Общая биология, закономерности живой природы
22
Содержание
Введение
1. Конвергенция и параллелизм в эволюции животных
2. Характеристика типа моллюсков, особенности строения, образ жизни, происхождение
3. Размножение и развитие пресмыкающихся
Заключение
Список литературы
Введение
Биология -- науки о живой природе и закономерностях, ею управляющих. Целью общей биологии является изучение всех проявлений жизни, строение и функции живых существ, а также их сообществ. Она выясняет происхождение, распространение и развитие живых организмов, связи их друг с другом и с неживой природой.
Живому миру характерно необычайное разнообразие. Выявление и объяснение общих явлений и процессов для всего многообразия организмов -- задача общей биологии.
Каждый организм представляет собой совокупность упорядочение взаимодействующих структур, образующих единое целое, т. е. является системой. Живые организмы обладают признаками, которые отсутствуют у большинства неживых систем. Однако среди этих признаков нет ни одного такого, который был бы присущ только живому. Уровни организации жизни. Для живой природы характерны разные уровни организации ее структур, между которыми существует сложное соподчинение. Жизнь на каждом уровне изучают соответствующие разделы биологии: молекулярная биология, цитология, генетика, анатомия, физиология, эволюционное учение, экология.
Общая биология изучает законы, характерные для всех уровней организации жизни.
1. Конвергенция и параллелизм в эволюции животных
Конвергенция (от лат. convergere -- сближаться, сходиться) -- схождение признаков в процессе эволюции неблизкородственных групп организмов, приобретение ими сходного строения в результате существования в сходных условиях и одинаково направленного естественного отбора. В результате конвергенции органы, выполняющие у разных организмов одну и ту же функцию, приобретают сходное строение. Конвергентное сходство никогда не бывает глубоким
Конвергенция наблюдается в тех случаях, когда неродственные таксоны приспосабливаются к одинаковым условиям. О конвергенции говорят в тех случаях, когда обнаруживается внешнее сходство в строении и функционировании какого-либо органа, имеющего у сравниваемых групп живых организмов совершенно разное происхождение. Например, крыло стрекозы и летучей мыши имеют общие черты в строении и функционировании, но формируются в ходе эмбрионального развития из совершенно разных клеточных элементов и контролируются разными группами генов. Такие органы называют аналогичным. Они внешне сходны, но различны по происхождению, они не имеют филогенетической общности. Сходство в строении глаз у млекопитающих и головоногих моллюсков -- другой пример конвергенции. Они возникли независимо в ходе эволюции и формируются в онтогенезе из разных зачатков.
Конвергенция затрагивает не только отдельные органы. Неродственные виды животных, эволюционируя в сходных условиях среды, занимая сходные экологические ниши, часто приобретают совершенно поразительное сходство. В Австралии, Африке и Южной Америке обитает множество муравьев и термитов.
Ниша муравьедов на разных континентах была заполнена разными неродственными видами млекопитающих.
В Австралии и Океании - это сумчатый муравьед и ехидна, которая принадлежит подклассу яйцекладущих млекопитающих.
В Африке муравьев и термитов сделали своей основной пищей трубкозубы, дальние родственники слонов, и панголины, принадлежащие к отряду ящеров. В Южной Америке эту нишу заняли броненосцы и муравьеды - представители отряда неполнозубых (рис. XI.21.1.). Последний общий предок этих животных существовал более 100 миллионов лет назад. Ближайшие родственники каждого из них абсолютно на них непохожи. Только выбор экологической ниши и отбор на совершенствование приспособлений к этой нише сделал их внешне похожими друг на друга. Все они имеют длинный липкий язык и вытянутый хоботком нос, что позволяет им извлекать муравьев и термитов из их укрытий. Но при этом фундаментальные свойства анатомии этих видов позволяют безошибочно относить их к разным таксонам, несмотря на их конвергентное сходство. Данные молекулярно- генетического анализа убедительно показывают, что эти виды разделяют десятки миллионов лет независимой эволюции.
Параллелизм - такое эволюционное явление, когда сходство организмов, относящихся к разным таксонам, основано на сходных изменениях одних и тех же гомологичных структур. В качестве примера морфологического параллелизма можно указать на большое сходство формы тела у акулы, ихтиозавра (вымершей рептилии) и дельфина. Предки ихтиозавров и предки дельфинов были наземными животными. По мере освоения ими водной среды эволюция осевого скелета этих животных шла на основе гомологичных зачатков позвоночного столба в сходных условиях. Сходные направления естественного отбора привели к возникновению форм животных с близкими гидродинамическими характеристиками. Примером функционального параллелизма может служить возникновение крыльев птеродактилей, птиц и летучих мышей. Несмотря на то, что они устроены по-разному, они, очевидно, являются модификациями одного и того же органа - передней конечности, возникли в результате естественного отбора в сходных экологических нишах и выполняют одинаковые функции.
Другой причиной параллелизма может быть относительно высокая вероятность сходных мутаций одних и те же генов. Согласно закону гомологических рядов Н.И.Вавилова родственные виды характеризуются сходными рядами наследственной изменчивости. Так, например, для многих видов бабочек характерно наличие на крыльях глазков разной формы, величины и окраски. При этом ближайшие родственники этих бабочек этих глазков не имеют. Очевидно, что этот признак возникал независимо у разных видов, а не был унаследован от общих предков. От них все виды бабочек унаследовали гены, мутации которых приводят к образованию глазков. Примером такого же рода является неоднократно и явно независимое появление саблезубых форм. Наиболее известен саблезубый тигр. Неудивительно, что были и другие саблезубые кошки. Но в палеонтологической летописи Австралии мы также находим саблезубого сумчатого волка. [4, c. 112]
2. Характеристика типа моллюсков, особенности строения, образ жизни, происхождение
Моллюски -- крупный по числу видов (130 тысяч) тип животных. Обитают они преимущественно в морях (мидии, устрицы, кальмары, осьминоги), пресных водоемах (беззубки, прудовики, живородки), реже -- во влажной наземной среде (виноградная улитка, слизни). Размеры тела взрослых моллюсков разных видов значительно различаются -- от нескольких миллиметров до 20 м. Большинство из них -- малоподвижные животные, некоторые ведут прикрепленный образ жизни (мидии, устрицы), и только головоногие моллюски способны быстро передвигаться реактивным способом.
Основные особенности строения моллюсков следующие: тело лишено сегментации, имеет двустороннюю симметрию (двустворчатые и головоногие) или асимметричное (брюхоногие). Отделами тела являются голова с расположенными на ней глазами и 1-2 парами щупалец, туловище, в котором расположено большинство внутренних органов, и нога -- мускулистая брюшная часть тела, служащая для передвижения. У двустворчатых моллюсков голова редуцирована.
Тело моллюсков заключено в раковину, защищающую животное и дающую опору для прикрепления мышц. Наружный слой раковины роговой, средний (фарфоровый) и внутренний (перламутровый) -- известковые. У брюхоногих моллюсков раковина цельная в виде колпачка или спирально завитой башенки. У двустворчатых она состоит из двух створок, соединенных эластичной связкой, зубцами «замка» и мускулами-замыкателями. Большинство головоногих моллюсков раковину утратили.
Туловище моллюсков покрыто кожной складкой --мантией, эпителий которой выделяет вещество раковины. Между мантией и телом образуется мантийная полость, в которой располагаются жабры, некоторые органы чувств, анальное отверстие, отверстие выделительных органов.
Полость тела вторичная (целом), однако сильно редуцированная и сохранившаяся лишь в виде околосердечной полости и полостей половых желез. Остальное пространство между внутренними органами заполнено рыхлой тканью -- паренхимой.
Пищеварительная система состоит из трех отделов: передней, средней и задней кишки. У большинства моллюсков (кроме двустворчатых) в глотке развит мускулитстый язычок, покрытый роговой пластинкой с многочисленными зубчиками -- теркой. Ею они активно захватывают и измельчают растительную и животную пищу. В глотку открываются протоки слюнных желез, а в желудок -- проток особой пищеварительной железы --печени. Двустворчатые питаются пассивно, отфильтровывая через жабры пищевую взвесь (водоросли, бактерии, детрит), поступающую в мантийную полость с водой через вводной сифон.
Кровеносная система незамкнутая и состоит из сердца и сосудов. Сердце имеет желудочек и 1 -2 (реже 4) предсердия. Помимо сосудов часть пути кровь проходит в щелевидных полостях между органами.
Органы дыхания у водных моллюсков -- жабры, у наземных -- легкое, представляющее собой участок мантийной полости. В стенке легкого имеется густая сеть кровеносных сосудов, через которые осуществляется газообмен. Легкое открывается наружу дыхательным отверстием -- дыхальцем.
Выделительная система представлена 1-2 почками. Они являются видоизмененными метанефридиями. Воронка почки открывается в околосердечную сумку, а выделительное отверстие -- в мантийную полость.
Нервная система разбросанно-узлового типа: пять пар крупных ганглиев расположены в жизненно важных органах (голове, ноге, мантии, органах дыхания и внутренностном мешке) и соединены между собой нервными стволами. Из органов чувств наиболее развиты органы химического чувства, осязания, равновесия, а у подвижных хищников -- зрения. [1, c. 143]
Размножение происходит половым способом. Большинство моллюсков -- раздельнополые животные, реже -- гермафродиты (легочные брюхоногие моллюски). У раздельнополых моллюсков оплодотворение наружное, у гермафродитных -- внутреннее, перекрестное. У пресноводных и наземных легочных, а также головоногих моллюсков развитие прямое, у морских двустворчатых и брюхоногих моллюсков -- с неполным метаморфозом, т. е. с планктонной личиночной стадией, способствующей их расселению.
Происхождение моллюсков (мягкотелые) - древние обитатели нашей планеты - появились около 450-500 млн. лет назад. Среди характерных их признаков отмечают известковую раковину, которая (или остаток, рудимент которой) имеется у большинства моллюсков. Моллюски - крупный по числу видов (130 тыс.) тип животных. Их предками, судя по всему, были плоские черви. Обитают моллюски преимущественно в морях (мидии, устрицы, кальмары, осьминоги), пресных водоёмах (беззубки, прудовики, живородки), реже - во влажной наземной среде (виноградная улитка, слизни). Размеры тела взрослых моллюсков разных видов значительно различаются - от нескольких миллиметров до 20 метров. Большинство из них - малоподвижные животные, некоторые из них ведут прикреплённый образ жизни (мидии, устрицы), и только головоногие моллюски способны быстро передвигаться реактивным способом. Два самых крупных класса в типе моллюсков, к которым относятся 98% их видов - Брюхоногие и Двустворчатые.
Класс брюхоногие (улитки) - самый многочисленный класс моллюсков (100 тыс. видов). Обитают они в морях, в пресных водоёмах и на суше. Раковина коническая или спиральная, у активных хищников и части наземных видов подвергается редукции. Тело состоит из хорошо обособленной головы, несущей 1-2 пары щупалец и парные глаза, ноги (различной формы) и туловища. Мышцы ноги волнообразно сокращаются спереди назад и тем самым медленно продвигают улитку вперёд. Особенно хорошо это видно, если посадить улитку на стекло и смотреть на неё снизу. У некоторых брюхоногих отверстие раковины (устье) прочно закрывается, когда возникает необходимость, крышечкой.
Туловище спирально закручено и асимметрично, как раковина. В пищеварительной системе значительно дифференцирован передний отдел кишечника. В глотке имеется подвижный мускулистый вырост - язычок, покрытый тёркой, и челюсти. Сюда же входят протоки парных слюнных желез. Далее глотка переходит в пищевод, зоб, желудок, в который открывается проток печени. Затем средняя кишка переходит в заднюю, заканчивающуюся анальным отверстием на правой стороне тела рядом с дыхательным. Дыхание осуществляется с помощью жабр или лёгкого. Брюхоногие раздельнополые и гермафродиты. Улитки обычно кормятся растениями, но есть среди них и хищники. Укус некоторых морских хищных улиток довольно ядовит. Наиболее хорошо изучена из всех брюхоногих моллюсков виноградная улитка. Живут виноградные улитки не только на виноградниках, но и в парках, садах, на опушках лесов. Улитка роет в рыхлой земле ямку - гнездо, в неё помещает яйца, засыпает землёй и несколько раз проползает над своей кладкой - поверхность её теперь сглажена и неотличима от ближайших окрестностей. Через 25 дней из яиц почти одновременно выходят детёныши - крохотные улиточки, но уже с раковинкой (хотя та, по правде сказать, лишь формально может считаться их защитным домиком - полупрозрачна и от малейшего прикосновения ломается). Лишь через несколько лет они приобретут достаточно прочную раковину.
Объедая листья и почки виноградной лозы, улитки наносят вред виноградникам. Люди и не подозревают, как зубасты мирные виноградные улитки. Зубы у них расположены на языке. У американской садовой улитки их, например, более 14 тыс. с помощью этой «тёрки» улитки и опустошают сады и огороды. В ряде стран Европы они ценятся как отличный деликатес, а в некоторых краях они - обычная пища населения и поедаются в огромном количестве.
Прудовик обыкновенный - типичный обитатель прудов, озёр, тихих заводей и рек. На голове расположена пара щупалец. Дыхание лёгочное. Питается путём соскабливания тёркой мягких тканей растений. Прудовики - гермафродиты, оплодотворение у них перекрёстное. Откладываемые яйца в виде слизистых шнуров прикрепляют к водным растениям. Из яиц развиваются молодые особи.
Прудовик малый является промежуточным хозяином печёночного сосальщика - опасного паразита человека и сельскохозяйственных животных.
Слизни имеют вытянутое лишённое раковины и покрытое слизью тело. Повреждает плоды и листья многих культурных растений.
Крупнейшим из известных брюхоногих моллюсков считается гигантский сиринкс из Австралии. Добытая в 1979 г. витая морская раковина этого моллюска достигала 77 см в длину и метра в обхвате. Вес моллюска при жизни составлял более 18 кг.
Среди морских брюхоногих моллюсков немало таких, за изумительно красивые раковины которых коллекционеры не раз отдавали целые состояния. А раковинки каури из семейства фарфоровых улиток даже служили разменной монетой в Китае, Юго-Восточной Азии и Северной Америке.
Но наивысшей ценностью, получаемой от брюхоногих моллюсков, долгое время считался, конечно, пурпур. Легенда гласит, что когда-то на берегу Средиземного моря одна собака разгрызла раковину моллюска мурекса. Тотчас её пасть окрасилась в пурпурный цвет. Её хозяин заметил это, и с тех пор пурпуром (выделением особых желёз мурекса, краснеющим на свету) стали окрашивать дорогие ткани. В начале нашей эры ткани, окрашенные чистым пурпуром были объявлены в Риме исключительной привилегией императоров. Остальным одежду из таких тканей носить запрещалось под страхом смерти.
Пурпур добывали тоннами, а ведь чтобы добыть один его грамм нужно уничтожить 10тыс. мурексов. В наше время производство пурпура почти забыто. Лишь кое-где в Средиземноморье сохранились традиции его изготовления.
Брюхоногие моллюски играют большую роль в пищевых цепях различных природных биоценозов.
Класс двухстворчатые (ракушки) объединяет малоподвижных морских и пресноводных моллюсков. Их тело заключено в раковину, состоящую из двух створок, соединённых между собой на спинной стороне при помощи связки и зубов. Открываются створки раковины пассивно благодаря эластичности связки; закрываются при помощи двух мышц-замыкателей, расположенных поперёк тела моллюска и прикреплённых своими концами к двум створкам раковины. Сокращением мышц створки притягиваются друг к другу. Ракушки обычно ещё менее подвижны, чем улитки, хотя и те особой быстротой не славятся. Чаще всего двустворчатые моллюски неподвижно лежат, прикрепившись к подводным предметам особыми нитями, которые называют биссусными. Из этих нитей во времена античности даже изготавливали дорогую ткань. А вот личинки ракушек бывают очень даже подвижны. Плавают, хлопая створками, разыскивают рыбу, чтобы намертво в неё вцепиться острыми крючками на краях раковинки. Вскоре личинка оказывается внутри небольшой опухоли на теле рыбы. Там вырастает, питаясь соками рыбы. Потом опухоль лопается, и молодая ракушка падает на дно. Так расселяются малоподвижные ракушки.
Главная особенность двустворчатых - отсутствие головного отдела тела, а, следовательно, глотки с тёркой. Тело двусторонне-симметричное, сплюснутое с боков; состоит из туловища и ноги, чаще всего имеющей форму клина и при раскрытых створках раковины выдвигающейся между ними. У прикреплённых моллюсков (устрица) ноги нет.
Тело покрыто мантией, которая прикрывает его, свешиваясь с боков в виде складок. На спинной стороне она срастается с телом моллюска. Нередко свободные края мантии на заднем конце тела местами срастаются, оставляя отверстия-сифоны для вывода и выхода воды из мантийной полости.
По обеим сторонам ноги расположены две пластинчатые жабры. Жабры, а также внутренняя сторона мантии покрыты ресничками, биением которых создаётся ток воды через вводный (нижний) сифон в мантийную полость. Вода с взвесью водорослей, бактерий процеживается через жабры и через выводной (верхний), сифон удаляется наружу. С поверхности жабр с помощью специальных ресничек пищевые частицы направляются в ротовое отверстие. Таким образом, жабры у двустворчатых моллюсков являются не только органом дыхания, но и фильтрующим устройством для отцеживания взвешенных в воде пищевых частиц. Такой способ добычи пищи характерен для малоподвижных организмов и называется фильтрационным.
Выделительная система представлена парными почками. В связи с малоподвижным образом жизни, отсутствием головы и пассивным способом питания в нервной системе число ганглиев уменьшилось до трёх пар. Органы чувств развиты слабо.
Двустворчатые - раздельнополые животные. Оплодотворение чаще всего наружное.
Беззубка - типичный представитель двустворчатых моллюсков - обитает в пресных водоёмах со слабым течением. Имеет широкую тонкую раковину со слаборазвитым перламутровым слоем. Створки раковины соединены только при помощи эластичной связки, зубы отсутствуют, отсюда название - беззубка. Питается микроскопическими, взвешенными в воде растительными и животными организмами, бактериями.
Половые органы беззубок расположены в основании ноги. Выметанные самкой яйца попадают на собственные жабры, где они оплодотворяются спермой самца, занесённой вместе с водой в мантийную полость. Развившиеся личинки выносятся в воду. С помощью зубчиков на краях раковины они прикрепляются к жабрам или коже рыб после того, как они попадут из организма самки моллюска в воду. Некоторое время они питаются за счёт воспалённых тканей рыбы, подрастают и, выпав из опухоли на дно водоёма, продолжают расти и развиваться. Свободные личинки в жизненном цикле малоподвижных животных обеспечивают их расселение.
Страницы: 1, 2
