, который кажется членистым, т.к. скелетные пластинки образуют в нем кольца. Данная группа очень древняя, существовавшая еще в кембрии, т.е. 570510 млн. лет назад. Вымерших видов ок. 5000, а современных менее 700. Класс морские ежи (Echinoidea , от греч. echinos еж). Тело обычно полусферическое или дисковидное, защищенное сплошным панцирем («скорлупой») из спаянных между собой скелетных пластинок и покрытое подвижными иглами, прочно прикрепленными к скорлупе своими основаниями. Во рту находятся пять крепких зубов, составляющих жевательный аппарат (аристотелев фонарь). Все животные раздельнополые; имеют по 45 гонад; наружное оплодотворение. Иногда, особенно в холодных морях, молодь развивается в специальных сумках на теле самки. Известно примерно 2000 видов. Тип полухордовые (Hemichordata , от греч. hemi половина, chorde струна). Червеобразные мягкотелые животные, обитающие на дне моря. Длина некоторых видов достигает 2 м. Тело состоит из хоботка, короткого воротника и вытянутого туловища. Парные жаберные щели на передней части последнего и спинной нервный ствол указывают на близость к хордовым, однако нет третьего главного их признака хорды. Сходство покрытых ресничками личинок торнарии у полухордовых и бипиннарии у иглокожих позволяет считать полухордовых промежуточным звеном между иглокожими и хордовыми. Выделяют два класса, включающих ок. 100 видов. Класс кишечнодышащие (Enteropneusta , от греч. enteron кишка, pneuma дыхание). Подвижные донные животные. Раздельнополые, но один вид способен и к бесполому размножению путем поперечного деления тела. Класс крыложаберные (Pterobranchia , от греч. pteron крыло, branchia жабры). Сидячие, обычно колониальные формы. От воротника отходят руки с многочисленными маленькими щупальцами. Тип хордовые (Chordata , от греч. chorde струна). Для этих вторичнополостных животных характерны три главные особенности: 1) спинной нервный ствол в виде трубки; 2) хорда, служащая осевым внутренним скелетом (эндоскелетом); 3) наличие хотя бы на ранней жизненной стадии жаберных щелей. Четвертый важный признак расположенное с брюшной стороны тела сердце. Выделяют три (иногда четыре) подтипа. Подтип личиночнохордовые, или оболочники (Urochordata , от греч. ura хвост, chorde струна), или Tunicata (от лат. tunica одежда типа рубашки). Морские животные диаметром от 1 мм до 40 см; одиночные или колониальные. Некоторые виды и все личиночные стадии свободноплавающие, но известны и сидячие формы. У всех тело покрыто толстой прозрачной студенистой оболочкой туникой. Гермафродиты; размножение половое или бесполое, почкованием. Выделяют три класса. Класс аппендикулярии (Appendicularia, от лат. appendicula придаточек). Свободноплавающие формы, длиной от 0,3 до 8 см, сохраняющие во взрослом состоянии хвост; гермафродиты, размножение только половое; развитие прямое (без личиночной стадии). Называются также Larvacea. Класс асцидии (Ascidiacea , от греч. askidion мешочек). Одиночные и колониальные сидячие на взрослой стадии формы; в последнем случае с общей туникой. Размножение как половое, так и бесполое путем наружного почкования или образования геммул (внутренних почек). Класс пелагические оболочники (Thaliacea , от греч. thaleia цветение). Свободноплавающие формы. Бочонкообразное тело опоясывают кольцевые мышцы; сокращаясь, они выталкивают поступающую в тело воду из его заднего конца, обеспечивая движение вперед. Размножаются как половым путем, так и почкованием, при котором одно взрослое животное иногда образует тянущуюся за ним цепочку формирующихся особей. Подтип головохордовые (Cephalochordata , от греч. kefale голова, chorde струна). Представители этого рода ланцетники живут в песке на мелководье теплых морей. Тело ланцетовидное с одной спинной и двумя расположенными по бокам брюшной стороны плавниковыми складками; хвост позади анального отверстия. Длина тела до 10 см. Раздельнополые существа. Подтип позвоночные (Vertebrata , от лат. vertere вертеть). Позвоночные отличаются от остальных хордовых по двум признакам: 1) у большинства хорда замещена сегментированной (членистой) костной структурой, называемой позвоночником; 2) головной мозг защищен костной черепной коробкой, поэтому позвоночных нередко называют черепными (Craniata ), противопоставляя оболочникам и головохордовым. Это, как правило, крупные раздельнополые животные. Их делят на 7 классов. Класс круглоротые (Cyclostomata , от греч. kyklos круг, stoma рот). Эти животные, к которым относятся миксины и миноги, самые примитивные позвоночные. Они связаны близким родством со щитковыми (Ostracodermi ) девонского периода (408362 млн. лет назад), иногда называемого Веком рыб; две этих группы объединяются в надкласс бесчелюстных (Agnatha ), противопоставляя всем прочим позвоночным челюстноротым (Gnathostomata ). Ни челюстей, ни парных плавников у круглоротых нет. Рот в виде воронковидной присоски с роговыми зубами для соскабливания мягких тканей животных, которыми они питаются. Тело мягкое цилиндрическое, без чешуи, покрытое слизью; сверху на голове находится непарная (срединная) ноздря. Сердце двухкамерное; черепных нервов 810 пар; хорда сохраняется в течение всей жизни. Класс хрящевые рыбы (Chondrichthyes , от греч. chondros хрящ, ichthys рыба). Обычно это морские хищники акулы, скаты и химеры. Длина некоторых видов достигает 15 м. Скелет хрящевой. Хорда сохраняется на протяжении всей жизни. Как правило, присутствуют хвостовой и парные брюшные и грудные плавники. Рот почти всегда расположен на брюшной стороне. Он вооружен челюстями с зубами, покрытыми эмалью; жаберных щелей 57 пар, сердце двухкамерное; черепных нервов 10 пар; две ноздри спереди от рта; в просвете кишки по всей ее длине тянется т.н. спиральный клапан складка, увеличивающая площадь всасывания. Зубовидные (плакоидные) чешуи делают кожу шершавой.Хрящевые рыбы, возможно, близкородственны вымершим панцирным рыбам (
Placodermi ). Акул и скатов выделяют в подкласс пластиножаберных (Elasmobranchii ), противопоставляя цельноголовым (Holocephali ), т.е. химерам. Класс костные рыбы (Osteichthyes , от греч. osteon кость, ichthys рыба). Скелет обычно костный; у большинства видов тонкие уплощенные чешуи. Рот, как правило, на переднем конце тела, с хорошо развитыми челюстями и зубами. Сердце двухкамерное. Жабры прикреплены к жаберным дугам в боковых жаберных полостях, прикрытых твердой жаберной крышкой. У большинства видов есть плавательный пузырь. Черепных нервов 10 пар.Размеры весьма разнообразны от 1 см до 7 м. К этому классу относятся форель, сом, окунь и большинство других рыб, населяющих водоемы планеты. Известно примерно 25 000 видов.
Класс земноводные, или амфибии (Amphibia , от греч. amphi двойной, bios жизнь). Земноводные, в число которых входят лягушки, жабы, саламандры и червяги, стали первыми позвоночными с четырьмя ногами для передвижения на суше (иногда ноги вторично утрачены), и первыми обладателями настоящих легких, позволяющих дышать воздухом. Это холоднокровные (эктотермные) формы, т.е. температура их тела зависит от условий среды (как и у всех животных, кроме птиц и млекопитающих). Кожа голая, более или менее влажная, участвующая в дыхании. Сердце трехкамерное, состоит из двух предсердий и желудочка; черепных нервов 10 пар. За очень немногими исключениями яйцекладущие, с развивающимися в воде личинками, поэтому живут, как правило, во влажных местах около водоемов. Класс пресмыкающиеся, или рептилии (Reptilia , от лат. repere ползти). К этим животным относятся (в порядке усложнения организации) черепахи, ящерицы, змеи и крокодилы. Они первыми полностью приспособились к жизни на суше: кроме ног и легких, им свойственны: внутреннее оплодотворение; яйца, защищенные от высыхания известковой или кожистой оболочкой; сухая кожа, покрытая роговой чешуей. Черепных нервов 12 пар. Сердце обычно трехкамерное (но с желудочком, разделенным неполной перегородкой), а у крокодилов четырехкамерное, с двумя предсердиями и двумя желудочками. В процессе развития образуются особые зародышевые оболочки: амнион, хорион и аллантоис, поэтому рептилий относят к группе амниот в отличие от рассмотренных выше позвоночных, называемых анамниями. Своим сородичам, жившим в мезозойскую эру (от 245 до 65 млн. лет назад), которую называют Веком рептилий, современные пресмыкающиеся намного уступают размерами и разнообразием. Класс птицы (Aves , от лат. avis птица). Эти животные отличаются от всех прочих наличием перьев. Они теплокровные (эндотермные), т.е. температура тела практически постоянна независимо от условий среды. Передняя пара конечностей превращена в крылья, хотя у некоторых видов способность к полету вторично утрачена. Кости легкие и обычно полые. Зубов нет, хотя у ископаемых форм они были. У взрослых птиц сохраняется только правая дуга аорты; сердце четырехкамерное; органами дыхания служат легкие, связанные с расположенными по всему телу воздушными мешками. Черепных нервов 12 пар. Оплодотворение внутреннее, но копулятивного (совокупительного) органа обычно нет; все яйцекладущие. Зародышевые оболочки такие же, как у пресмыкающихся (амниоты); яичная скорлупа известковая. Размеры самые разные от колибри массой ок. 3 г до страусов, весящих 130140 кг. Многие виды одомашнены, и птицеводство составляет важную отрасль сельскохозяйственного производства. Класс млекопитающие, или звери (Mammalia , от лат. mamma женская грудь). Характерные признаки этих животных волосяной (шерстный) покров и молочные железы, служащие для вскармливания потомства. Четыре конечности по-разному специализированы в зависимости от выполняемой ими функции. У большинства видов присутствуют ушные раковины и дифференцированные на несколько групп зубы. Органами дыхания служат только легкие, вентиляции которых способствует диафрагма (мышечная перегородка между грудной и брюшной полостями). Все виды теплокровные. Сердце четырехкамерное сердце; во взрослом организме сохраняется только левая дуга аорты. Черепных нервов 12 пар. Оплодотворение внутреннее, с помощью копулятивного органа (пениса). Зародышевые оболочки характерные для амниот, а желточный мешок обычно рудиментарный, т.к. подавляющее большинство видов (кроме однопроходных утконоса, ехидны и проехидны) живородящие. Млекопитающие сильно различаются по размерам: от землероек массой 1,5 г, до китов длиной свыше 30 м и весящих до 120 т. Число современных видов 4000. См. также АНАТОМИЯ СРАВНИТЕЛЬНАЯ; АНАТОМИЯ ЧЕЛОВЕКА; БИОЛОГИЯ; ЗЕМНОВОДНЫЕ; КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ; КОРАЛЛЫ; МЛЕКОПИТАЮЩИЕ; МОЛЛЮСКИ; НАСЕКОМЫЕ; ПАЛЕОНТОЛОГИЯ; ПРЕСМЫКАЮЩИЕСЯ; ПРОСТЕЙШИЕ; ПТИЦЫ; РАКООБРАЗНЫЕ; РЫБЫ; ЧЛЕНИСТОНОГИЕ; ЛИТЕРАТУРА Соколов В.Б. Систематика млекопитающих , тт. 13. М., 1973, 1977, 1979Хадорн Э., Вернер Р. Общая зоология . М., 1989
