Сравнительная характеристика животных типа хордовых. Анатомия костистых рыб

26

УО “Мозырьский государственный педагогический ун. им. В.П. Шамякина

факультет биологии

Контрольная работа

По зоологии позвоночных

Студентки 2 группы 2 курса

заочного отделения

Семенчук А.И.

2009

Содержание

1. Анатомия костистых рыб

1.1 Строение тела

1.2 Кожные покровы

1.3 Органы чувств. Мозг

1.4 Дыхательная и кровеносная системы

1.5 Пищеварительная система

1.6 Органы размножения

2. Подтипы и классы хордовых

2.1 Общая характеристика хордовых

2.2 Происхождение хордовых

2.3 Первичноротые и вторичноротые

2.4 Сравнение хордовых с другими вторичноротыми

3. Сравнительная характеристика животных Типа хордовых Подтипа позвоночных

Список использованных литературных источников

1. АНАТОМИЯ КОСТИСТЫХ РЫБ

1.1 Строение тела

Рыба, как и всякое позвоночное животное, имеет скелет, мускулатуру, кожный покров, органы дыхания, выделения, размножения и чувств, пищеварительную, кровеносную и нервную системы.

Тело рыбы подразделяют на голову, туловище и хвост. Плавники управляют движением тела. Они подразделяются на непарные - спинной, анальный и хвостовой, и парные - грудные и брюшные. У некоторых видов рыб спинной плавник состоит из двух плавников, а у других между спинным и хвостовым плавниками имеется складка кожи, называемая жировым плавником. Все плавники приводятся в движение мышцами, а их скелет состоит из лучей, которые могут быть мягкими и твердыми. Различие между твердыми лучами и мягкими можно установить, рассматривая их спереди. Твердые лучи всегда цельные, мягкие же состоят из сросшихся друг с другом правой и левой половин. Форма и количество лучей плавников характеризуют вид рыбы и выражаются формулой плавников.

Движение рыбы начинает хвост и хвостовой плавник, которые сильным ударом посылают тело вперед, Спинной и анальный плавник усиливают работу хвоста и стабилизируют положение тела. Грудные плавники перемещают тело при медленном плавании, служат рулем и вместе с брюшными и хвостовым плавниками обеспечивают равновесное положение тела при неподвижности. Кроме того, некоторые виды рыб могут опираться на грудные плавники или передвигаться с их помощью по твердой поверхности. Брюшные плавники выполняют, в основном, функцию равновесия, но у некоторых видов изменены в присасывающийся диск, что позволяет рыбе прикрепляться к твердой поверхности. Форма тела рыб зависит от места обитания.

Основой скелета служит позвоночный столб, который подразделяют на два отдела: туловищной и хвостовой. Позвоночный столб состоит из позвонков, от которых вверх отходят дуговидные отростки, окружающие спинной мозг. Вниз также отходят отростки с проходящими в них кровеносными сосудами, и ребра, охватывающие брюшную полость. Спереди к позвоночному столбу примыкает череп, в котором можно выделить черепную коробку, верхнюю и нижнюю челюсти и кости жаберной крышки.

Большинство видов рыб имеют плавательный пузырь, наполненный смесью газов пустотельный орган, возникший в процессе развития эмбриона из стенки кишечника. Плавательный пузырь обеспечивает равновесное положение тела в воде и рыба, регулируя количество газов в нем может всплывать, погружаться или парить в воде. Мальки некоторых видов рыб вынуждены, чтобы взять воздух и заполнить им плавательный пузырь подняться к поверхности воды, как только начнут плавать. Если уровень воды высок, то они не смогут это сделать и остаются калеками.

1.2 Кожные покровы

Тело рыбы покрыто кожей, которая состоит из двух слоев: верхний слой - эпидермис и собственно кожа - дерма. Эпидермис состоит из нескольких слоев клеток, среди которых имеются клетки, вырабатывающие особые слизистые выделения, выступающие на поверхности кожи и делающие ее гладкой и скользкой, что уменьшает сопротивление воды при движении рыбы. Этот слизистый слой постоянно обновляется и препятствует поселению и развитию различных грибов и бактерий. Дерма состоит из нескольких слоев соединительной ткани, которая богата кровеносными сосудами и нервами. В дерме находятся органы чувств и клетки с красящим веществом, придающим окраску телу, которая помогает рыбе в борьбе за существование.

Важное значение имеет маскировочная окраска, зависящая от образа жизни рыбы. Блестящая окраска всего тела или блестящие ярким цветом полосы стайных рыб облегчают им сохранять строй или быстро собраться вместе после нападения хищника. Некоторые виды рыб меняют свою окраску на более яркую с различными полосами и пятнами в период нереста и ухода за потомством, что облегчает малькам поиск родителей. Дерма голая или покрыта, у большинства декоративных рыб, чешуей, представляющей собой тонкие, округлые пластины, лежащие в кожных кармашках и защищающих тело рыбы от повреждений. Чешуя расположена продольными и поперечными рядами и черепицевидно покрывает друг друга. У некоторых видов рыб вместо чешуи тело покрыто костными пластинками.

1.3 Органы чувств. Мозг

Рыба обладает относительно небольшим, но довольно хорошо развитым мозгом, от которого отходят нервы, в том числе: обонятельные, зрительные, акустический и вкусовой. Спинной мозг служит, главным образом, для приема сигналов, идущих от головного мозга.

В области рыла, которое характеризуется расстоянием от начала головы до переднего края глаза, расположены носовые отверстия и рот. Положение и строение рта зависит от способа питания. Ротовое отверстие часто обрамлено губами. Вблизи рта, в большинстве случаев в области рыла, могут быть длинные выросты - усики, которые служат органами осязания и имеют вкусовые клетки, помогающие рыбе в поисках пищи.

Глаза расположены по обе стороны головы, что обеспечивает большое поле зрению. У большинства рыб глаза расположены с боков головы, ближе к концу рыла, чем к жабрам. Расстояние между глазами, измеренное по верху головы, называется шириной лба.

Уникальным органом чувств является, часто хорошо видимая, боковая линия, состоящая из маленьких отверстий в чешуе, являющимися выходами канальчиков, соединенных с чувствительными клетками подкожного канала. У большинства рыб боковая линия полная и идет в виде почти прямой линии по боку тела от головы до хвостового плавника. Но, она может быть и неполной, т.е. занимать несколько чешуй, прерывистой или совершенно отсутствовать.

1.4 Дыхательная и кровеносная системы

В задней части головы находятся жабры, которые служат для дыхания и защищены подвижной жаберной крышкой. В основании каждой из 4 пар (по 4 с каждой стороны) жабр лежит костяная жаберная дуга, на внутренней части которой имеются беловатые жаберные тычинки, образующие вместе с ротовой полостью своеобразный фильтр, процеживающий пищу. Ярко-красные жаберные лепестки, пропитанные кровью кожные отростки, сидят вдоль заднего края жаберной дуги и в них происходит газообмен. Сердце находится внизу передней части тела и состоит из трех отделов: венозного синуса, где собирается венозная кровь, поступающая от тела, предсердия и желудочка. Сокращаясь, желудочек накачивает кровь в аорту, откуда она через 4 пары жаберных артерий попадает в многочисленные капилляры жаберных лепестков, где обогащается кислородом, содержащимся в омывающей лепестки свежей воде и отдает углекислый газ. Затем кровь направляется в спинную аорту и распределяется по всему телу. Различные виды рыб осуществляют это с помощью кожи, слепого выроста желудка, жаберного лабиринта, мешковидного образования в жаберной полости, видоизмененного плавательного пузыря и др. образований.

1.5 Пищеварительная система

Пищеварительный тракт состоит из ротового отверстия, ротовой полости, глоточной полости, пищевода, желудка (отсутствует у карповых), кишечника, прямой кишки и придаточных органов, участвующих в переваривании пищи. В ротовой полости, в большинстве случаев, находятся зубы, которые после изнашивания часто обновляются. Глоточная полость прорезана жаберными щелями, а жаберные тычинки препятствуют выходу через них пищи наружу. Затем следует короткий и узкий пищевод, переходящий в желудок, который соединен с кишечником. У плотоядных рыб он короткий, у растительноядных - длинный и спирально свернут. Во всем пищеварительном тракте находятся слизистые железы. Рядом с кишечником расположены: крупная, богатая жиром и витаминами печень и поджелудочная железа. Эти три органа переваривают пищу, т.е. разлагают ее на простейшие составляющие, а затем усваивают. Непереваренные остатки направляются в прямую кишку и выходят наружу через анальное отверстие.

Почки, служащие для выделения отходов, расположены близко к позвоночному столбу и соединяются в задней части. Мочеточники, также соединившись, впадают в мочевой пузырь, откуда отходит проток, выходящий наружу рядом с половым отверстием.

1.6 Органы размножения

Половые железы представляют собой сужающиеся назад мешки - парные семенники у самца и либо парные, либо одиночные яичники у самки, в которых происходит созревание сперматозоидов и, соответственно, икры. В то время как у самца почти всегда имеется обилие сперматозоидов, созревание икры у самки происходит в определенные промежутки времени. Семенники и яичники через семяпроводы, и яйцеводы соединены с половым отверстием. У самцов живородящих рыб несколько лучей анального плавника преобразованы в копулятивный орган, с помощью которого он оплодотворяет самку. У самок, часто, на яйцеводе имеется мешковидное образование, в котором хранится сперма, что, дает ей возможность после одного оплодотворения метать несколько раз.

Икра состоит из яйцеклетки и желтка, заключенных в защитную оболочку с маленьким отверстием для проникновения сперматозоида. У некоторых видов рыб эта оболочка имеет липкий покров, позволяющий икре прикрепляться к субстрату. Икра у разных видов рыб отличается по форме, размеру, цвету, а также по количеству. Рыбы икромечущие в открытой воде и оставляющие икру без присмотра мечут десятки тысяч икринок, а ухаживающие за икрой и потомством - значительно меньше.

В отверстие поверхности икры проникают несколько сперматозоидов, но лишь один из них попадает в яйцеклетку, т.к. у нее сейчас же под оболочкой образуется дополнительная мембрана и другим сперматозоидам путь закрыт. После того как мужское и женское ядра сольются, начинается размножение клеток и образование эмбриона, который в это время начинает питаться желтком. У него постепенно появляются спинной мозг, голова, жаберные щели и другие органы и, наконец, он покидает оболочку вместе с оставшейся частью желтка, которым выклюнувшаяся личинка питается еще какое-то время, а затем начинает плавать и искать корм.

2. ПОДТИПЫ И КЛАССЫ ХОРДОВЫХ

2.1 Общая характеристика хордовых

К типу хордовых относятся три подтипа - Бесчерепные, Личиночно-хордовые и Позвоночные. Хордовые имеют на ранних стадиях развития внутренний скелет - хорду. Хордовые занимают основные среды жизни: водную, наземно-воздушную и почвенную. Это двусторонне-симметричные трехслойные животные. К хордовым относятся рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие.

Рис. 1.1 Общая характеристика хордовых

Тип хордовых объединяет животных, весьма разнообразных по внешнему виду, образу жизни и условиям обитания. Представители хордовых встречаются во всех основных средах жизни: в воде, на поверхности суши, в толще почвы и, наконец, в воздухе. Географически они распространены по всему земному шару. Общее число видов современных хордовых равно примерно 40 тыс.

В тип хордовых входят бесчерепные (ланцетники), круглоротые (миноги и миксины), рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. К хордовым, как показали блестящие исследования А. О. Ковалевского, относится и своеобразная группа морских, в значительной мере сидячих животных -- оболочников (аппендикулярии, асцидии, сальпы). Некоторые признаки сходства с хордовыми обнаруживает немногочисленная группа морских животных -- кишечнодышащие (Enteropneusta), которых иногда также включают в тип хордовых.

Несмотря на исключительное разнообразие хордовых, все они обладают рядом общих черт строения и развития. Основные из них таковы:

1. У всех хордовых имеется осевой скелет, первоначально возникающий в виде спинной струны, или хорды. Хорда представляет собой упругий нечленистый тяж, эмбрионально развивающийся путем отшнуровывания его от спинной стенки зародышевой кишки. Таким образом, хорда имеет энтодермальное происхождение.

Последующая судьба хорды различна. Пожизненно она сохраняется только у низших хордовых (за исключением асцидий и сальп). Однако и в этом случае у большинства хорда в той или иной мере редуцируется в связи с развитием позвоночного столба. У высших хордовых она является эмбриональным органом и у взрослых животных в той или иной мере вытесняется позвонками, в связи с этим осевой скелет из сплошного, нечленистого становится сегментированным. Позвоночник, как и все другие скелетные образования (кроме хорды), имеет мезодермальное происхождение.

2. Над осевым скелетом располагается центральная нервная система, представленная полой трубкой. Полость нервной трубки носит название невроцеля. Трубчатое строение центральной нервной системы характерно практически для всех хордовых. Исключение составляют лишь взрослые оболочники.

Почти у всех хордовых передний отдел нервной трубки разрастается и образует головной мозг. Внутренняя полость сохраняется в этом случае в виде желудочков головного мозга.

Эмбрионально нервная трубка развивается из спинной части эктодермального зачатка.

3. Передний (глоточный) отдел пищеварительной трубки сообщается с наружной средой двумя рядами отверстий, получивших название жаберных щелей, так как у низших форм на их стенках располагаются жабры Жаберные щели пожизненно сохраняются только у водных низших хордовых. У остальных они появляются лишь как эмбриональные образования, функционирующие на некоторых стадиях развития или не функционирующие вовсе.

Наряду с указанными тремя основными особенностями хордовых должны быть упомянуты следующие характерные черты их организации, которые, однако, кроме хордовых, имеются и у представителей некоторых других групп.

1. Хордовые, так же как и иглокожие, имеют вторичный рот. Он образуется путем прорыва стенки гаструлы на конце, противоположном гастропору. На месте же зарастающего гастропора формируется анальное отверстие.

2. Полость тела у хордовых вторичная (целом). Этот признак сближает хордовых с иглокожими и кольчатыми червями.

3. Метамерное расположение многих органов особенно четко выражено у зародышей и низших хордовых. У высших их представителей метамерия выражена слабо в связи с общим усложнением строения. Наружной сегментации у хордовых нет.

4. Хордовым свойственна двусторонняя (билатеральная) симметрия тела. Как известно, этим признаком, кроме хордовых, обладают некоторые группы беспозвоночных животных.

2.2 Происхождение хордовых

Одна из первых концепций, связывающих план строения хордовых с планами строения других групп беспозвоночных, была разработана выдающимся французским сравнительным анатомом Жоффруа Сент-Илером еще в первой половине XIX века. Он считал, что членистые животные (кольчатые черви и членистоногие) могут рассматриваться как перевернутые позвоночные. "Взгляните на рака, опрокинутого на спину, говорил он, - и вы увидите, что различные системы его расположены совершенно так же, как у высших позвоночных животных". Именно эта концепция была в центре публичного спора между Жоффруа Сент-Илером и Жоржем Кювье, который состоялся в Париже в 1830 году в дни июльской революции, свергнувшей Бурбонов. Как известно, в том знаменитом споре победил Жорж Кювье. Однако к идее сравнения хордовых (и позвоночных) и перевернутых кольчатых червей или членистоногих зоологи возвращались неоднократно на протяжении всего XIX века. Эту точку зрения отстаивал выдающийся зоолог и, как бы мы сейчас сказали, "организатор науки" Антон Дорн, построивший на свои личные средства первую в мире и до сих пор успешно работающую Неаполитанскую зоологическую станцию. В начале XX века идею происхождения хордовых от перевернувшихся на спинную сторону членистоногих отстаивали Гаскелл, Паттен и другие биологи. Остроумные и хорошо объясняющие план строения хордовых гипотезы их происхождения от перевернутых аннелид или членистоногих утратили свою популярность прежде всего в связи с тем, что стали ясны фундаментальные эмбриологические отличия между кольчатыми червями и членистоногими, с одной стороны, и хордовыми - с другой. В начале нынешнего столетия были разработаны гипотезы происхождения хордовых от кишечнодышащих - обитающих в толще грунта морских червеобразных организмов. У этих животных (как и у хордовых) имеются жаберные щели, а в передней части тела - опорный вырост кишечника (стомохорд), который сравнивали с хордой. Однако кишечнодышащие резко отличались от хордовых обратным направлением тока крови, расположением сердца, строением нервной системы и другими важными особенностями организации. Делались попытки выводить хордовых от иглокожих, немертин, моллюсков и других групп беспозвоночных, однако ни одна из них не имела успеха. Своеобразной реакцией на неудачи зоологов решить проблему происхождения хордовых традиционными способами явилась разработка так называемых неотенических гипотез, выводящих хордовых от личинок асцидий. Взрослые асцидии - прикрепленные морские животные, фильтрующие воду через объемистый жаберный мешок и улавливающие взвешенные в воде мельчайшие органические частицы. Они не имеют ни хорды, ни нервной трубки и совсем не похожи на хордовых животных. Но, как давно известно (а впервые это показал еще в конце прошлого века выдающийся русский биолог А.О. Ковалевский), личинки асцидий имеют и хорду, и нервную трубку, которые утрачиваются при метаморфозе. На основании этого многие биологи (Берилл, Уитер, Боун и др.) предполагают, что хордовые произошли от ставших половозрелыми личинок асцидий. Правда, в этом случае остается непонятным, откуда взялись сами асцидии. Да и трудно представить, чтобы хорда и нервная трубка возникли у живущих 1 - 2 дня и не питающихся личинок. Более вероятно, что эти особенности - наследие свободноживущих предков асцидий, об организации которых неотенические гипотезы ничего не говорят. Ни одна из рассмотренных гипотез в настоящее время не может считаться истинной, но в каждой из них содержатся отдельные элементы, которые могут оказаться полезными при реконструкции путей происхождения хордовых.

2.3 Первичноротые и вторичноротые

Все билатерально-симметричные организмы делятся на две группы - первичноротые и вторичноротые, и раньше, чем приступить к анализу проблемы происхождения хордовых, следует выяснить, к какой из этих двух групп принадлежат хордовые. Названия "первичноротые" (Protostomia) и "вторичноротые" (Deuterostomia) произошли от способа развития ротового отверстия в эмбриогенезе. Так, у первичноротых животных бластопор (возникающее в эмбриональном развитии отверстие первичного кишечника) частично или полностью переходит в ротовое отверстие. У вторичноротых (например, у иглокожих) бластопор становится анальным отверстием, а рот прорывается заново на переднем конце личинки. В других случаях бластопор закрывается, а рот и анус открываются заново.

Помимо судьбы рта, первичноротые и вторичноротые отличаются другими эмбриологическими особенностями. Во-первых, это характер дробления оплодотворенного яйца: у первичноротых оно спиральное, а у вторичноротых - радиальное (рис. 1.2). Другое отличие состоит в способе закладке целома (вторичной полости тела): у первичноротых стенки вторичной полости тела происходят от двух клеток, а у вторичноротых за счет выпячивания карманов эмбрионального кишечника (рис. 1.2). Третьим важнейшим различием между первично- и вторичноротыми является судьба зачатка первичного мозга: у первичноротых он дает начало мозгу взрослых форм, а у вторичноротых всегда редуцируется, так что новый нервный центр возникает в другом месте заново. Вторичноротые - это вторичномозговые животные.

Рот и анус хордовых животных формируются без связи с бластопором. Хордовые имеют типичное радиальное дробление яйца, вторичная полость тела (целом) формируется у них за счет выпячивания карманов первичного кишечника, а в нервной системе нет следов первичного мозга. Все эти признаки указывают на принадлежность хордовых к вторичноротым животным. Помимо хордовых к ним относятся погонофоры, полухордовые и иглокожие (рис. 1.2.). В состав первичноротых входят плоские и круглые черви, кольчатые черви, моллюски, членистоногие (рис. 1.2).

Рис. 1.2 Особенности эмбрионального развития первичноротых и вторичноротых животных.

2.4 Сравнение хордовых с другими вторичноротыми

Хотя хордовые - это вторичноротые животные, все же их развитие имеет ряд особенностей. На рис. 1.4 представлены соответствующие стадии развития одной из групп вторичноротых - погонофор и низших хордовых - асцидий.

Анимальный полюс яйца погонофор, на котором располагается ядро яйцеклетки, соответствует спинной стороне эмбриона, а вегетативный, на котором концентрируется желток, - брюшной. У низших хордовый ситуация обратная: анимальный полюс соответствует брюшной стороне, а вегетативный - спинной. Бластопор (то есть та область эмбриона, где впячивается энтодерма и формируется первичный кишечник) у погонофор соответствует брюшной стороне личинки, а у низших хордовых - спинной. Зачаток нервной системы, закладывающийся по линии замыкания бластопора, у погонофор становится брюшным нервным тяжем, а у хордовых - спинной нервной трубкой (рис. 1.4).

Рис. 1.3. Представители основных групп первичноротых и вторичноротых животных.

План строения низших хордовых также существенно отличается от планов строения других вторичноротых. Так, например, у всех вторичноротых передние целомы диссимметричны: левый передний целом больше правого, который обычно выполняет функцию околосердечной сумки. У хордовых ситуация обратная: правый передний целом больше левого. Целомы вторичноротых сообщаются с внешней средой отверстиями, открывающимися на спинной стороне и выполняющими осморегуляторные и половые функции. У хордовых эти отверстия располагаются на той стороне тела, которую мы традиционно считаем брюшной.

Кровеносная система у вторичноротых и хордовых устроена по общему плану и состоит из двух главных сосудов: спинного и брюшного. У вторичноротых, как и всех других беспозвоночных, кровь по спинному сосуду течет вперед, а по брюшному назад. У хордовых направление тока крови обратное: по спинному сосуду кровь течет назад, а по брюшному - вперед. Сердце у вторичноротых лежит на спинной стороне, а у хордовых - на брюшной.

Суммируем все эти отличия.

1. Бластопор хордовых соответствует не брюшной, а спинной стороне. 2. Нервная пластинка хордовых, закладывающаяся по месту замыкания бластопора, превращается не в брюшной нервный тяж, а в спинную нервную трубку. 3. Диссимметрия первой пары целомов имеет обратный знак в сравнении с другими вторичноротыми: правый передний целом у хордовых больше левого. 4. Отверстия целомов у хордовых открываются не на спинной, а на брюшной стороне. 5. Кровь у хордовых по брюшной стороне течет вперед, а по спинной - назад, и сердце располагается не на спинной, а на брюшной стороне. Что же означают эти несоответствия? Только одно: предки хордовых в своем эволюционном развитии испытали инверсию сторон тела, то есть перевернулись и стали передвигаться на морфологически спинной стороне, которая стала функционировать как физиологически брюшная. Морфологически брюшная сторона предков хордовых стала функционировать как физиологически спинная.

Рис. 1.4. Особенности эмбрионального развития погонофор и низших хордовых

Если мы примем этот вывод, все перечисленные выше несоответствия исчезнут: бластопор хордовых станет соответствовать их исходно брюшной стороне, нервная трубка будет располагаться на морфологически брюшной стороне, диссимметрия передних целомов приобретет нормальный для вторичноротых характер, отверстия целомов окажутся на морфологически спинной стороне, и направление тока крови, так же как положение сердца, окажется типичным для вторичноротых. Переворот на спинную сторону мог стать тем важнейшим эволюционным событием, которое определило формирование плана строения хордовых животных и его коренное отличие от планов строения вторичноротых и других беспозвоночных.

3. Сравнительная характеристика животных Типа хордовых Подтипа позвоночных

Список использованных литературных источников

1. Зоология позвоночных: Учебник для студентов биол. фак. пед. ин-тов / Наумов С.П. - издательство "Просвещение" 1982 год

2. «СРАВНЕНИЕ ХОРДОВЫХ С ДРУГИМИ ВТОРИЧНОРОТЫМИ» ст-я В.В. МАЛАХОВ Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

3. А.А. Яхонтов «Зоология для учителя» Т.1 Издательство «Просвещение» Москва 1968г.