Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

Введение

Актуальность темы исследования.

Курс биологии на ступени основного общего образования направлен на формирование у учащихся представлений об отличительных особенностях живой природы, ее многообразии и эволюции, человеке как биосоциальном существе. Раздел «Класс Млекопитающие» является обязательным в школьном курсе биологии, что делает актуальным разработку методических подходов к изучению данного раздела. Актуальность изучения млекопитающих в школьном курсе биологии повышается в связи с тем, что млекопитающие являются наиболее сложно устроенными организмами и важным звеном биогеоценозов. Многие виды млекопитающих в настоящее время становятся редкими и исчезающими, что делает актуальным внедрение вопросов охраны животных в изучение данного раздела. Ранее экологизации знаний уделялось мало внимания, поэтому требуется совершенствование методики изучения млекопитающих в этом направлении. Млекопитающие играют большую роль в природных биогеоценозах, оказывая существенное влияние на другие компоненты экосистемы. Они являются высшим классом в животном мире, отличаются от других позвоночных наиболее сложной организацией и поведением. Кроме того, значительное количество представителей данного класса имеют большое хозяйственное значение, что делает важным изучение их в школьном курсе биологии.

Изученность темы. Научные исследования, посвященные изучению млекопитающих в школьном курсе биологии проводились российскими и зарубежными учеными на протяжении многих лет. Особенности жизнедеятельности млекопитающих рассматривали в своих трудах Э.Ярвик, Г.В.Стеллер, П.С.Палос и другие.

Методику организации учебной деятельности школьников в изучении раздела «Млекопитающие» в школьном курсе биологии рассматривали Ю.И.Симашко, Д.С. Михайлов, И.А.Рыков, В.Ф.Шалаев, Н.М. Верзин, М.М. Беляев, С.В.Долгорукова, В.Бабенко, В.Алексев, В.В.Пасечник, О.В.Афанасьева, И.Н.Верещагина, Н.И.Сонина, И.Н.Пономаревой и другие.

Объект исследования: учебно-воспитательный процесс на уроках биологии.

Предмет исследования: методика изучения класса млекопитающих в школьном курсе биологии.

Цель работы - рассмотреть методику изучения млекопитающих в школьном курсе биологии.

Для достижения цели нашей работы необходимо решить следующие задачи:

1. Рассмотреть морфофизиологические особенности млекопитающих.

2. Рассмотреть экологические особенности млекопитающих.

3. Сделать систематический обзор класса млекопитающих.

4. Изучить и систематизировать методы биологических исследований млекопитающих.

5. Определить место темы «Млекопитающие» в школьном курсе биологии.

6. Рассмотреть и систематизировать основные методы изучения млекопитающих на уроках биологии.

Методы исследования. При написании выпускной квалификационной работы были использованы такие методы как анализ (литературных источников, собственных наблюдений), обобщение (знаний, умений и навыков, опыта работы), сравнение (различных литературных источников, взглядов и трактовок авторов учебной литературы и ученых), систематизация (ранее полученных знаний), наблюдение (за поведением животных, степени усвоения материала и т.д.).

Структура выпускной квалификационной работы. Данная работа состоит из введения, двух глав, выводов по каждой главе, заключения, списка использованных источников -34 и 9 приложений.

Глава 1. Теоретические основы изучения млекопитающих

1.1. Морфофизиологические особенности класса млекопитающие

Млекопитающие - высокоорганизованный класс хордовых животных, насчитывающий около 4,5 тыс. видов. Его представители разнообразны, они заселили все среды жизни, включая поверхность суши, почву, морские и пресные водоемы, приземные слои атмосферы. Но все млекопитающие объединяются в один класс на основании ряда общих признаков, которые далее будут нами рассмотрены подробно.

Кожа и ее производные. Кожа млекопитающих, как и у всех хордовых, состоит из двух слоев: наружного - эпидермиса и внутреннего - кутиса (дермы). В отличие от других представителей этого типа она богата кожными железами и несет разнообразные роговые и костные образования. Кожа-полифункциональный орган, участвующий в защите, терморегуляции, дыхании, выделении и многих других процессах [4, 10].

Наружный слой кожи -эпидермис. Он отделен от кутиса неклеточной базальной мембраной, выполняющей барьерно-трофическую функцию. Сам эпидермис можно подразделить на два слоя. Более глубокий, лежащий на базальной мембране-мальпигиев, или ростковый. Старея, клетки мальпигиневого слоя погибают и заполняются роговым веществом-кератогиалином. Эти перерождающиеся или мертвые клетки формируют поверхностный роговой слой эпидермиса, который постоянно снашивается и замещается клетками нижележащего слоя. У млекопитающих между двумя слоями клеток эпидермиса слой перерождающихся клеток, как правило, очень тонкий, что создает впечатление резкой границы между мальпигиевым и роговым слоями. Внутренний слой кожи - кутис, или собственно кожа, значительно толще эпидермиса. Он состоит из плотной соединительной ткани с гладкими мышечными волокнами и подкожной клетчатки. Кутис обильно переплетен кровеносными сосудами и нервами.

Кожа млекопитающих в отличие от кожи рептилий и птиц содержит большое количество многоклеточных кожных желез, выполняют различную функцию. Кожные железы имеют эпидермиальное происхождение. Развиваясь, они могут глубоко погружаться в кутис. Различают потовые, сальные, пахучие и млечные железы [21, 34].

Потовые железы имеют вид трубки, конец которой, в виде клубочка, лежит глубоко в кутисе. Наружные отверстия потовых желез открываются на поверхности кожа или волосяных сумках. Продуктом этих желез является пот, состоящий из воды, растворенной в ней мочевины, солей и некоторых других веществ. Основная функция потовых желез-терморегуляторная.

Сальные железы имеют гроздевидное строение и практически всегда открываются в волосяные сумки. Эти железы выцеляют жирный секрет, служащий смазкой для волос и эпидермиса, придавая им эластичность, предохраняя от намокания и защищая от проникновения вредных микроорганизмов.

Пахучие железы млекопитающих развиваются из потовых или сальных желез, а иногда комбинированно-из тех и других. Эти железы вырабатывают вещества, обладающие характерным запахом, и играют важную роль в химической коммуникации животных. К ним следует отнести анальные железы, предглазничные железы, мескусные железы. Секрет паховых желез и продукты жизнедеятельности кожной микрофлоры, разлагающие эти выделения, позволяют животным распознавать на расстоянии не только видовую, возрастную и половую принадлежность особей, но и их индивидуальные черты, а так же общее состояние животных. Этот секрет играет большую роль в территориальных и поведенческих связях животных.

Млечные железы являются видоизмененными потовыми железами и в простейшем виде (у однопроходных) сохраняют трубчатое строение. Наибольшее развитие млечные железы имеют в период беременности и кормления. Число сосков от 2 до 26 и приблизительно соответствует числу детенышей в одном помете. Млечные железы имеют и самцы млекопитающих, но у них они рудиментарны.

Секретом млечных желез является молоко, предназначенное для вскармливания детенышей. В состав молока входит более ста различных компонентов, главные из которых - вода, белки, молочные жиры, сахара и минеральные соли. Молоко содержит гормоны и иммунные тела [16, 53].

Производные эпидермиса представлены разнообразными роговыми образованиями, основными из которых являются волосы и их производные: роговые чешуйки, когти, ногти, копыта, мозоли, рога полорогих и ряд других.

Волосы являются наиболее характерными образованиями эпидермиса млекопитающих. Лишь немногие виды млекопитающих во взрослом состоянии полностью или частично утратили волосяной покров. Потеря волосяного покрова носит вторичный характер [7, 23].

На протяжении жизни млекопитающего большая часть волос так же, как и перья у птиц, периодически или постепенно выпадает и замещается новыми волосами. Этот процесс носит название линьки. Обитатели сезонного климата линяют, как правило, 2 раза в год. Линька у них происходит достаточно быстро.

Волосы млекопитающих представлены несколькими типами. Основу мехового покрова составляют тонкие волнистые пуховые волосы (пух), образующий густой подшерсток (подпушь), который формирует нижний ярус волосяного покрова. Более длинные и жесткие остевые волосы (ость) располагаются между пуховыми и образуют шерсть - верхний ярус мехового покрова, придающий определенные контуры телу животного. Некоторые волосы - виброссы - имеют характер специализированных чувствительных органов. Сумка каждого такого волоса интенсивно иннервирована. Виброс у отдельных видов расположены на голове (усы, брови), на нижней стороне шеи, встречаются и у древесных форм на брюхе, груди и лапах.

Степень развитости разных типов волос у зверей сожжет быть неодинакова. Очень хорошо развит подшерсток и остевые волосы у полуводных млекопитающих (бобр, выхухоль, выдра, котик и др.), а так же у пушных зверей, обитающих в условиях низких температур. У зверьков, перешедших к подземному образу жизни (крот, цокор, слепыш), практически утеряны остевые волосы, у оленей, наоборот, редуцируется подшерсток.

Функции волосяного покрова разнообразны, однако основными из них являются теплоизоляция и теплорегуляция (пух, реже ость).

Окраска меха млекопитающих обусловлена присутствием пигментов волоса в основном черного, коричневого или красноватого цвета. Пузырьки воздуха ослабляют интенсивность окраски. У млекопитающих окраска меха обычно покровительственна. Отсутствие ярких цветов в окраске коррелирует с отсутствием у многих видов животных цветного зрения и их преимущественно сумеречным образом жизни. При сезонной линьке многие звери резко меняют окраску меха (песец, заяц-беляк, ласка и др.).

У некоторых млекопитающих все тело и его отдельные участки (хвост, лапы) покрыты роговой чешуей (ящеры, бобры, ондатры, крысы и т.д.). Чешуя млекопитающих вполне гомологична роговой чешуе рептилий.

Когти, ногти и копыта, покрывающие концевые фаланги пальцев млекопитающих, имеют единое эпидермильное происхождение и представляют собой плотные роговые пластинки, налегающие на тыльную поверхность фаланг пальцев. Они полностью гомологичны когтям всех амниот. Как и волосы, эти образования растут за счет мальпигиева слоя эпидермиса, а питательные вещества получают по кровеносным сосудам кутиса.

У некоторых млекопитающих эпидермис образует роговые утолщения, называемые мозолями (на груди и на подошвах верблюдов, подушечки пальцев у ряда видов зверей), которые выполняют защитную функцию.

Производные кутиса представлены костными образованиями. К ним относятся рога оленей и жирафов.

Строение скелета (Приложение 1, 2, 3, 4)

Скелет млекопитающих по строению в основном сходен со скелетом наземных позвоночных, однако имеются некоторые различия: число шейных позвонков постоянно и равно семи, череп более объемный, что связано с большими размерами головного мозга. Кости черепа срастаются довольно поздно, что обеспечивает возможность увеличения головного мозга по мере роста животного. Конечности млекопитающих построены по пятипалому типу, характерному для наземных позвоночных. Способы передвижения млекопитающих различны - ходьба, бег, лазание, полет, копание, плавание, -что отражается в строении конечностей. Так, у наиболее быстро бегающих млекопитающих число пальцев сокращено: у парнокопытных развиты два (третий и четвертый) пальца, а у непарнокопытных - один (третий). У животных, ведущих подземный образ жизни, например у крота, увеличена и своеобразно устроена кисть. Животные, способные к планированию (белки-летяги, летучие мыши), имеют удлиненные фаланги пальцев и кожистые перепонки между ними.

Череп млекопитающих относительно крупный, что обусловлено увеличением размеров мозговой коробки. Кости тяжелые и толстые, соединены друг с другом швами. Глазницы сравнительно малы. Группы костей срастаются в комплексы, к которым следует отнести, в частности, затылочную и каменистую кость.

Позвоночный столб млекопитающих представлен пятью отделами: шейным, грудным, поясничным, крестцовым и хвостовым. Позвонки платицельного типа, поверхность тела позвонков плоская. Между ними располагаются хрящевые прослойки, или мениски.

Пояса конечностей. Плечевой пояс всех тетрапод сформирован парными костями. На ней хорошо заметен гребень. Заканчивающийся акромиальным отростком. Гребень служит для прикрепления мышц [2,204].

Скелет парных конечностей млекопитающих имеет все типичные признаки исходной пятипалой конечности тетрапод. Он представляет собой сложный рычаг, состоящий из трех отделов. В передней конечности - плечо, предплечье, кисть; в задней- бедро, голень и стопа. Суставы между голенью и стопой (голеностонный), а так же предплечьем и кистью (предплечно-запястный) 2амфибирального» типа в отличие от рептилий и птиц, у которых эти суставы образованы соответственно между костями плюсны и костями запястья [6, 58].

Мышечная система. Мышечная система более развита и дифференцирована, чем у пресмыкающихся. Особенно сильно развиты мышцы, связанные с конечностями: двуглавая, гребенчатая, лобково-бедренная, грушевидная, ягодичные, многочисленные разгибатели и сгибатели пальцев и т. д. Характерно также развитие широкой мышцы спины, трапециевидной, большой и малой грудных мышц и зубчатых, мышц шеи и т. д. (Приложение 4)

В связи с усовершенствованием механизма дыхания у млекопитающих развилась мускульная диафрагма, отделяющая грудную полость от брюшной. Она вдается в грудную полость в виде купола. При вдохе уплощается, в результате чего объем грудной клетки увеличивается за счет брюшной полости. Мышечная система претерпевает существенные изменения в зависимости от образа жизни различных видов млекопитающих.

У представителей этого класса сердце четырехкамерное. Из двух дуг аорты у млекопитающих осталась только одна, но не правая, как у птиц, а левая. Отходит она от левого желудочка и несет чисто артериальную кровь. Следовательно, у млекопитающих, как и у птиц, артериальный ток крови полностью отделен от венозного и все части тела получают кровь, богатую кислородом. Размеры сердца по отношению к величине тела больше, чем у пресмыкающихся. Частота сокращений сердца хотя и меньше чем у птиц, но значительно больше, чем у пресмыкающихся. В связи с большой работой, выполняемой сердцем, сосуды (венечные), питающие его, сильно развиты. Нервная регуляция сердечной деятельности, как и всей кровеносной системы, очень совершенна. Сеть кровеносных сосудов, особенно капилляров, у млекопитающих более разветвленная, чем у их предков.

Очень характерно строение эритроцитов. Они, как правило, очень малы (у человека диаметр эритроцита 7 мкм), лишены ядер (хотя образуются из клеток, имеющих ядро) и имеют двояковогнутую форму. Количество их в 1 мм крови измеряется миллионами. Благодаря этому поверхность эритроцитов велика и они поглощают огромное количество кислорода. Кровь млекопитающих быстрее свертывается, чем кровь пойкилотермных животных, - это имеет важное значение при различных ранениях, которым часто подвергаются млекопитающие при их активном образе жизни.

Пищеварительная система. Зубы сидят в ячейках челюстных костей и подразделяются на резцы, клыки и коренные- их число и форма различны и служат важным систематическим признаком животных. У насекомоядных большое количество слабо дифференцированных зубов. Для грызунов характерно сильное развитие одной только пары резцов, отсутствие клыков и плоская жевательная поверхность коренных зубов. У хищных сильно развиты клыки, служащие для схватывания и умерщвления добычи, а коренные зубы имеют режущие жевательные вершины. У большинства видов млекопитающих зубы меняются один раз в жизни. Ротовое отверстие окружено мясистыми губами, что свойственно только млекопитающим в связи со вскармливанием молоком. В ротовой полости пища, кроме прожевывания зубами, подвергается химическому воздействию ферментов слюны, а затем последовательно переходит в пищевод и желудок. Желудок у млекопитающих хорошо обособлен от других отделов пищеварительного тракта и снабжен пищеварительными железами. У большинства видов млекопитающих желудок разделен на большее или меньшее число отделов. Наиболее сложен он у жвачных парнокопытных. Кишечник имеет тонкий и толстый отделы. На границе тонкого и толстого отделов отходит слепая кишка, в которой происходит сбраживание клетчатки. Протоки печени и поджелудочной железы открываются в полость двенадцатиперстной кишки. Скорость переваривания пищи высокая. По характеру питания млекопитающие подразделяются на растительноядных, плотоядных и всеядных.

Органы дыхания. Дышат млекопитающие легкими, которые имеют альвеолярную структуру, благодаря которой дыхательная поверхность превосходит поверхность тела в 50 раз и более. Механизм дыхания обусловлен изменением объема грудной клетки за счет движения ребер и свойственной млекопитающим особой мышцы -диафрагмы.

Органы дыхания млекопитающих представлены легкими и проводящими путями. Кожное дыхание у млекопитающих практически отсутствует.

Через наружные ноздри воздух попадает в носовую полость, где сильно развиты носовые раковины, внутри которых находятся многочисленные окончания обонятельных нервов и кровеносные капилляры. В носовой полости происходит обогрев и очищение поступающего воздуха. Пыль и другие механические примеси осаждаются на слизистой оболочке. Далее воздух через хоаны попадает в ротовую полость, а затем в гортань.

Гортань млекопитающих состоит из хрящей. Сверху гортань прикрывает надгортанник, предохраняя от попадания в нее пищи. В основании гортани лежит перстневидный хрящ, выше - щитовидный и парные черпаловидные хрящи, между которыми натянуты голосовые связки. Надгортанник и щитовидный хрящ свойственны только млекопитающим.

Через гортанную щель воздух попадает в трахею. Трахея у млекопитающих - упругая и не спадающая хрящевым кольцам трубка. Она делиться на два бронха, которые можно заметить, приподняв сердце. Бронхи входят в легкое и далее ветвятся на бронхи низшего порядка, заканчиваясь бронхиолами, которые, в свою очередь, расширяются в легочные пузыри -авеолы. В авеолах происходит газообмен. Авеолы исчисляются миллионами. Таким образом, в отличие от губчатых легких птиц легкие млекопитающих -альвсолярные [19, 164].

Кровеносная система тесно связана с хорошо развитой лимфатической. Лимфа постепенно собирается в лимфатические сосуды, а самый крупный сосуд этой системы впадает в нижнюю полую вену.

У млекопитающих по сравнению с их предками - пресмыкающимися - она сильно усложнилась. Воздух, проходя через носовую полость, которая имеет чрезвычайно сложное строение, нагревается и в значительной степени очищается от различных твердых примесей. Благодаря развитию твердого и мягкого нёба воздухоносные пути отделены полностью от ротовой полости и воздух все время беспрепятственно поступает в организм. Длинная трахея разделяется на два бронха, которые входят в легкие и распадаются на множество все более тонких трубочек - бронхов и бронхиол. Последние заканчиваются тонкостенными воздушными мешочками, на стенках которых имеются многочисленные легочные пузырьки - альвеолы. Эти пузырьки густо оплетены кровеносными капиллярами. Количество альвеол велико и измеряется миллионами. Следовательно, поверхность соприкосновения их с капиллярами, через которую происходит обмен газами, весьма обширна. Дыхательная поверхность легких пресмыкающихся в несколько раз меньше.

Легкие млекопитающих по размерам превосходят те же органы птиц и в отличие от них не прирастают к внутренним стенкам грудной клетки. Покрывающая их плевра только соприкасается с плеврой, покрывающей изнутри грудную клетку. Между обоими листками плевры воздуха нет; поэтому при вдохе легкие, давление воздуха внутри которых равно атмосферному, увеличиваются в объеме. При выдохе легкие сжимаются. Изменение объема грудной клетки осуществляется быстро благодаря хорошо развитым мышцам, поднимающим ребра, и диафрагме. Кожное дыхание у млекопитающих вследствие ороговения верхнего слоя кожи существенной роли не играет; через нее поглощается около 1 % кислорода, потребляемого этими животными. Незначительное количество последнего по ступает в организм млекопитающих и через слизистую оболочку верхних дыхательных путей.

В связи с высокой интенсивностью обмена веществ (в результате чего образуется большое количество продуктов диссимиляции) выделительная система значительно сложнее, чем у рептилий. Почки (большие тела, лежащие у позвоночного столба в его поясничной части), как и у пресмыкающихся, тазовые, но строение их отличается рядом прогрессивных особенностей. Количество кровеносных клубочков увеличилось, почечные канальцы значительно удлинились, поверхность соприкосновения их с кровеносными сосудами сильно возросла. Отмеченные особенности почек обусловливают более совершенное удаление из организма продуктов диссимиляции и в то же время сохранение в организме воды и других необходимых организму веществ.

Моча по мочеточникам стекает в мочевой пузырь, а оттуда периодически удаляется из организма через мочеиспускательный канал. У самцов последний пронизывает совокупительный орган. У самок мочеиспускательный канал короткий и открывается около отверстия влагалища. У рептилий удаление мочи происходило через заднюю часть кишечника - клоаку; у млекопитающих совершилось полное отделение мочевыводящих путей от кишки[18, 86].

Часть продуктов диссимиляции выделяется с потом через кожу. Поэтому закупорка всех или значительной части выводных протоков потовых желез может привести к отравлению организма.

Органы выделения. Функцию мочевыделения у млекопитающих ,как и у всех амниот, выполняют вторичные, или тазовые, почки (метанефрос).

Почки имеют бобовидную форму (исключением являются медведи, киты и некоторые другие звери) и располагаются по бокам от позвоночника, плотно прилегая к спинной стороне полости тела и области таза. Сверху почки покрыты париетальным листком брюшины, т.е. лежат в забрюшинном пространстве [9, 142].

От каждой почки отходит по мочеточнику, впадающему в мочевой пузырь. Последний представляет собой тонкостенный мешок округлой формы, расположенный в самом низу брюшной полости. В верхней части каждой почки лежат светлые тела-надпочечники, относящиеся к железам внутренней секреции.

Органы размножения. Половыми железами самцов являются парные семенники, вырабатывающие сперматозоиды. У большинства размножающихся самцов млекопитающих семенники лежат вне полости тела - в мошонке. Мошонка хорошо заметн6а при наружном осмотре животного. Семенник представляет собой эллипсоидное образование кремового цвета. К каждому семеннику прилегает придаток семенника (эпидидимис), представляющий собой клубок сильно извитых канальцев. Это остаток туловищной почки (мезонефроса), здесь происходит окончательное формирование сперматозоидов. От придатков отходят парные семяпроводы (Вольфы каналы), которые у корня полового члена впадают в мочеполовой канал. В нижнем отделе семяпроводов формируются крупные железы - семенные пузырьки. Их секрет является основой жидкой части спермы, и у некоторых млекопитающих (у грызунов, насекомоядных) он закупоривает влагалище самки после совокупления. В основании полового члена у самцов развиты предстательная железа (простата) и куперовы железы, секрет которых также учувствует в формировании спермы и обеспечивает подвижность сперматозоидов.

Половая система самок представлена парными яичниками, лежащими в полости тела. Яичники вырабатывают яйцеклетки, которые, созревая, выпадают в целом, а затем подхватываются воронкой яйцевода (парный орган). Далее яйцеклетки двигаются по яйцеводам (мюллеровым каналам). Верхний извитой отдел яйцеводов представлен фаллпиевыми трубами, которые переходят в матку. Матка млекопитающих способна к значительному растяжению. Форма матки отличается у разных отрядов млекопитающих (грызуны имеют двураздельную матку). Оплодотворение яйцеклеток происходит в фаллопиевых трубах. Прикрепление зиготы и развитие эмбриона происходит в матке Оплодотворение у всех млекопитающих внутреннее [20,90].

Центральная нервная система. Головной мозг у млекопитающих относительно крупный и имеет более сложное строение, чем у других животных. Наибольшего развития достигает передний мозг и мозжечок.

У млекопитающих головной мозг состоит из пяти отделов. В наибольшей степени развит передний мозг. Крыша переднего мозга сильно разрастается, формируя большое полушарие. Серое мозговое вещество (тела нейрона) лежит не только на дне, но и на крыше переднего мозга образую вторичную кору-неополлиум, который получает небывалое развитие, хотя впервые он появляется еще у рептилий. Впереди полушарий лежат обонятельные доли, достигающие относительно больших размеров.

За передним мозгом располагается промежуточный, который прикрыт сверху большими полушариями. В задней части можно обнаружить булавовидную мозговую железку-эпифиз, играющую у млекопитающих роль железы внутренней секреции.

Далее следует средний мозг, представленный четыреххолмием. В этом отделе сконцентрированы центры органов зрения и слуха.

1.2. Экология млекопитающих

Экология млекопитающих определяется средой их обитания.

Среда обитания. Благодаря особенностям строения и физиологии, млекопитающие приобрели возможность адаптироваться к разнообразнейшим условиям обитания и заселили все земные среды наземную, воздушную, водную и почвенную.

Наземные млекопитающие - самые распространенные, обитающие на всех материках, кроме Антарктиды. Среди них выделить можно обитателей леса и открытых пространств, а их, в свою очередь, разбить на ряд групп.

Обитатели леса:

-древеснолазающие - постоянно живущие на деревьях, добывающие там пищу и устраивающие гнезда (например, обезьяны, белки);

-полудревесные, полуназемные - устраивают гнезда и добывают пищу как на поверхности, так и на деревьях (соболи, бурундуки);

-наземные - жилища устраивают и пищу находят исключительно на земле и на деревья вообще не залазят (медведи, лоси).

Обитатели открытых пространств, обитающие в условиях отсутствия естественной защиты:

-копытные имеют довольно крупные размеры, обитают под открытым небом, собираясь группами, образ жизни ведут кочевой, перемещаясь с одного пастбища на другое, а в случае необходимости способны к быстрому бегу;

-суслики и прочие грызуны по размерам невелики, благодаря чему могут спрятаться среди травы, обитают же и детей выращивают в норах.

Водные млекопитающие характеризуются той или иной степенью связи с водой. Степень эта может быть различна: по сути, наземные животные, обитающие рядом с водоемами и иногда добывающие в нем пищу (норки); полуводные, могущие жить в воде и на суше, пищу добывающие преимущественно в воде, имеющие в качестве приспособлений перепонки на лапах и уменьшенные ушные раковины (выдры); ведущие преимущественно водный образ жизни, на сушу выходящие лишь в период размножения или линьки, имеющие обтекаемое тело и конечности в виде ластов, не позволяющие полноценно ходить (тюлени); исключительно водные, вообще на сушу не выходящие (киты) [11, 103].

Подземные млекопитающие обитают всю или большую часть жизни под землей, питаясь почвенными беспозвоночными. Приобрели специальную форму передних конечностей, приспособленную к рытью туннелей, а глаза за ненадобностью утратили (кроты).

Летающие млекопитающие освоили технику полета, который может быть либо планирующим за счет перепонки между передними и задними конечностями (летяги); либо активным благодаря настоящим крыльям (летучие мыши).

Все это способствует почти повсеместному распространению млекопитающих по Земле, при котором они заселяют все жизненные среды: воздушно-наземную, водную и почвенно-грунтовую.

Распространение. Млекопитающие распространены практически по всей Земле; их нет только на Антарктическом континенте, хотя у его побережья известны тюлени и киты. В районе Северного полюса бывают белые медведи. Широко распространены млекопитающие и по жизненным средам. Достаточно вспомнить, что наряду с наземными видами, которых большинство, ряд видов в той или иной мере связан с водной средой; значительное число зверей обитает в почве, где проходит вся или большая часть их жизни. Ни один класс позвоночных не дал такого разнообразия форм, как млекопитающие. Степень и характер взаимосвязей с жизненными средами различны. Некоторые животные обитают в весьма разнообразной обстановке. Например, обыкновенная лисица распространена в лесах, степях, пустынях и в горных районах. Волки обитают в еще более разнообразных условиях (кроме указанных зон для лисицы, волки встречаются и в тундре).

Существуют млекопитающие, способные перемещаться по воздуху. И в этом случае можно выявить ряд зверей от перепрыгивающих с дерева на дерево до способных к активному полету. У белок в какой-то мере роль парашюта, определяющего начальные элементы планирования, играет распластанное при прыжке тело с вытянутыми конечностями и расчесанное надвое опушение хвоста. Более специализированы летяги и шерстокрылы, обладающие кожистыми складками между передними и задними лапами; у шерстокрыла складки расположены и между задними лапами и хвостом. Такое приспособление не только позволяет планировать при спуске по отлогой линии, но и служит для поворотов в воздухе и даже для незначительного поднятия. Летяги могут планировать на расстояние 30-60 м, а шерстокрылы - на 130-140 м. К активному полету (с помощью крыльев) из млекопитающих способны только рукокрылые. Они подробно охарактеризованы в соответствующей части тома. Здесь же важно подчеркнуть удивительное разнообразие приспособлений млекопитающих к жизни в различных средах и к различным формам поведения. Все это, несомненно, расширило возможность их адаптивного расхождения, приведшего к поразительному многообразию форм зверей.

Размножение млекопитающих имеет общие черты: внутреннее оплодотворение, живорождение (за редким и неполным исключением), выкармливание новорожденных молоком, а также устройство большинством видов специальных гнезд для деторождения. В простейшем случае, у однопроходных, настоящего живорождения нет и самки откладывают яйца. Однако яйца они откладывают после довольно длительного развития в половых путях самки, и длительность инкубации яиц после их откладывания равна менее половины тога срока, который проходит от времени их оплодотворения до откладывания. Таким образом, у однопроходных бывают «преждевременные» роды или незавершенное яйцеживорождение. У сумчатых период беременности короткий и без образования настоящей плаценты. Мелкие виды сумчатых (например, опоссумы) носят детенышей всего 8-13 дней, и новорожденные имеют массу всего 0,003% массы матери. Для сравнения укажем, что у зайцев масса новорожденного составляет 3% массы матери. Недоразвитые детеныши сумчатых завершают развитие, будучи прикрепленными к соскам, чаще открывающимся в полость кожистой сумки. Длительность беременности, а в этой связи и развитость новорожденных у разных видов плацентарных зверей существенно отличны. Минимальная длительность беременности характерна для серого хомячка (11-13 дней), максимальная - для индийского слона (более 500 дней). Продолжительность внутриутробного развития зависит от совокупного действия трех обстоятельств:

1. Это связано с величиной животного. Так, крошечная рыжая полевка (длина ее тела около 10 см) носит детенышей всего 18 дней, более крупная обыкновенная серая полевка (длина тела 13 см) - 20 дней, еще более крупная крыса пасюк -22 дня, хомяк (длина тела до 35 см) - 30 дней

2. Имеют значение условия деторождения, точнее, условия, в которых оказываются новорожденные. Все указанные выше млекопитающие рождают в надежно устроенных норах, и новорожденные у них голые, слепые, беспомощные. Дикие кролики также котятся в норах, беременность у них всего 30 дней, и детеныши такие же слепые и голые. Сходной величины зайцы (мелкие расы беляка и песчаники), не устраивающие нор гнезд, носят около 50 дней, и рождают зайчат зрячих, покрытых шерстью и способных в первые же дни бегать. Близкая по размерам к сурку нутрия (длина тела до 60 см) приносит детенышей в очень примитивно устроенной норе или в наземном гнезде. Беременность у нее в три раза продолжительнее, чем сурка (около 130 дней), и новорожденные развиты так же хорошо, как и у зайцев. Велика длительность беременности у копытных, не имеющих каких-либо убежищ, У горных баранов она достигает 150 дней, у оленей и лосей - 240-250 дней, у зебры 340-365 дней. Новорожденные у этих видов хорошо развиты и в первые после рождения уже могут следовать за матерями

3. Продолжительность беременности зависит от длительности промежутка между оплодотворением яйца и прикреплением зародыша к стенке матки, т. е. образованием плаценты. Есть виды, у которых этот промежуток очень велик, и он в основном влияет на срок беременности. Так, у соболя и куницы начавшееся развитие яйца прерывается фазой покоя, когда развитие почти полностью прекращается (латентная фаза беременности). Период этот длится несколько месяцев, и в итоге у этих сравнительно мелких зверьков (длина тела около 50 см), рождающих в хорошо защищенных гнездах, беременность продолжается в течение 230-280 дней. При этом детеныши рождаются слепыми и беспомощными. Латентная фаза беременности свойственна и другим куньим (горностаю), а также росомахе, барсуку, тюленям, косуле и др. При этом бывает и так, что сложная беременность наблюдается только у части особей данного вида. Например, у барсуков, спаривающихся осенью, беременность длится 150 дней, а у спаривающихся летом -220-240 дней. У горностаев беременность обычно длится 300-320 дней и большая часть этого срока падает на латентную фазу. Но бывают случаи, когда латентная фаза почти или полностью выпадает и период внутриутробного развития длится лишь 42-70 дней [8, 72].

Период размножения у млекопитающих иногда приурочен к определенному сезону, и самка приносит один помет в год (волк, лисица, соболь, куница, бобр и др.). В других случаях число выводков возрастает до 2-3, но период размножения в целом остается связанным с определенным сезоном (белка, зайцы).

Мышевидные грызуны иногда размножаются даже зимой (если обеспечены обильной полноценной пищей) под защитой снежного покрова или в скирдах и число пометов у них может доходить до 4-5, причем самки, родившиеся весной, уже в конце лета также начинают размножаться.

Наконец, некоторые виды спариваются и приносят детенышей в самое различное время года (тигр, отчасти выдра). Ряд крупных млекопитающих размножается не ежегодно [14, 36].

Среди зверей есть как моногамы, живущие парами (волк, бобр), так и полигамы, у которых самец в период гона спаривается с несколькими самками (копытные, многие грызуны, насекомоядные). Период разбивки на пары или образования семейных групп часто сопровождается ожесточенными драками между самцами, преследованием самок самцами и т. д. Во время гона олени, лоси, косули издают своеобразный рев. Общеизвестны брачные крики кошек. Оплодотворенные самки нередко уходят от самцов и живут отдельно до рождения детенышей.

Беременность у мелких зверьков (землероек, мышей, полевок) длится всего 16-17 и до 20-25 дней, у хорьков -около 40, у собачьих- от 52 до 65, у рыси- около 75 дней. Более крупные звери вынашивают детенышей дольше; тигр -примерно 110 дней, кабан- около 120, медведь -приблизительно 210, марал и лось- 250-260 дней. Своеобразный характер имеет беременность у соболя, куниц, горностая, косули и некоторых других зверей. У них развитие оплодотворенного яйца приостанавливается на несколько месяцев (латентная стадия), но затем происходит ускоренным темпом. В результате из общего периода беременности, длящегося у соболя 268-274 дня, у куницы - 236-275, у косули - 270 дней, лишь не более половины занимает собственно эмбриональный период, или период вынашивания. У некоторых куньих, например норок и хорьков, латентный период сильно укорочен и притом весьма изменчив по продолжительности, вследствие чего беременность длится от 36 до 75 дней.

Детеныши высших млекопитающих рождаются вполне сформировавшимися, хотя у большинства видов слепыми, голыми или покрытыми пушком. Телята копытных появляются настолько хорошо развитыми, что уже вскоре могут следовать за самкой. Вообще у зверей, приносящих потомство вне специальных укрытий, детеныши рождаются более развитыми, чем у обитающих в норах. Например, зайчата рождаются покрытыми шерсткой и зрячими, а у дикого кролика детеныши первое время слепые, голые и совершенно беспомощные

Однако новорожденные бобрята в связи с особыми условиями обитания этого вида настолько развиты, что в самые первые дни жизни начинают плавать.

Рост и развитие молодняка в разных группах млекопитающих протекает весьма разным темпом. У мелких зверей половая зрелость наступает через 40-45 дней, а у крупных -спустя 2-3 года.

Число детенышей в выводке у зверей разных видов изменяется в широких пределах. Как правило, крупные приносят 1-2, изредка 3-5 детенышей, тогда как у мелких в одном помете иногда насчитывается 10-15 и даже больше молодых. Исключение составляют кабан (до 10-12 поросят) и песец (до 18-20 щенков). Величина выводка не одинакова не только у разных видов, но сильно колеблется в зависимости от возраста, упитанности самки и состояния кормовой базы. В годы урожая семян хвойных пород белка приносит до 3 пометов в год по 5-10 бельчат в каждом; при недостатке полноценного корма - не более 2 пометов, состоящих в среднем всего из 2-5 детенышей. Истощенные самки часто остаются неоплодотворенными, а у забеременевших иногда наблюдается гибель и рассасывание (резорбция) эмбрионов. Плодовитость может существенно отличаться при разной плотности населения в данной популяции. Интенсивность размножения мышевидных грызунов в годы наиболее высокой их численности сильно падает.

В общем, плодовитость млекопитающих значительно колеблется, главным образом в зависимости от среды обитания, особенно от урожайности основных кормов и от метеорологических условий, а иногда и от уровня численности и плотности особей в популяции. Колебания плодовитости в первую очередь определяют численность популяций вида. Вместе с тем большое значение имеют гибель и выживание уже родившегося молодняка и взрослых животных. Основные причины смертности, во-первых, недостаток полноценной пищи и неблагоприятные условия погоды, во-вторых, массовые инфекционные заболевания, эпизоотии и инвазии, а также деятельность хищников [4, 10].

Вследствие различного соотношения рождаемости и смертности численность отдельных видов в разные годы может сильно отклоняться в ту или иную сторону. У особенно плодовитых, быстро размножающихся животных, например мышевидных грызунов, в отдельные годы наблюдается массовое размножение, через некоторое время сменяющееся столь же массовой гибелью. В некоторых случаях падение численности бывает обусловлено снижением интенсивности размножения.

Иногда подъемы численности наступают довольно регулярно, скажем, через 3-4 года, но обычно эти колебания не носят ритмичного характера, и годы массового размножения и депрессий повторяются нерегулярно. У родственных видов численность в районах с более благоприятными условиями выше и устойчивее; таковы, например, лесные мышевидные грызуны сравнительно со степными и тундровыми. У первых плотность населения в общем выше, а размах ее колебаний относительно меньше. У зайца-беляка наибольшие колебания численности наблюдаются на крайнем северо-востоке ареала, где условия обитания особенно суровы и неустойчивы.

Питание. Питание млекопитающих отличается большим разнообразием ни один из классов позвоночных животных не использует с такой полнотой растительные корма. Вегетативные части древесных, кустарниковых и травянистых растений служат основой питания копытных, хоботных, зайцеобразных и грызунов (полевки, сурки, суслики, бобры); грызуны (особенно тушканчики, цокоры, слепыши и др.) широко используют подземные части растений. Водными растениями питаются сирены. За счет семян и плодов живут мыши, белки, бурундуки, сони; семена и плоды в больших количествах поедают медведи, олени, кабаны, куницы. Численность соболей определяется не только обеспеченностью животными кормами (мелкими грызунами), но и урожаем кедровых орешков и других семян и плодов. Плодами питаются крыланы (Megachiroptera). Отдельные специализированные группы летучих мышей и немногие сумчатые используют нектар цветов, а южноамериканские летучие мыши-вампиры сосут кровь крупных млекопитающих. Среди хищных млекопитающих только немногие живут исключительно за счет крупной живой добычи (преимущественно кошки), тогда как большинство разнообразят свою диету растительными кормами. Хищники нередко нападают на добычу крупнее их по величине и успешно добывают ее, используя индивидуальные преимущества - силу, ловкость, внезапность нападения (куньи, леопарды и др.), либо охотясь группами (волки, львы).

Эволюционно сложившаяся пищевая специализация сказалась не только на строении и функциях организма разных млекопитающих, но определила особенности их поведения, способ использования территории, образование и характер группировок (стада копытных, колонии сурков и сусликов) и общую подвижность. Как и у птиц, потребность в пище млекопитающих связана с их теплокровностью . Но так как температура тела млекопитающих ниже температуры птиц, они потребляют относительно меньшие количества пищи. Наиболее мелкие зверьки (например, землеройка крошка массой 1,5-2,5 г) съедают за сутки пищи весом в 2-4 раза больше массы тела, перемежая периоды кормления с коротким сном; без корма они не могут прожить более 5-8 ч. Более крупные животные потребляют относительно меньше пищи, кормясь в определенное время суток и имея более или менее продолжительный ночной или дневной отдых. Ритмы суточной активности млекопитающих в значительной степени определяются пищевой специализацией. Добывание, сбор и механическая обработка пищи осуществляются с помощью ротового аппарата - губ, языка, челюстей и зубов. Участие в захвате пищи могут принимать конечности, а у хоботных - хобот. Форма черепа и соотношение его основных частей - челюстей, новой области, глазниц и мозговой полости - определяются развитием органов чувств, мозга и челюстного аппарата и тесно связаны со способами добывания и составом, пищи. Нередки тонкие приспособительные особенности строения этих частей тела. Например, различия в строении губ у двух видов носорогов - у питающегося преимущественно травянистой растительностью белого носорога расширенная морда с широкими губами, а у поедающего главным образом ветки деревьев и кустарников черного носорога морда приостренная, а на верхней губе развивается пальцевидный хватательный придаток. Узкая морда, длинный, вооруженный кисточкой на конце язык у питающейся нектаром летучей мыши или вытянутая морда и длинный клейкий язык муравьедов, ящеров, трубкозубов - примеры подобных адаптации.

У многих видов отчетливо выражена сезонная смена кормов. Так, лоси, зайцы и многие другие травоядные, летом питающиеся зелеными частями растении, зимой поедают сухую траву, побеги, кору деревьев и кустарников. Для ряда млекопитающих характерно запасание пищи, сравнимое с запасами общественных насекомых. Инстинкт запасания развит лаже у части насекомоядных - группы в общем примитивной. Землеройки собирают небольшие запасы беспозвоночных на участке своего обитания. Запасы дождевых червей (до 1000 шт.) находили в норах крота- выхухоль затаскивает в норы водных моллюсков. Хищники прячут остатки несведенной добычи на деревьях, зарывают в снег или землю, затаскивают в норы и гнезда. Запасание широко распространено среди грызунов и пищух (зайцеобразные). Кочующие белки даже во время миграций развешивают на деревьях грибы. Мыши, хомяки, песчанки собирают запасы вегетативных частей растении (по бегов, листьев, корней, клубней), плодов и семян. Запасы размещаются в специальных камерах нор (песчанки, хомяки) или прикрываются почвой внешне напоминая муравьиные курганчики (курганчиковая мышь), запихиваются под камни или собираются в виде стожков (пищухи). Запасание развито среди зверей, населяющих области с резкими сезонными сменами условий; оно реже встречается в тропиках и субтропиках [4, 85].

Альтернативой запасанию пищи, позволяющему сохранить активность служит впадение на неблагоприятный период в оцепенение ( спячку ), используемое многими млекопитающими.

Среди факторов, определяющих динамику численности млекопитающих, первостепенное значение имеет обилие полноценной пищи: семян деревьев- для белки и лесных мышевидных грызунов, зайцев - для рыси, мелких зверьков -для горностая, ласки и т. п.

Большое число видов млекопитающих необходимо и полезно для человека. Они являются поставщиками пищи, пушнины, технического и лекарственного сырья, источником для одомашнивания и хранителями генетического фонда для улучшения пород домашних животных. Вместе с тем многие виды млекопитающих, в частности грызуны, наносят большой вред народному хозяйству, уничтожая и повреждая культурные растения и разные виды сельскохозяйственной продукции. Они являются переносчиками ряда опасных инфекционных заболеваний человеку и домашних животных. Хищные млекопитающие (волки) нередко наносят ощутимый ущерб животноводству, нападая на домашний скот.

Чрезмерная эксплуатация многих видов промысловых млекопитающих, преобразование и загрязнение естественных биогеоценозов в ходе хозяйственной деятельности человека явились причи-ной резкого снижения численности многих видов. Угроза исчезновения с лика планеты нависла над многими десятками видов в нашей стране. Во второе издание Красной книги, вышедшее в 2003 г., дополнительно включены 6 видов, млекопитающих при общем количестве охраняемых видов, равном 14.

Линька. Лимнька-процесс смены покровов животных, имеющий разнообразный характер.

У млекопитающих, живущих в умеренных широтах, как правило, линька также происходит два раза в год -весной, когда сбрасывается густая зимняя шерсть, и осенью, когда нарастает тёплый зимний покров. Зачастую меняется и цвет этого покрова, например, у зайцев, белок и др.

Волосяной покров - наиболее характерное эпидермическое образование млекопитающих. Отсутствие его у некоторых видов (например, у китообразных) - явление вторичное. Хотя волос - производное эпидермиса, при развитии его зачаток - волосяная луковица - глубоко внедряется в толщу собственно кожи, образуя волосяную сумку. В дно волосяной луковицы вдается сосочек кориума с кровеносными сосудами и нервами. Это так называемый волосяной сосочек. Формирование и рост волоса происходят за счет размножения и видоизменения клеток луковицы, а ствол волоса является уже мертвым образованием, неспособным к росту. В стволе волоса различают три слоя: верхнюю кожицу, корковый слой и сердцевину, Два верхних слоя состоят из плоских ороговевших клеток и, как правило, содержат красящий пигмент. Сердцевина состоит из высохших клеток, наполненных воздухом, что и сообщает шерсти малую теплопроводность. Волосяной покров млекопитающих состоит из волос различного типа. Основными категориями их будут пуховые волосы, ость и чувствующие волосы, или вибриссы. У большинства видов преимущественное развитие получают пуховые волосы, формирующие подшерсток, или пух. Однако у некоторых животных, например оленей, кабанов, подшерсток редуцирован, и волосяной покров состоит главным образом из остей. Наоборот, у подземных млекопитающих (крота, слепыша, цокора и др.) остевых волос почти нет. У большинства видов волосы на поверхности кожи распределяются неравномерно, собраны в пучки, состоящие из остевого волоса, вокруг которого расположено несколько пуховых (от двух до двухсот). Наблюдается периодическая смена волосяного покрова, или линька. У некоторых видов она бывает дважды в году - осенью и весной; таковы белки, некоторые зайцы, песцы, лисицы. У кротов бывает и третья, летняя линька. Суслики, сурки линяют один раз в году, в весенне-летнее время. У северных млекопитающих по сезонам меняется густота меха, а у некоторых и окраска. Так, у белки на 1 см2 на огузке летом бывает в среднем 4200 волос, а зимой - 8100. На зиму белеют горностаи, ласки, песцы, зайцы-беляки и некоторые другие. Особую категорию волос представляют вибриссы - очень длинные жесткие волосы, выполняющие осязательную функцию. Они расположены на голове, нижней части шеи, груди, а у некоторых лазающих (например, у белки) -и на брюхе. Видоизменениями волос являются щетина и иглы [4, 10].

Кроме волос, на коже млекопитающих бывают роговые чешуи. Наиболее сильно они развиты у ящеров. Роговые чешуйки наблюдаются также на лапах (мышевидные грызуны) и на хвосте (мышевидные, некоторые сумчатые). Роговыми образованиями будут полые рога копытных, ногти, когти, копыта. Рога оленей также представляют придатки кожи, но развиваются они из кутиса и состоят из костного вещества.

Волосы у животных стареют, при этом происходит постепенное отделение волоса от эпителия волосяной сумки. Питание и рост таких волос прекращается. Через определенный период времени они выпадают и заменяются новыми. Смена волос называется линькой. Линька бывает постоянной, или непрерывной, и сезонной, или периодической. Кроме того, существует еще возрастная линька. При непрерывной линьке смена волос происходит в течении всего года. Волосы выпадают отдельными небольшими участками по мере старения волосяных луковиц. При сезонной линьке волосяной покров полностью сменяется за сравнительно короткий отрезок времени.

Большинство пушных зверей линяет два раза в году, весной и осенью. Благодаря смене волос животные предохраняют себя зимой от переохлаждения, а в жаркое время года-от перегревания. У серебристо-черных лисиц, например, линька начинается в марте-апреле. Рост зимнего меха начинается еще в конце июля - августе и продолжается до ноября-декабря. У некоторых зверей, в том числе у впадающих в спячку, линька происходит один раз в году.

У пушных зверей зимний пышный мех часто отличается о летнего не только окраской, но и но и большей густотой и длиной волос, наличием пуха, что уменьшает теплоотдачу организма в холодное время года.

Сезонная линька зависит от климатических условий. У некоторых птиц, обитающих в местностях с коротким летним периодом, линька протекает очень быстро.

Сроки наступления линьки в значительно большей степени зависят от светового фактора, чем от температурного. Впервые это было показано на норках. Помещая норок искусственно в условия короткого светового дня, удалось вызвать у них линьку летом (вместо осени) и получить развитый зимний мех на 45-60 суток раньше, чем в естественных условиях.