Царство животных

Стремясь разобраться в бесконечном разнообразии населяющих Землю живых существ, зоологи разделили их на группы и попытались определить, как происходило их эволюционное развитие.

Сколько видов животных населяет Землю? Один миллион, десять миллионов, пятьдесят? Мы этого не знаем. Научно описано, названо и внесено в каталоги свыше миллиона живых существ. Сюда входят почти все крупные, приметные для глаза и доступные представители фауны - птицы, млекопитающие и рептилии.

Судя по количеству ежегодно открываемых «новых» насекомых, нам известна лишь малая часть от их общего числа. В некоторых коллекциях, собранных под пологом тропических джунглей, около 90% видов насекомых были ранее не известны науке. Поэтому, по оценкам ряда ученых, одних только насекомых может насчитываться до 50 миллионов видов плюс к тому несметная рать моллюсков, червей, ракообразных и тому подобной мелкой живности.

По сравнению с этим богатством, 40 тысяч видов позвоночных - рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих, в том числе нас с вами, - составляют более чем скромную часть животного мира. Это хорошо видно и в систематизации животных по группам со сходными характеристиками, каждая из которых называется типом. Всего насчитывают 32 типа животных, и позвоночные составляют лишь малую часть одного из них. Все прочие типы охватывают поразительное разнообразие живых существ - от похожих на растения губок до интеллектуалов - осьминогов. Многих из них мы знаем в лучшем случае по названиям.

Что такое животное?

Животное - это существо, которое потребляет пищу «в готовом виде», поедая другие организмы. Зеленое растение, наоборот, само производит пищу в процессе фотосинтеза, преобразуя с помощью солнечной энергии минеральные соли, углекислый газ и воду в такие органические вещества, как сахар и белок. Животное - к примеру, кролик - на это не способно и потому кормится растениями. Лиса, подкрепившись кроликом, тоже получает пищу в готовом виде, и, в конечном счете, ее жизнь зависит от тех же растений, преобразующих химические соединения в питательную органику.Царство животных: Простейшие организмы развились из простой клетки, деление которой привело к образованию более сложных структур - морулы, бластулы и гаструлы. Животные, развившиеся из гаструлы, обладают радиально-симметричной формой.Некоторые «животные» вопреки всем правилам сами вырабатывают питательные вещества с помощью фотосинтеза. Все они - простейшие микроорганизмы, вроде Euglena gracilis, состоящие всего из одной клетки. Как и положено животному, эвглена может питаться другими организмами, но может и сама вырабатывать для себя пищу не хуже растения. Так что же перед нами - растение или животное? Лишь недавно был найден обходной путь решения этой проблемы, и учреждено совершенно новое царство организмов-протистов. Это простейшие одноклеточные существа, которых ранее относили к животным. Тем самым подразумевается, что все собственно животные являются многоклеточными организмами.

Сосуществование животных

Как из одноклеточных организмов возникли первые многоклеточные, по сей день остается предметом научных споров, но большинство ученых склоняются к идее колониальных сообществ, или скоплений идентичных одноклеточных организмов, в которых устанавливались взаимовыгодные связи. Отдельные примеры такого сожительства встречаются и сегодня - скажем, вольвокс, сферическая колония простейших одноклеточных водорослей. Нечто подобное можно наблюдать и у примитивных животных, например, губок.

Губка на бортике вашей ванны - это эластичный «скелет» животного, состоящего из множества клеток. Не все они одинаковы, как у вольвокса, и каждая выполняет свою работу. Так, основу скелета составляют амебоциты, тогда как другие клетки, называемые хоаноцитами, деловито поглощают частицы пищи. При этом каждая клетка способна, хотя и недолго, жить отдельно от других.

Прикрепившись к подводному камню, губка ведет почти растительный образ жизни, весьма типичный для океанов, где зародились все простейшие организмы. И одной из самых живописных его форм является коралловый риф. Как и у губок, скопление кораллов представляет собой колонию, состоящую из множества отдельных существ, однако каждое из них - уже полноценное многоклеточное животное, коралловый полип. Его клеткам, образующим живые ткани, присуща узкая специализация и взаимозависимость.

Коралловый полип похож на миниатюрную актинию - к слову, его близкую родственницу - и питается таким же способом, захватывая частицы пищи венчиком из жалящих щупалец и отправляя их в трубчатое тельце для переваривания. В отличие от губок, состоящих из одного слоя клеток, тело полипа образовано двумя слоями внутренним и внешним, которые отделены друг от друга студенистым веществом. Ярким примером такого строения является медуза.

Нервные клетки животных

Сеть нервных клеток, с помощью электрических сигналов передающих сенсорную информацию но всему телу полипа, стимулирует сокращение пучков продолговатых клеток, из которых состоят мышечные волокна.  Благодаря этому полип при малейшей опасности втягивает щупальца, а медуза самостоятельно передвигается, что является одним из главных качеств животного мира.

Коралловые полипы, актинии и медузы принадлежат к типу стрекающих животных. Самая примечательная черта этих существ - радиальное строение мягкого тела, не имеющего выраженных органов чувств. Например, нервные клетки медузы беспорядочно разбросаны по всему телу и не имеют центрального координирующего узла. Иными словами, у нее отсутствуют голова и мозг.

Судя по ископаемым окаменелостям, эти животные стали одними из первых жителей Земли. Развитие четко выраженной «передней части» с органами чувств, сигналы от которых пощупают в центральную нервную систему, стало крупным шагом в эволюции так называемых высших животных. Это легко увидеть на примере скромного плоского червя.

Строение плоского червя более сложное, чем у стрекающих существ, ибо его тело - как у большинства животных состоит из трех слоев клеток, а не двух, с прослойкой из инертного студенистого вещества. Эта особенность открывает широкие возможности для развития, т.к. у многих животных из среднего слоя клеток (мезодермы) формируются мышцы, позволяющие передвигаться гораздо быстрее той же медузы.

Но прежде всего плоские черви отличаются от медузы двусторонней симметрией тела и наличием четко обозначенной головы. Внешний вид отражает и внутреннее строение этих существ. Расположенные по периметру тела нервные клетки, вроде бы, беспорядочно соединены в толстые нервные волокна, которые, в свою очередь, сливаются в единый узел в центре головы - головной мозг. У червя есть и простые глаза, посылающие информацию прямо в головной мозг для обработки. По главным нервным волокнам мозг рассылает сигналы в мышцы, а те перемещают червя, куда ему требуется.

Сегментация животных

Наш старый знакомец земляной червяк принадлежит к типу сегментных, или кольчатых, червей. Причина этого названия очевидна - тело червя состоит из цепочки колец, или сегментов. Подобно своему плоскому собрату, кольчатый червь имеет головной мозг и центральную нервную систему, но сегментация позволяет определенным частям тела выполнять различные функции.

Кольчатых червей отличает от плоских еще одна черта - мезодерма, разделенная на два слоя, между которыми находится заполненная жидкостью внутренняя полость, или целом. Она надежно изолирует внутренние органы червя от мышц, позволяя им действовать в автономном режиме. Без целома было бы невозможно развитие эффективных систем пищеварения, кровообращения и дыхания, имеющихся у всех сложных животных, включая моллюсков, членистоногих (например, насекомых) и позвоночных.

Тип моллюсков охватывает чрезвычайно разнообразную группу животных - от, казалось бы, безмозглой, безголовой и почти неподвижной устрицы до умного и очень проворного осьминога. За исключением двухстворчатых моллюсков, вроде той же устрицы, прекрасно приспособленной к «сидячему» образу жизни, типичные моллюски - например, улитки - демонстрируют все черты, о которых говорилось выше. В мускулистом теле улитки имеется внутренняя полость, скромный набор органов чувств позволяет воспринимать окружающий мир, а головной мозг обрабатывает посылаемые ими сигналы. А у осьминога, кальмара и каракатицы мозг и органы чувств достигли в своем развитии таких высот, что их обладатели могут соперничать даже с позвоночными животными.

Членистоногие животные

Хотя многие моллюски защищены известковыми ракушками, все они в основном мягкотелые существа, форма которых поддерживается кожным покровом и мускулатурой, осмотическим давлением внутренних жидкостей и внешним давлением морской воды. По совершенно иному пути пошло развитие другой обширной группы животных, которая включает ракообразных, насекомых, пауков и их бесчисленных родичей. Их утолщенная кожа выполняем функции наружного скелета. Сложенный из сочлененных элементов экзоскелет и подвижные суставчатые конечности обеспечивают этим животным свободу передвижения, из-за чего их и назвали артроподами, или членистоногими.

Простейшее членистоногое - многоножка - похоже на морского кольчатого червя. Ее тело точно так же разделено на сегменты, каждый из которых снабжен парой конечностей. У более сложных членистоногих (например, мух и жуков) сегментация получила дальнейшее развитие - каждый сегмент выполняет различные функции.

Экзоскелет обладает двумя главными преимуществами. Как и все трубчатые структуры, он чрезвычайно прочен для своего малого веса и относительно водонепроницаем. Благодаря этому многие крабы выходят из воды, когда им вздумается, не рискуя быть раздавленными собственным весом или погибнуть от обезвоживания. Этими преимуществами в полной мере воспользовались насекомые и пауки, и большинстве своем обитающие на суше. Многие из них живут даже в иссушенных солнцем пустынях. А 300 млн. лет назад насекомые первыми из животных начали летать.

Однако при всем своем удобстве, экзоскелет препятствует росту. Затвердевший под воздействием внешней среды панцирь не способен растягиваться, и время от времени его хозяин вынужден сбрасывать тесные доспехи, а взамен отращивать новые, более просторные. Старый скелет раскалывается вдоль спинки, и животное выбирается из него в новеньком, еще мягком и эластичном наряде. Пока новый панцирь не затвердел, животное раздувается, заглатывая воду или воздух, чтобы обеспечить себе достаточный зазор для роста. Многие членистоногие погибают в ходе этого далеко не безболезненного процесса.

Позвоночные животные

Некоторые животные за свою жизнь претерпевают поразительные изменения. Взять, например, асцидию. Взрослая особь представляет собой безголовую студенистую трубочку, приклеенную к подводному камню. Зато ее личинка -это весьма проворное, похожее на головастика существо с четко выраженными головой и хвостом. Больше того, хвост личинки укреплен хрящевым выростом, и именно эта спинная струна, или хорда, обеспечивает асцидии место среди хордовых животных. Это тем более интересно, что мы с вами, как и все позвоночные существа, тоже принадлежим к типу хордовых.Царство животных: Асцидия - одно из немногих беспозвоночных существ, принадлежащих к типу хордовых, куда входят и все позвоночные.

Позвоночник животного

Первые позвоночные животные появились в океане свыше 450 млн. лет назад. По своему строению они напоминали современную миксину - слепое, похожее на вьюна существо с гибкой хордой, тянущейся вдоль покрытого слизью зела. Эта хорда выполняет функции рудиментарного позвоночника и у других, более высокоразвитых рыб, она заключена в длинный ряд костных или хрящевых трубок - позвонков, - образующих спинной хребет.

Уступая по прочности и защитным функциям экзоскелету членистоногих, внутренний позвоночник рыбы служит надежным каркасом и опорой для мышц. Прикрепленные к нему мышцы достигают значительной величины и силы, нисколько не теряя подвижности. А поскольку костная ткань растет с той же скоростью, что и мышечная, отпадает необходимость в болезненном процессе линьки.

Плавники большинства костных рыб состоят из остроконечных лучей, движениями которых управляют мышцы, расположенные с внутренней стороны стенки тела. Однако у некоторых видов древних кистеперых рыб - например, «дошедшей» до наших дней латимерии - плавниковые лучи растут из снабженных мышцами, похожих на кисти конечностей. Их древние родичи, по-видимому, первыми из позвоночных вышли из океана на сушу.

Отдаленные потомки этих позвоночных животных были первыми земноводными. Их плавники постепенно трансформировались в ноги, а жабры превратились в легкие. Однако кожа так и не стала водонепроницаемой, как экзоскелет членистоногих, поэтому для жизни им требуется влажная среда.

Та же проблема осложняет жизнь и современных земноводных, например, лягушек и саламандр. Зато с ней сумели справиться, казалось бы, похожие на них пресмыкающиеся, обзаведясь прочным, нередко чешуйчатым кожным покровом. Так же водонепроницаемы и яйца рептилий, благодаря чему они могут выводить потомство на суше.

Теплокровные животные

Рептилии - холоднокровные существа, температура их тела зависит от температуры окружающей среды. Мышцы и внутренние органы всякого животного нуждаются в тепле, поэтому рептилии активны, только когда снаружи достаточно тепло. Неудивительно, что большинство из них водятся в тропиках.

Этот барьер удалось преодолеть, когда у двух древних групп рептилий развился процесс обмена веществ, преобразующий энергию пищи во внутреннее тепло. Эти животные стали родоначальниками птиц и млекопитающих. Они активны днем и ночью, зимой и летом, обжив даже суровое Заполярье. Некоторые из них проявляют настоящие чудеса подвижности и выносливости. Однако всему есть своя цена. К примеру, ради того, чтобы поддержать огонь в своей внутренней топке, землеройка должна ежедневно поедать огромное количество корма, и потому вечно занята поисками съестного.

Жизнь землеройки убедительно демонстрирует, что она ничуть не совершеннее сходной по размерам рептилии, и отличается от нее лишь более сложным строением.

Царство животных - это яркое воплощение непрерывного эволюционного процесса, в ходе которого появилось богатейшее разнообразие живых существ.