Курсовая работа: Сравнительная анатомия

Земноводные, или амфибии, – это саламандры, тритоны, жабы, лягушки и безногие формы, т.н. червяги. Обычно их личинки живут в воде и дышат жабрами, наподобие рыб, а взрослые выходят на сушу и дышат при помощи легких и кожи, хотя известно немало исключений. Влажная кожа амфибий лишена чешуй, перьев и волос, только у червяг в нее погружены мелкие костные чешуйки.

Пресмыкающиеся, или рептилии,  это крокодилы, черепахи, ящерицы и змеи. Их тело покрыто чешуей. Они представляют собой остатки доминировавшей в древности группы животных, некоторые из них достигали очень крупных размеров. Впоследствии рептилии уступили место более активным млекопитающим.

Птицы очень близки к рептилиям. Правда, всем им свойственны перья, постоянная температура тела, превосходные легкие и 4-камерное сердце, а большинство пернатых может летать. Однако их анатомия еще обнаруживает множество предковых рептильных особенностей.

Млекопитающие, или звери, покрыты волосами и вскармливают детенышей молоком, которое выделяется специальными железами. Они произошли от рептилий, но, как и птицы, теплокровны и обладают 4-камерным сердцем. Их конечности развернуты вперед и подведены под туловище для более эффективной локомоции. Все млекопитающие, за исключением трех яйцекладущих родов, воспроизводят потомство путем живорождения. К этому классу относятся и люди, что повышает интерес к его изучению.

Десять физиологических систем органов

Кожа и ее производные

Наружные ткани любого животного можно назвать кожей, но, согласно представлениям сравнительной анатомии, настоящая кожа свойственна только хордовым. Она состоит из двух тканей, эпидермиса снаружи и дермы (собственно кожи, кутиса, или кориума) под ним.

Эпидермис – производное эктодермы, одного из трех исходных зародышевых листков. У позвоночных он всегда многослоен; в глубине находится ростковый слой, а снаружи роговой. Последний состоит из плоских отмерших клеток, утративших свои ядра. Он постоянно слущивается – либо в виде перхоти, как у высших позвоночных, либо сплошным слоем, как у амфибий и рептилий. Клетки рогового слоя богаты белком кератином, образующим также ногти и волосы. Он препятствует испарению через кожу влаги и благодаря своей прочности защищает ее от повреждений; особенно богаты им покровы рептилий. Ростковый, или мальпигиев, слой состоит из живых размножающихся клеток. По мере увеличения их количества они оттесняются к поверхности и становятся частью рогового слоя.

У млекопитающих между ростковым и роговым слоями выделяются еще два – зернистый и блестящий. Зернистый прилегает к ростковому и состоит из отмирающих клеток с пигментными гранулами. Блестящий слой находится под роговым и содержит мертвые клетки с прозрачными включениями. Таким образом, у млекопитающих эпидермис четырехслойный: один слой живой, один отмирающий и два мертвых.

Дерма – это толстая и относительно мягкая внутренняя ткань кожи. Она формируется из среднего зародышевого листка, мезодермы, обеспечивает питание эпидермиса, содержит нервные окончания, кровеносные сосуды, нередко богата жировыми отложениями. Здесь же располагаются основания волос и перьев, а также железы, представляющие собой впячивания эпидермиса.

Обычно кожа более или менее свободно облегает тело и отделена от лежащих под ней структур слоем рыхлой соединительной ткани – подкожной клетчаткой, содержащей много межклетников.

Членистоногие обладают наружным скелетом, образуемым клетками эктодермы. Наружный его слой периодически сбрасывается вследствие роста тела. У моллюсков мягкая и часто покрытая ресничками эктодерма обычно выделяет защитную известковую раковину. Первое в эволюционном ряду животное с настоящей кожей – ланцетник. Его эпидермис образован единственным слоем плотно упакованных кубических клеток; однако клетки дермы дегенерируют и сливаются, так что она выглядит бесструктурной, а кожа в целом – однослойной.

Рыбы. Кожа рыб содержит много слизистых желез и обычно покрыта многочисленными чешуями. Известно несколько их типов. Чешуи акул и близких к ним форм развиваются по типу зубов и называются плакоидными. Чешуи современных костных рыб образуются из внутреннего слоя кожи и бывают ктеноидными (зубчатыми, гребневидными) или циклоидными (круглыми).

Зачаток чешуи представляет собой известковое отложение в слое дермы. По мере роста его край выходит наружу сквозь эпидермис, так что чешуи налегают друг на друга подобно черепице. У некоторых рыб, например американской панцирной щуки, чешуи не налегают друг на друга, а покрывают тело, как кафельные плитки. Они называются ганоидными и увеличиваются по мере роста рыбы. На циклоидных и ганоидных чешуях сезоны интенсивного роста оставляют слои, напоминающие годичные кольца деревьев.

Земноводные. Кожа у этих животных – дополнительный орган дыхания: она мягкая, влажная и снабжена густой сетью кровеносных сосудов. В ней находится огромное количество слизистых и ядовитых желез; характерны местные скопления пигмента, создающие маскировочную окраску. Все земноводные в процессе роста сбрасывают наружный слой кожи единым пластом. По крайней мере на очень ранних стадиях развития водных личинок амфибий клетки их эктодермы несут реснички, способствующие локомоции и дыханию. В самом наружном слое кожи впервые откладывается кератин, препятствующий потере влаги путем испарения. Однако земноводные еще не достигли значительного прогресса в смысле защиты от иссушения и населяют более или менее влажные места. Кожа некоторых древних земноводных содержала крупные костные пластины.

Пресмыкающиеся. Главное свойство их кожи – способность противостоять высыханию. Она целиком покрыта чешуями, жесткая и сухая, что связано с приспособлением к жизни на суше, но бывает и эластичной, например у ящериц и змей. Кроме того, она может содержать костные пластинки, образуя панцирный покров, как у черепах или на спине и голове у крокодилов. Змеи и ящерицы сбрасывают наружный слой кожи единым пластом, а у черепах он сходит отдельными лоскутами.

Кожных желез у пресмыкающихся мало. Пахучие железы находятся у некоторых черепах на подбородке и по краям панциря, у аллигаторов и крокодилов – на задней поверхности бедер и вокруг клоаки, у ряда змей – рядом с отверстием клоаки.

Когти на пальцах впервые появляются у некоторых амфибий, но у них они не играют существенной роли. Все рептилии, имеющие конечности, кроме морских черепах, обладают хорошо развитыми когтями.

Птицы. Кожу птиц нельзя назвать прочной или плотной, но она богата жиром. Кожных желез мало, но почти всегда есть крупная сальная (копчиковая) железа над основанием хвоста. Вблизи наружного отверстия уха могут располагаться серные железы. Стопы птиц покрыты такими же чешуями, как у рептилий. Сходны по происхождению и их когти.

Клюв. Роговые покровы челюстей у черепах и птиц образованы видоизмененным наружным слоем эпидермиса. Похожий клюв был свойствен и некоторым вымершим динозаврам из класса рептилий. Среди птиц туканы сбрасывают его поверхностные роговые слои, как рептилии кожу при линьке. Клювы птиц разнообразны по форме и размерам, что связано с адаптацией к определенному способу питания. Передние конечности пернатых приспособлены для полета, поэтому задачи, обычно выполняемые кистями у других животных, перекладываются на клюв. Кроме того, животные с клювом лишены зубов. Он может быть использован как оружие, для чистки оперения, при лазании, брачном ухаживании, строительстве гнезда и т.д.

Перья – это производное чешуй рептилий и характернейшая особенность кожи птиц. Подобно чешуе, перо начинает свой рост в виде соединительнотканного выступа (сосочка) кориума. Однако он не уплощается, а вытягивается в цилиндр, который, поднимаясь над эпидермисом, расщепляется вдоль одной стороны и разворачивается, образуя по свободным краям бородки.

Существуют три главных типа перьев: контурные, пуховые и нитевидные. Контурные перья покрывают все тело и достигают наибольшего размера на крыльях и хвосте. Пуховые защищают птенцов, а у взрослых птиц образуют теплоизоляционный слой под контурными. Порошковый пух, характерный для цапель и ряда других птиц, отличается хрупкими бородками, которые рассыпаются в пудру, используемую при чистке оперения. Нитевидные перья располагаются вместе с пуховыми под контурными и могут выступать на поверхность вблизи углов рта, образуя чувствительные волоски. Например, из нитевидных перьев состоит бахромчатая борода индейки.

Типичное контурное перо включает 6 составных частей: очин, который погружен в кожу и закрепляет в ней перо; стержень, представляющий собой продолжение очина и главную ось пера; плоское опахало из соединенных друг с другом бородок; придаточное перо, отходящее вблизи места соединения стержня с очином; нижний пупок – отверстие в основании очина; верхний пупок – второе отверстие у основания придаточного пера, пропускающее воздух внутрь полого стержня и из него наружу.

Млекопитающие. У млекопитающих кожа, как правило, довольно слабо связана с телом толстым и эластичным слоем подкожной клетчатки. Она содержит многочисленные железы, например молочные, сальные, потовые и пахучие. Железы трех последних категорий могут быть весьма многочисленными.

Молочные железы, характерные для млекопитающих, – это крупные структуры, служащие для вскармливания детенышей. Обычно они расположены двумя рядами по бокам нижней стороны туловища, но могут быть сгруппированы между задними конечностями, как, например, у коров, лошадей и многих других травоядных зверей, или размещены впереди, на уровне грудной клетки, как у слонов, обезьян и человека.

Волосы представляют собой вторую уникальную особенность кожи млекопитающих. Волосяной покров отсутствует только у некоторых их водных форм, например китов и сирен (у последних развиты лицевые щетинки). У ряда зверей, например слонов и панголинов, волосы очень редкие; в зависимости от вида они варьируют по толщине – от нежного меха у бобра до длинных игл у дикобраза. Волосяной покров служит для термоизоляции и защиты от повреждений. Кроме того, волосы могут быть специализированы для выполнения особых функций; например на морде у многих зверей находятся осязательные волоски («усы»), называемые вибриссами.

Рога. У жирафов, оленей и полорогих рога представляют собой костные выросты на лобных костях черепа, покрытые кожей или ее производными. У жирафов они постоянно одеты кожей, а у оленей по мере роста ветвятся и в конце концов теряют кожную оболочку. Рога носорогов и чешуи панголинов образованы массой слившихся волос. У полорогих, например коров и антилоп, а также у американского вилорога рога покрыты кератиновыми (роговыми) чехлами, производными рогового слоя эпидермиса. У вилорога эти чехлы, а у оленей рога целиком ежегодно сбрасываются и отрастают вновь.

Когти. У млекопитающих когти достигают вершины своего развития и разнообразия. Ногти обезьян и человека и копыта крупных растительноядных зверей – это видоизмененные когти.

Скелетная система

Скелет поддерживает, защищает и соединяет части тела животного. Он бывает разных типов и образован различными материалами.

Беспозвоночные. Среди простейших радиолярии обладают сложным, геометрически правильным кремневым скелетом, а фораминиферы защищены известковыми раковинами своеобразной формы.

Скелеты губок могут быть построены из трех различных материалов: извести, рогоподобного белка спонгина и кремнезема. Известь и спонгин иногда комбинируются, но у стеклянных губок скелет чисто кремневый. У кишечнополостных скелет встречается редко, если не считать кораллов, у которых он образован как наружными, так и внутренними известковыми структурами. Известняки коралловых рифов – это в основном отложения скелетов отмерших кораллов. У всех примитивных групп скелет выполняет поддерживающую и защитную роль, но не используется для локомоции. Плоские и круглые черви его лишены. Некоторые кольчатые черви живут в известковых трубках, образованных их собственными выделениями. У червей разных типов встречаются щетинки, которые считаются скелетными структурами. Известковые раковины моллюсков – это в основном наружные образования; исключение составляет внутренняя раковина каракатицы. Слизни и осьминоги скелета лишены.