Модуль 9.

2. Животные

1. Общие сведения о мире животных. Многообразие животных

Содержание:

• Общие сведения о животных
• Функциональная биология животных
• Классификация животных. Основные систематические группы

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О ЖИВОТНЫХ

Предмет изучения зоологии. Зоология (от греч. зоон – животное, логос – учение) – это раздел биологии, посвященный изучению животных. Зоология исследует внешнее и внутреннее строение животных (морфология), структуру их клеток (цитология), жизнедеятельность животных (физиология), их многообразие, классификацию (систематика), а также распространение животных, их связи со средой обитания, роль в природе и значение для человека (экология). Кроме этого, при изучении животных используются данные эмбриологии, палеонтологии и других биологических наук.
Зоология рассматривает различные группы животных: насекомых, рыб, птиц, млекопитающих. Особый мир животных представляют простейшие.

Рис. 1.1. Животные (deloforum.ru)

Животные имеют много общих черт с растениями, но также и отличаются от них по некоторым признакам. Общие свойства животных и растений: клеточное строение, способность к питанию, дыханию, выделению, размножение, рост, развитие, обмен веществ. Признаки, характерные только для животных: клетки животных не имеют твердой целлюлозной оболочки; животные питаются готовыми органическими веществами; животные способны воспринимать раздражения и реагировать на них; они могут активно передвигаться; большинство из них сами добывают себе пищу, преследуют добычу. В процессе эволюции у животных сформировались и развились органы. Из органов состоят системы органов, например, опорно-двигательная, дыхательная, пищеварительная, выделительная. Каждый орган имеет особое строение и выполняет определенные функции.

 

Рис. 1.2. Животная и растительная клетка

рост Рост растений неограничен. А большинство животных имеет ограничение в росте, который осуществляется преимущественно только в определенный период их развития. Лишь немногие из них (некоторые раки, крокодилы, черепахи) растут на протяжении всей жизни.

Многообразие животных. В настоящее время на Земле существует около 2 млн. видов животных. Больше всего на Земле насекомых (бабочек, жуков, мух, пчел и других) – более 1 млн. видов. Известно около 130 тыс. видов моллюсков: улиток, слизней, перловиц, кальмаров. Свыше 20 тыс. видов рыб населяют разные водоемы. Немного по сравнению с другими группами современных птиц – 8600 видов, еще меньше млекопитающих – около 4000 видов.
Животные очень разнообразны по строению, размерам, образу жизни. Одни животные передвигаются в воде при помощи ресничек, другие – благодаря плавникам, третьи закапываются в ил. Большинство наземных животных при движении опираются на конечности. Насекомые, птицы, летучие мыши для полета используют крылья. Известны животные, которые обитают в растениях, паразитируют в организмах других животных и даже человека. Самых маленьких животных можно увидеть только под микроскопом.

Рис. 1.5. Гепард (развивает скорость до 110 км/ч)

Рис. 1.6. Летучая мышь

размерам Самое большое животное, когда-либо жившее на Земле, – синий кит длиной до 33 м и массой до 150 тонн. Рис. 1.3. Синий кит Крупные наземные животные, например, слоны, достигают в высоту 3,5 м и имеют массу около 5 тонн. Рис. 1.4. Слоны

Значение животных в природе. Животные разнообразны не только по внешнему облику, строению, образу жизни, но и по той роли, которую они играют в природных сообществах.
Велика роль в природе животных – опылителей растений.
Многие животные распространяют плоды и семена растений.
Хищные животные регулируют численность своих жертв, среди которых много и вредителей культурных растений.
Проявляется и отрицательная роль животных в природных сообществах. Это – вредители растений, паразитические животные.

Рис. 1.7. Медоносные пчелы – лучшие опылители растений

Рис. 1.8. Белка с орехом

Рис. 1.9. Гусеницы – вредители растений

Рис. 1.10. Божья коровка пожирает тлю

опылителей  К опылителям растений относятся бабочки, жуки, мухи, шмели, пчелы и другие насекомые, переносящие пыльцу с одного цветка на другой. Опылителями растений могут быть некоторые птицы и млекопитающие.

плоды и семена Некоторые животные переносят их на шерсти и перьях. У птиц, питающихся сочными плодами, мякоть переваривается, а семена в плотной оболочке проходят через кишечник, не теряя всхожести, и распространяются на большие расстояния.

вредителей Многие животные приносят вред растениям, которыми питаются. Так, азиатская перелетная саранча полностью уничтожает растительность на огромных площадях, лишая пищи растительноядных животных. Рис. 1.11. Нашествие саранчи (pestcontrol.ru)

Основные среды обитания животных. Животные населяют различные среды обитания. Распространены они по всей Земле. Живут в морях, океанах, реках, озерах, прудах; населяют леса, луга, поля, почву.
Основные среды обитания животных: наземно-воздушная, водная и почвенная.
В наземно-воздушной среде обитают паукообразные, насекомые, рептилии, птицы, млекопитающие. Наземно-воздушная среда по экологическим условиям – самая сложная. Поэтому животные, освоившие ее, очень разнообразны, отличаются сложным строением и поведением. Здесь встречаются животные, быстро бегающие по открытым пространствам (степям, лугам, пустыням), обитающие в лесу и лазающие по ветвям деревьев и кустарников, живущие под пологом леса.
В водной среде живут рыбы, киты, дельфины, раки, кишечнополостные. Одни животные парят в толще воды, другие быстро плавают, некоторые держатся у дна или у самой поверхности водоема.
В почвенной среде живут дождевые черви, клещи, личинки насекомых, муравьи, медведки, строят норы млекопитающие.
Животные в любой среде обитания занимают наиболее благоприятные для них участки. Их называют местами обитания животных. Так, попугаи предпочитают густую листву деревьев, а ужи – листовой опад на поверхности почвы.

Взаимосвязи животных в природе. Животные никогда не живут изолированно, а постоянно контактируют между собой и с другими организмами. Поэтому у животных складываются многообразные связи и взаимоотношения, такие как хищничество, паразитизм, конкуренция и другие.
У хищников есть приспособления для охоты – это ловчая паутина паука, мощные зубы волков или тигров и острые когти сов. А у жертв есть свои приспособления, чтобы скрыться или убежать от хищника, защититься от него. Так, например, луговые собачки – жители американских прерий. На открытых пространствах мало естественных убежищ, а хищники – беркут, сокол, канюк, койот, лисица, змеи, – достаточно многочисленны. Луговые собачки ведут социальный образ жизни; оповещение друг друга об опасности помогает зверькам спастись.

Рис. 1.12. Луговые собачки

К паразитам относится большинство плоских и круглых червей, а также многие членистоногие, например клещи, блохи, клопы, вши.

Рис. 1.13. Вши (grani.ru)

Животные, населяющие одно и то же место обитания  или питающиеся сходной пищей, вступают в конкурентные отношения. В состоянии конкуренции находятся например, многие млекопитающие, хищные птицы, которые часто устраивают бои за право обладать пищей или территорией.

Рис. 1.14. Конкурентные отношения у бегемотов

Животные зависят друг от друга и контактируют не только между собой, но и с растениями, и с другими живыми организмами: бактериями, грибами.
Обитающие вместе живые организмы образуют биологические сообщества, или биоценозы. Экосистема (биогеоценоз) – это совокупность различных организмов, населяющих определенную территорию и живущих в конкретных условиях окружающей среды: температуры, давления, влажности, солености. Организмы объединены круговоротом веществ и потоком энергии.
Основная форма связей в природном сообществе – это пищевые связи, в которых участвуют растения, грибы, животные, микроорганизмы. Начальным звеном в пищевой связи являются зеленые растения. Растениями питаются растительноядные животные. Их, в свою очередь, поедают животные – хищники. Кроме этого, в природное сообщество входят и животные, питающиеся трупами и отходами растений и животных. Такие организмы, доводят разложение органических веществ до минеральных, повышая тем самым плодородие почв и возвращая в природу взятые растениями минеральные вещества. Таким образом, организмы взаимодействуют не только между собой, но и с неживой средой обитания и образуют экосистемы.

1.2. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ БИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ

Движение (локомоция). Движение может происходить на уровне клетки (например, перетекание цитоплазмы или плавание гамет), на уровне органа (сокращение сердца, движение конечности и т.д.) или на уровне целого организма. Передвижение всего организма с одного места на другое называется – локомоцией. У огромного большинства животных в процессе эволюции выработались сложные локомоторные системы, позволяющие искать и добывать пищу. Лишь немногие животные успешно приспособились к сидячему образу жизни, однако даже у них отдельные части тела отличаются большой подвижностью.
Для некоторых животных локомоторная активность – это не только способ поиска пищи, но и средство для спасения от хищников. Кроме того, перемещаясь животные расселяются, осваивают новые благоприятные места обитания, а также находят себе половых партнеров.

Рис. 1.15. Охота гепарда

Движение Амебоидное движение. Для амебоидного движения характерно образование в клетке временных выступов – псевдоподий. Этим способом перемещаются одноклеточные организмы (корненожки), а также отдельные клетки специализированных тканей (амебоциты у беспозвоночных, макрофаги и лейкоциты у позвоночных). Механизм амебоидного движения напоминает элементарные процессы, наблюдающиеся при мышечном сокращении. Мерцательное движение. Для поступательного движения вперед многие одноклеточные (жгутиконосцы, инфузории) и мелкие многоклеточные (ресничные черви, различные личиночные стадии, сперматозоиды) используют мерцательное движение за счет длинных бичевидных жгутиков или коротких ресничек. С его помощью подгоняется вода, содержащая кислород и частички пищи. Мерцательное движение участвует у всех типов животных, кроме членистоногих и круглых червей, в транспорте веществ, в системах полостей тела (кишечник, почечные канальцы). Мышечное движение. Большинство движений тела животного является результатом работы его мышц, для сокращения которых необходимо наличие АТФ и ионов кальция. Генерирование сил мышечными волокнами обусловлено их способностью становиться короче, преодолевая сопротивление. Они состоят из трубчатых сократимых элементов – миофибрилл, каждая из которых в свою очередь образована белковыми филаментами, расположенными в строго определенном порядке. Совокупности тонких и толстых филаментов образованы двумя разными белками – миозином и актином. Сокращение мышц обеспечивает движение толстых и тонких нитей друг относительно друга (в целом это напоминает работу домкрата, которым приподнимают автомобиль при замене колеса).

Локомоция стала возможной в результате формирования, взаимодействия и координированной работы нервной, мышечной и скелетной систем. Мышцы, участвующие в локомоции, прикреплены к скелету. Они работают как машины, преобразующие химическую энергию в механическую. Мышцы способны сокращаться и при этом приводят в движение системы рычагов, составляющие часть скелета. Благодаря координированной работе рычагов животное перемещается. Скелетно-мышечная система обеспечивает также поддержание позы и находится под общим контролем центральной нервной системы. Другие мышцы не участвуют в передвижении всего организма. Но обеспечивают перемещение веществ внутри тела.

скелетной систем У большинства животных имеются разного рода опорные структуры, начиная от простых плотных палочковидных образований у простейших до сложно устроенного скелета у членистоногих и позвоночных. Опорные системы, как правило, обеспечивают характерную форму тела, а она в свою очередь обусловлена определенными потребностями организма. У животных, обитающих на суше или в воде, передвигающихся на двух или четырех конечностях, по земле или по воздуху, скелетные системы имеют разное строение. Основные функции скелета следующие: Опора. Скелет любого типа служит жестким, устойчивым к сжатию каркасом тела. Он помогает сохранять определенную форму. Внутренние органы оказываются закрепленными и подвешенными к скелету. Защита. У некоторых животных (членистоногие) имеется наружный скелет (экзоскелет), который защищает внутренние органы. У других животных эту функцию выполняют части внутреннего скелета (эндоскелета). Локомоция. Скелет, построенный из жесткого материала, служит местом прикрепления мышц. При сокращении мышц части скелета работают как рычаги, и это приводит к различным движениям. У мякготелых животных при движении опорой для сокращающихся мышц служит полостная жидкость. Гидростатический скелет – характерен для мягкотелых животных. У них имеется полостная жидкость, заключенная внутри мышечных стенок тела. Эта жидкость оказывает давление на мышцы, а те в свою очередь способны сокращаться, преодолевая это давление. Животное сохраняет определенные размеры и форму тела благодаря давлению полостной жидкости, с одной стороны, и сокращающихся мышц – с другой.

Питание. Успешное выживание любого живого организма лимитируется тремя факторами. Все животные нуждаются в достаточном количестве пищи, должны избегать опасности стать пищей для других и иметь определенное пространство для удовлетворения первых двух потребностей.
У большинства животных «сквозной» кишечник с ротовым отверстием, расположенным более или менее спереди и служащим для захвата пищи, и анальным отверстием, сдвинутым более или менее назад и служащим для вывода из кишечника остатков и экскретов. У некоторых животных кишечник заканчивается слепо, и единственное отверстие служит как для поглощения пищи, так и для освобождения от «отходов» (кишечно-полостные, плоские черви и ряд других животных, у большинства из которых такое строение носит вторичный характер). У других форм (некоторые паразиты, но также и свободноживущие виды) пищеварительный канал может вообще отсутствовать, и пища поступает либо от внутренних симбионтов, либо через всю наружную поверхность. Существует много и отклонений от этих вариантов. Например, у форм, ведущих прикрепленный образ жизни, рот часто расположен в центре верхней стороны тела, а не в его передней части; у свободно передвигающихся иглокожих рот находится в центре нижней поверхности тела; у пищеварительного канала хордовых наружных отверстий множество.

кишечник С точки зрения развития пищеварительный канал животных включает три отдела: эктодермальную переднюю кишку, эктодермальную заднюю кишку и энтодермальную среднюю кишку, где происходят переваривание и всасывание, часто снабженную пищеварительными железами. Каждый из этих основных отделов разделен на функционально различные части. Передняя кишка может состоять из: ротовой полости, в которую ведет ротовое отверстие и открываются протоки слюнных желез; мускулистой глотки, иногда участвующей в поглощении пищи, либо действуя как насос, либо образуя выворачиваемый орган для схватывания добычи, либо служа фильтром при питании суспензией; короткого пищевода; зоба, особенно хорошо развитого у животных, поглощающих через длительные интервалы времени большие количества пищи, постепенно поступающей в среднюю кишку. Средняя кишка обычно подразделяется на: мускулистый желудок; различные слепые секреторные и/или всасывающие отростки; кишечник. В желудке происходит механическое измельчение пищи, иногда в нем имеется особый отдел для растирания пищевых частиц. Иногда здесь же начинается переваривание, но чаще переваривание и/или всасывание протекают в различных слепых выростах, отходящих сразу за желудком. У примитивных форм переваривание идет в основном внутриклеточное (губки, кишечнополостные, плоские черви и ряд других животных), когда пища фагоцитируется клетками пищеварительной системы и расщепляются в их вакуолях. У более сложно организованных животных, особенно поглощающих пищу отдельными крупными массами, переваривание происходит в основном с помощью ферментов, секретируемых в просвет кишечника, а его продукты затем адсорбируются клетками ее стенки. Наконец, задний отдел пищеварительной системы (если он есть) представлен прямой кишкой, где может происходит всасывание воды (у некоторых наземных животных) и образование фекальных масс перед выведением их наружу через анальное отверстие.

Все животные нуждаются в получении из пищи энергосодержащих веществ – белков, липидов, углеводов, нуклеиновых кислот и ряда других химических элементов и соединений, участвующих в катализе биохимических реакций.

Дыхание. Потребность в кислороде – фундаментальное свойство живых организмов. Он поглощается через дыхательные поверхности, такие как жабры или легкие, и после поступления в организм используется для окисления органических субстратов с выделением энергии, необходимой для обеспечения процессов метаболизма. Однако жизнь зародилась в без кислородных условиях, поэтому аэробное дыхание (если требуется кислород) свойственно не всем организмам и некоторые из них до сих пор функционируют по анаэробному типу (реакции осуществляются в отсутствии кислорода). До появления в ходе эволюции фотоавтотрофов организмам приходилось обходиться без кислорода. Кроме того, экологическая аноксия (отсутствие кислорода) может встречаться и в современных условиях: с ней сталкиваются литоральные животные, оказавшись на воздухе во время отлива, формы роющие ходы в различных субстратах, а также многие паразитические животные.
Когда процесс дыхания протекает в клетках, его называют внутренним, тканевым или клеточным дыханием. Тканевое дыхание не следует путать с процессами поглощения кислорода из окружающей среды и выделения углекислого газа в среду. В совокупности эти два процесса называются внешним дыханием или газообменом.

дыхательные поверхности С функциональной и анатомической точки зрения различают три типа дыхательных органов. Жабры, поглощающие кислород из водной среды, представляют собой обильно разветвленные выросты дыхательной поверхности тела (кольчатые черви, ракообразные, моллюски, рыбы, личинки амфибий) или сетчатые эпителиальные структуры (двустворчатые моллюски, асцидии). В отличие от этого легкиеобразуются как слепые мешки системы каналов в области передней (позвоночные) или задней кишки (водные легкие голотурии) или же как впячивания покровов тела (паукообразные). У наземных брюхоногих моллюсков жабры редуцировались и мантийная полость преобразовалась в «легкое». Вентиляция легочных камер с их тончайшими слепо замкнутыми разветвлениями (альвеолами) происходит у позвоночных за счет нагнетательных движений ротовой полости (у двоякодышащих рыб и амфибий) или всасывающего действия грудной полости (у пресмыкающихся, птиц и млекопитающих). Самая эффективная вентиляционная система образовалась у птиц, легкие которых не только ритмично наполняются и опустошаются, но и проветриваются насквозь, так как объемистые воздушные мешки принимают идущий из легких воздух, а затем гонят его обратно через легочные каналы. В отличие от легких и жабр, задача которых ограничена только поглощением кислорода трахеинасекомых, многоножек и онихофор обеспечивают также транспорт кислорода по всему телу. Распределение кислорода в этом случае не связано с системой циркуляции. Своими тончайшими конечными разветвлениями – трахеолами – с диаметром менее 1 мм трахеи могут проникать непосредственно в отдельные клетки. Рис. 1.16. Дыхательные поверхности животных

Циркуляция. Существует много данных в пользу того, что первые организмы обитали в море; из морской воды они черпали питательные вещества и кислород и туда же выделяли конечные продукты обмена. Необозримость морских просторов обеспечивала постоянный неограниченный источник необходимых веществ, а токсичные конечные продукты обмена разбавлялись в морской воде до пренебрежимо малых концентраций. Океан обеспечивал также почти постоянную температуру и необходимую влажность.
Кровь и другие жидкости тела высших животных часто называют «плененным морем», поскольку они, находясь внутри организма животных, выполняют те же функции, которые морская вода выполняет для одноклеточных обитателей моря.
Внеклеточная жидкостьокружает и омывает все клетки многоклеточных животных. Клетки получают все, что им необходимо – аминокислоты, сахара, кислород, минеральные вещества – из внеклеточной жидкости, и в нее же они выделяют конечные продукты обмена, в основном образующуюся при дыхании двуокись углерода и соединения азота, образующиеся при расщеплении белков.

Рис. 1.17. Внеклеточная жидкость окружает и омывает все клетки многоклеточных животных

Почти у всех животных имеется специальная система для транспорта и распределения веществ в организме. Исключение составляют простейшие, кишечно-полостные, плоские и круглые черви. У этих животных очень велико отношение поверхности тела к объему, поэтому для их нужд вполне достаточно простой диффузии газов через поверхность тела. С увеличением размеров и сложности строения организмов возрастают и количества веществ, поступающих внутрь и выводящих наружу.
Функция циркуляторной системы состоит в быстром переносе веществ из одной части тела в другую на такие расстояния, при которых диффузия была бы слишком медленным способом транспортировки. В состав любой циркуляторной системы должны входить следующие компоненты: циркулирующая жидкость, которой обычно служит кровь; сократимый орган, который действует как насос и обеспечивает движение жидкости по всему телу; таким органом может быть сердце или видоизмененный кровеносный сосуд; кровеносные сосуды – трубки, в которых циркулирует жидкость.
Известны два основных типа циркуляторных систем: незамкнутые и замкнутые.

незамкнутые Незамкнутая система (у большинства членистоногих, некоторых головоногих моллюсков, оболочников) характеризуется тем, что кровь накачивается сердцем в аорту, которая разветвляется на ряд артерий. Последние открываются в систему полостей, образующих гемоцель. Находясь под низким давлением, кровь медленно движется между тканями и постепенно вновь собирается в сердце через открытые концы венозных сосудов. Распределение крови между тканями почти не регулируется.

замкнутые Замкнутая система (у иглокожих, головоногих моллюсков, кольчатых червей, позвоночных) характеризуется тем, что нагнетаемая сердцем кровь быстро обходит тело, постоянно находясь под высоким давлением, и возвращается обратно в сердце. На всем пути кровь заключена в специальные кровеносные сосуды и не вступает в прямой контакт с тканями тела. Распределение крови между тканями может регулироваться. Сосуды, несущие кровь от сердца называются артериями, артерии разветвляются на более мелкие сосуды – артериолы. Артериолы многократно ветвятся, образуя многочисленные микроскопические капилляры, проходящие между клетками практически всех тканей тела. Именно в капиллярах происходит обмен веществами между кровью и тканями. Внутри органа или ткани капилляры сливаются, образуя венулы, по которым начинается возврат крови к сердцу. Венулы, соединяясь, образуют все более крупные вены.

В ходе эволюции системы кровообращения  основные изменения происходили в строении сердца и связаны главным образом с переходом от жаберного дыхания к легочному. У животных с жаберным дыханием (круглоротые, рыбы, кроме двоякодышащих) имеется один круг кровообращения. Кровь, приводимая в движение двухкамерным (предсердие и желудочек) сердцем, заполненным венозной кровью движется к жабрам, где насыщается кислородом и по аорте направляется ко всем органам и тканям. У позвоночных с легочным дыханием (а также у двоякодышащих рыб) – два круга кровообращения, а сердце имеет мощные мышечные стенки.

Экскреция. Конечные продукты обмена веществ удаляются специальными экскреторными (выделительными) системами. В первую очередь эти системы регулируют химический состав жидкостей тела. У водных животных основные экскреторным органом является поверхность тела (жабры, покровы), а у наземных эту задачу в большей степени выполняют почки.
Кровь, проходя через почки, изменяет свой состав и очищается. Почки регулируют содержание воды и солей в крови, а также выводят из организма различные продукты обмена. Наиболее важным продуктом выделения является моча, содержащая мочевину – токсичное азотистое соединение, образующееся при расщеплении белков.

Размножение и процессы развития. Способность размножаться, т.е. производить новое поколение особей того же вида, – одна из основных особенностей живых организмов. В процессе размножения происходит передача генетического материала от родительского поколения следующему поколению, что обеспечивает воспроизведение признаков не только данного вида, но и конкретных родительских особей.
Существует ряд различных стратегий размножения, каждая из которых имеет определенные преимущества и недостатки.
Бесполое размножение происходит без образования гамет, и в нем участвует лишь один организм. У простейших оно основано на делении всей особи, при котором образуются две или много дочерних клеток.

Бесполое Бесполое размножение может идти путем разделения тела животного на многоклеточные части (почкование и фрагментация). Почкование и фрагментация особенно распространены у мягкотелых форм – губок, кишечнополостных, плоских червей, кольчатых червей и некоторых иглокожих. Эти способы размножения редко встречаются у животных с твердыми покровами и не обнаружены у моллюсков, членистоногих и хордовых. Фрагментация может означать либо простое разделение организма на две части, каждая из которых регенерирует недостающую, либо распад на множество частей, развивающихся впоследствии в целые организмы. Она обычно сочетается с половым размножением в сложных жизненных циклах с чередованием половых и бесполых поколений.

У большинства животных циклы размножения включают процессы оплодотворения. При половом размножении различно дифференцированные половые клетки (гаметы) или клеточные ядра объединяются в зиготу. При этом наследственная информация двух родительских особей перекомбинируется, давая генотипы нового поколения. Из одной клетки-зиготы образуются все клетки многоклеточного организма.
Более 99% животных размножаются половым путем на той или иной стадии жизненного цикла, причем для подавляющего большинства это единственный способ воспроизведения. При нем обычно происходит слияние крупной и неподвижной женской гаметы – яйцеклетки – с более мелкой и подвижной мужской – сперматозоидом. Виды животных, представленные самцами и самками, называют раздельнополыми; если одна и та же особь одновременно или последовательно выполняет мужские и женские функции, животных называют гермафродитами.

половым путем Основное биологическое различие между половым и бесполым размножением состоит в том, что при половом размножении в популяции создается более высокая генетическая изменчивость. Организм, размножающийся бесполым путем, передает все свои гены всем своим потомкам. Если данный организм и все его потомки генетически идентичны, то они образуют клон. Единственным источником генетической изменчивости в клоне служат мутации – случайные изменения, возникающие время от времени в генетическом материале. У организмов с половым размножением также могут возникать мутации, но изменчивость этих организмов, часто достигающая крайне высокого уровня, обусловлена перераспределением генов, происходящим в процессе формирования яйцеклеток и сперматозоидов и во время оплодотворения. Каждый живой организм получает половину генов от матери и половину от отца (при оплодотворении), причем в процессе формирования сперматозоидов и яйцеклеток эти гены перетасовываются. Именно поэтому в потомстве одних и тех же родителей наблюдаются многочисленные генетические различия.

Некоторые организмы могут размножаться как половым, так и бесполым путем.
Совокупность процессов, протекающих с момента оплодотворения яйцеклетки до образования многоклеточного организма с его различно дифференцированными клетками и функционально специализированными органами, называется онтогенезом (индивидуальным развитием). В ходе онтогенеза организм формируется в соответствии с наследственной информацией, заложенной в ДНК, под влиянием тех или иных воздействий окружающей среды.

онтогенеза Ход развития многоклеточных организмов можно подразделить на периоды: а) период эмбрионального развития (эмбриогенез) – этот период продолжается от момента оплодотворения яйцеклетки до начала свободной самостоятельной жизни с собственным передвижением и питанием (после рождения, вылупления из яйца). При этом последовательно протекают процессы дробления, гаструляции, органогенеза и гистогенеза; б) период ювенильных стадий развития охватывает отрезок времени от рождения до полностью сформированногоо состояния. Ювенильные стадии организм проходит путем прямого или непрямого развития. В первом случае особь с момента рождения достаточно сходна с сформировавшимся животным и достигает взрослого состояния за счет постепенного роста и созревания органов. При непрямом развитии, т.е. наличии личиночных стадий и метаморфоза, ювенильное (личиночное) состояние существенно отличается от полностью сформированного. У личинок отсутствуют многие органы и функции, присущие взрослому организму, и в то же время имеются особые личиночные органы и функции; в) период сформировавшегося, т.е. взрослого состояния характеризуется половой зрелостью и воспроизводством новых особей путем размножения; г) период старости – в конце его развитие завершается естественной смертью. Жизненные циклы многоклеточных животных разнообразны, несмотря на общие черты полового процесса. Каждому виду свойственна средняя максимальная продолжительность жизни: у слоновых черепах она составляет 300, слонов – 70-90, лошадей – 40, коров – 20-25, кроликов – 5-7 лет, крыс – 3 года. Некоторые животные умирают запрограммированно, чаще всего сразу же по завершении единственного репродуктивного цикла: самцы – непосредственно после копуляции, а самки – после откладки яиц или рождении потомства (кольчатые черви, насекомые, пауки и некоторые виды рыб). У многократно размножающихся животных смерти предшествует постепенное старение.

 

1.3. КЛАССИФИКАЦИЯ ЖИВОТНЫХ. ОСНОВНЫЕ СИСТЕМАТИЧЕСКИЕ ГРУППЫ

Для того, чтобы ориентироваться в многообразии живых организмов, в том числе и животных, существует наука систематика. Ее цель – распределение живых организмов по различным группам – их классификация. Центральное понятие классификации – это вид.
Название вида состоит из двух слов. Одно слово (существительное) указывает на принадлежность животного к определенному роду, а второе слово (чаще прилагательное) обозначает  видовую принадлежность.
Близкие виды объединяются в один род, роды – в семейства, семейства – в отряды; отряды – в классы; классы – в типы; а типы – в царства.

Рис. 1.18. Основные систематические категории

Все многоклеточные животные разделяются на три подцарства. Наиболее примитивными среди них являются Пластинчатые, относящиеся к надразделу фагоцителлообразных. У них присутствуют только два типа клеток, нет дифференцированных тканей и органов. Относящиеся к надразделу паразои Губки отличаются высокой дифференциацией клеток, имеющих тенденцию к образованию тканей. Однако специализированных органов у них не образуется. Все остальные животные входят в надраздел собственно многоклеточных животных.
У животных существуют два типа симметрии: двусторонняя (когда тело можно разделить на две зеркальные половинки только одной плоскостью) и радиальная или лучевая (когда таких плоскостей несколько). К животным с лучевой симметрией относят Кишечнополостных и Гребневиков.
У Плоских червей и Немертин пространство между наружными покровами и кишечником плотно заполнено клетками мезодермы. Таких животных называют бесполостными. У остальных двусторонне-симметричных животных (или хотя бы их эмбрионов) стенка тела отделена от пищеварительного тракта полостью, заполненной жидкостью. Внутренняя полость служит гидростатическим скелетом, а также позволяет значительно увеличить размеры тела. Существуют два способа образования полости. У Круглых червей и некоторых других типов она возникает при исчезновении клеток мезодермы. В этом случае внутренние органы омываются жидкостью, заполняющей полость тела. Помимо скелетной функции, полостная жидкость играет важную роль в транспорте питательных веществ и продуктов обмена. Такие животные называются первичнополостными, а сама полость – псевдоцелью. У других животных из мезодермы образуется особый эпителиальный слой клеток, полностью отделяющий внутренние органы от стенок тела. Между его клетками формируется вторичная полость тела, или целом. Такие животные называются вторичнополостными. По-видимому, целом образовался у предков кольчатых червей как приспособление к роющему образу жизни.
В процессе гаструляции образуется зачаток кишечника, сообщающийся с внешней средой первичным ртом, или бластопором. У первичноротых (Кольчатых червей, Моллюсков, Членистоногих и других животных) из него образуется рот. У вторичноротых (Иглокожих, Полухордовых, Хордовых и представителей некоторых других типов) из первичного рта образуется анальное отверстие, а настоящий рот закладывается вторично, образуясь значительно позднее.

Рис. 1.19. Схема родословного древа животного мира