Класс Млекопитающие. Общая характеристика, морфология, анатомия, ароморфозы

На этой странице вы узнаете

• Действительно ли в шее мыши и жирафа одинаковое количество позвонков?
• Почему собаки часто сидят с высунутым языком?
• Есть ли животные, которые не чувствуют боли? 
• От чего зависит строение пищеварительной системы млекопитающих?

Только вообразите: летучая мышь, так похожая на птицу, индийский слон, который прямо сейчас бродит по тропическим лесам, гигантский кит, плывущий по просторам океана и человек — казалось бы, такие разные существа — относятся к одной группе животных, к млекопитающим. Это сложно представить, но в строении всех этих животных много общих черт: от количества шейных позвонков до вскармливания детенышей молоком. Познакомимся с ними поближе!

Общие черты и ароморфозы класса Млекопитающие

Рассмотрим те признаки, которые характерны для большинства представителей этого класса. Начнем с ароморфозов — признаков, которые привели к повышению уровня организации этой группы животных:  

1. Наличие молочных желез, вскармливание детенышей молоком. Молоко содержит все необходимые детенышу вещества, поэтому наличие молочных желез помогает росту и развитию потомства. 
2. Наличие матки — органа, в котором развивается детеныш, получая защиту и все необходимые питательные вещества.
3. Волосяной покров, необходимый для защиты и сохранения тепла. 
4. Альвеолярное строение легких, что увеличивает их площадь поверхности. Появление диафрагмы — мышцы, участвующей в дыхании.
5. Дифференцированные (разные) зубы, предназначенные для разных функций. 
6. Теплокровные животные, четырехкамерное сердце и два круга кровообращения.  
7. Развитие переднего мозга — появление коры, что связано с более сложным поведением.

Также для всех млекопитающих характерны такие признаки, как:

1. Четыре вида кожных желез: потовые, сальные, пахучие (не у всех), млечные (молочные). 
2. Живорождение (кроме первозверей).
3. Появление наружного уха: ушная раковина помогает лучше улавливать звуки.
4. Семь шейных позвонков.

Внешнее и внутреннее строение, основные процессы жизнедеятельности, тип развития класса Млекопитающие 

Покровы тела

Кожа млекопитающих состоит из следующих трех слоев.

Самый верхний слой — это эпидермис, у него есть производные — то, что из него образовалось:

• когти/ногти;
• волосы/ шерсть;
• рога;
• копыта;
• роговые пластинки (у броненосца).

У некоторых млекопитающих тело в буквальном смысле слова покрыто броней — крепкими роговыми пластинками, которые защищают тело от механических повреждений. 

Броненосец как рыцарь: носит доспехи для защиты от врагов. Чтобы спастись от врагов, броненосцы используют хитрость и панцирь. Если хищник надумает пробраться к ним в нору, то броненосец заблокирует вход при помощи своих костяных пластин. У хищника не останется шансов достать свою жертву.

Второй слой — это дерма, в ней находятся:

• Потовые железы — охлаждают тело, выделяют воду и соли.
• Сальные железы — выделяют сало, защищающее волосы.
• Сосуды — терморегуляция.

Самый нижний слой — это подкожная жировая клетчатка (гиподерма), для которой характерны следующие функции:

• Запасающая — здесь запасаются питательные вещества как источники энергии.
• Защитная функция — амортизация при различных физических воздействиях.
• Теплоизоляционная функция — помогает сохранять тепло.

Как мы выяснили выше, волосы у млекопитающих образуются из кожи. Волосы бывают трех видов:

• Остевые волосы и их производные (иглы ежа, дикобраза) — защитная функция.
• Вибриссы, располагающиеся у рта и носа — осязание.
• Подшерсток — обеспечивает тепло.

Особенно мощный подшерсток из извитых волос развивается у одетых густым мехом водных млекопитающих — выхухоли, бобра, выдры, ведь температура воды ниже температуры воздуха.

Скелет

• Череп увеличивается в размере в сравнении с пресмыкающимися, состоит из двух отделов — мозгового и лицевого.
• Позвоночник состоит из пяти отделов: 

— шейный отдел (7 позвонков);

— грудной отдел (12—15 позвонков, есть ребра, которые прикрепляются одним концом к позвонкам, а другим — к грудине и образуют грудную клетку, благодаря чему дыхательные движения становятся более совершенными);

— поясничный отдел (2—9 позвонков);

— крестцовый отдел (1—9 позвонков);

— хвостовой отдел (3—49 позвонков).

• Пояс передней конечности или плечевой пояс (часть скелета, которая присоединяет переднюю конечность к позвоночнику): 2 лопатки, 2 ключицы.
• Передняя конечность: плечо, предплечье (лучевая и локтевая кость), кисть (пятипалая), состоящая из костей запястья, пясти и фаланг пальцев.
• Пояс задних конечностей или тазовый пояс (часть скелета, которая присоединяет заднюю конечность к позвоночнику): сросшиеся тазовые кости — седалищная, лобковая, подвздошная.
• Задняя конечность: бедро, голень (большая и малая берцовая кость), стопа (пятипалая), состоящая из предплюсна, плюсна и фаланг пальцев.

Важно запомнить, что конечности млекопитающих располагаются под туловищем, а не сбоку, как у пресмыкающихся. Это дает преимущества в передвижении.

Действительно ли в шее мыши и жирафа одинаковое количество позвонков? В это сложно поверить, но и шея мыши размером в несколько сантиметров, и длиннющая шея жирафа имеют одно и то же фиксированное количество позвонков, как и все остальные млекопитающие, — семь. Разница в длине шеи связана с разницей в размере самого позвонка.

Дыхательная система 

У млекопитающих дыхание легочное: их легкие альвеолярные, состоят из множества пузырьков — альвеол. Они более совершенные, чем у других животных, так как имеют большую дыхательную поверхность. Благодаря большей площади соприкосновения капилляров и альвеол, лучше происходит газообмен между капиллярами и альвеолами.

Давайте посмотрим, какой путь проходит воздух, пока попадает из окружающей среды в легкие по воздухоносным путям:

Запоминаем: носовая полость → гортань → трахея → бронхи → легкие (состоят из пузырьков — альвеол, оплетенных кровеносными сосудами).

У млекопитающих появляется диафрагма — мышца, разделяющая грудную и брюшную полость. Поднимаясь и опускаясь и, таким образом, создавая разность давлений, она способствует сжатию и растяжению легких и участвует в механизме дыхания.

Почему собаки часто сидят с высунутым языком? Дело в том, что тело охлаждается, когда с его поверхности испаряется вода. Вспомним, например, как становится прохладно, когда человек после купания выходит из воды.  У собак плохо развиты потовые железы, которые и призваны осуществлять терморегуляцию, поэтому они высовывают язык. Вода с его поверхности испаряется, и организм собаки охлаждается.

Кровеносная система

• Кровеносная система — замкнутая. Кровь движется по сосудам и не выливается в полость тела.
• Четырехкамерное сердце — есть 2 желудочка с полной перегородкой и 2 предсердия, благодаря чему венозная и артериальная кровь не смешиваются.
• Есть 2 круга кровообращения:

1. Малый круг: правый желудочек → легочный ствол → легочные артерии → капилляры легких (происходит газообмен, кровь отдает углекислый газ и получает кислород) → легочные вены → левое предсердие.
2. Большой круг: левый желудочек → аорта (самая большая артерия в организме) → артерии и капилляры в органах и тканях (происходит газообмен, кровь отдает кислород и получает углекислый газ) → вены → правое предсердие. 

Есть ли животные, которые не чувствуют боли? Обсуждая устройство кровеносной системы млекопитающих, важно отметить, что все млекопитающие — теплокровные животные, то есть температура их тела не зависит от температуры окружающей среды. Исключение составляют, например, живущие в Африке голые землекопы. Они примечательны тем, что это хладнокровные млекопитающие. А за счет того, что у них отсутствует такое биологически активное вещество, как субстанция Р, они не ощущают боль во время порезов и ожогов.

Пищеварительная система 

Пищеварительная система — сквозная. Есть слюнные железы, которые смачивают пищевой комок и ферментативно обрабатывают его. Протоки печени, желчного пузыря и поджелудочной железы впадают в тонкий кишечник. 

Запоминаем: ротовая полость → глотка → пищевод → желудок → тонкий кишечник → толстый кишечник → анальное отверстие. 

От чего зависит строение пищеварительной системы млекопитающих? Строение желудка и кишечника зависит от того, чем питаются животные. Большие желудки характерны для плотоядных, которые могут подолгу голодать. Так, лев за раз съедает около 40 кг мяса — 20% его собственного веса, а потом может не питаться несколько дней. Для такого объема ему нужен огромный желудок. А вот растительная пища богата целлюлозой, которую сложно переварить. Желудок травоядных устроен сложнее, а их кишечник — длиннее, чем у плотоядных. К тому же большинству травоядных в переваривании целлюлозы помогают микробы. Именно поэтому слепая кишка травоядной коалы длиной в 2 метра. Для сравнения — у плотоядного койота она всего несколько сантиметров в длину.

В ротовой полости впервые в животном мире появляются дифференцированные зубы, расположенные в альвеолах — специальных бугорках. Каждая группа зубов — разная, у каждой есть свои функции. Зубная формула — то есть количество тех или иных зубов — зависит от типа питания и образа жизни. 

По строению зубов легко определить, чем питается животное — как это сделать, мы рассказали в статье «Класс Млекопитающие. Экология и значение». Различие в строении зубов — одно из основных эволюционных преимуществ млекопитающих, ведь благодаря этому можно приспособиться к потреблению самой разной пищи.

Группы зубов:

• резцы;
• клыки;
• предкоренные;
• коренные.

Выделительная система

В почках земноводных образуется моча, основной продукт выделения в ее составе — это мочевина. Путь образования и выделения мочи: 

Запоминаем: вторичные (тазовые) почки → мочеточники → мочевой пузырь → мочеиспускательный канал. 

Моча нужна млекопитающим не только для выделения. Многие животные таким образом метят территорию — показывают другим: «Это мое место». 

У большинства млекопитающих — например, псовых, просто невероятное обоняние. Благодаря ему собаки, волки могут “учуять”, принадлежит ли эта территория какому-либо другому животному. 

Половая система

Половая система — звери раздельнополые. Благодаря этому, происходит перекомбинация признаков — то есть потомство получает какие-то признаки от матери, а какие-то — от отца, что является источником для видообразования. Подробнее эту тему мы раскрыли в статье «Закономерности изменчивости».

• У самок яичники вырабатывают яйцеклетки:

Запоминаем: яичники → яйцеводы (фаллопиевы трубы) → матка → влагалище.

• У самцов семенники (находятся вне полости тела, в мошонке) вырабатывают сперматозоиды:

Запоминаем: семенники → семявыносящий канал → семяизвергательный канал (впадает в мочеиспускательный канал и открывается в области полового члена). 

Оплодотворение внутреннее. Самцы вводят семенную жидкость в половые пути самки, где гаметы сливаются и образуют зиготу. Размножение происходит на суше. 

Зародыш развивается внутри организма матери, в матке. Там он лучше защищен, чем, например, в яйце, а также он имеет постоянный доступ ко всем необходимым веществам. Его окружают зародышевые оболочки:

• амниотическая (внутренняя);
• серозная (внешняя);
• есть зародышевый орган дыхания — аллантоис. 

Для млекопитающих характерно живорождение. Детеныш появляется на свет из организма самки. 

Длительность беременности зависит от многих факторов: от размеров животных, от их образа жизни. 

Например, детеныши копытных вынашиваются долго, но рождаются уже развитыми и готовыми сразу следовать за матерью, а детеныши хищных рождаются беспомощными и слепыми, зато их беременность протекает быстрее. Самая длительная беременность у слонов — почти 2 года, самая короткая — у мышей (около 20 дней). 

Развитие прямое: чтобы появившемуся на свет детенышу млекопитающих стать похожим на взрослую особь, ему не нужны никакие превращения — он просто растет и развивается. 

Нервная система

Имеется спинной мозг (лежит в спинномозговом канале) и головной мозг, разделенной на два полушария, который состоит из:

• переднего мозга — развиваются передние полушария, у многих млекопитающих появляются извилины, которые значительно увеличивают площадь коры;
• промежуточного мозга;
• среднего мозга;
• продолговатого мозга;
• мозжечка — в сравнении с пресмыкающимися лучше развит, более сложные движения и их координация. 

Органы чувств

Органы зрения:

• Обладают двумя подвижными веками — защита от загрязнений и высыхания, третье веко редуцируется.
• Есть слезные железы, секретом которых омываются глазные яблоки.
• Настройка глаза на видение объекта достигается за счет изменения кривизны хрусталика.

Органы зрения у млекопитающих развиты хорошо, но обычно млекопитающие не обращают внимание на неподвижные предметы, поэтому в дикой природе при встрече со зверями один из возможных способов реагирования — замереть или притвориться мертвым. Есть шанс, что дикое животное вас даже не заметит. 

Одни млекопитающие почти не различают цвета — например, опоссум. А другие различают огромный спектр оттенков — так, кошка может различить 25 оттенков серого. 

Органы слуха:

• Внутреннее ухо в черепе.
• Среднее ухо содержит три слуховые косточки — молоточек, наковальню и стремечко.
• Наружное ухо — ушная раковина, нужна для лучшего улавливания звуков.

У млекопитающих впервые в животном мире появляется ушная раковина — с помощью нее удается лучше улавливать звуки, а также определять их источник. 

Самые большие уши — у слонов. Они помогают им не только хорошо слышать — слоны могут различать мужской и женский, детский и взрослый голоса, — но и охлаждаться. Слоны машут ушами, которые пронизаны кровеносными сосудами, и отдают тепло в окружающую среду. 

Органы обоняния — рецепторы в носовой полости. Обоняние играет в жизни млекопитающих значимую роль: с помощью него они ориентируются, ищут пищу, заводят пары, узнают об угрозе. 

Если сравнить обоняние собаки и человека, то можно увидеть, что в носу человека есть около 6 млн обонятельных клеток, а в носу собаки — почти 300 млн. 

Вкус воспринимают с помощью клеток, расположенных на языке.

За осязание отвечают:

• рецепторы на кончиках пальцев;
• вибриссы — чувствительные волоски.

Вибриссы реагируют на малейшие потоки воздуха, поэтому многие млекопитающие могут уклоняться от препятствий даже в полной темноте: ориентироваться им помогают эти чудо-волоски. Кстати, волосяные сумки вибриссов образовались из клеток боковой линии у рыб — органа, который помогает водным животным определять направление течения. 

Термины

Вибриссы — осязательные механочувствительные длинные жесткие волосы многих млекопитающих, выступающие над поверхностью шерстного покрова. 

Диафрагма — плоская мышца, разделяющая грудную и брюшную полости тела, необходима для дыхания.

Аллантоис — орган дыхания зародыша позвоночных животных.

Фактчек

• Кожа млекопитающих состоит из эпидермиса, дермы и подкожной жировой клетчатки, у них развит волосяной покров.
• В шейном отделе позвоночника всех млекопитающих 7 позвонков.
• В альвеолах челюстей находятся дифференцированные зубы. 
• Появляется диафрагма, необходимая для дыхания. Дыхательная система представлена альвеолярными легкими и дыхательными путями. Вентиляция легких происходит благодаря изменению объема грудной клетки. 
• Кровеносная система млекопитающих — замкнутая, состоит из 2 кругов кровообращения, сердце четырехкамерное. Являются теплокровными животными.
• Выделительная система представлена парными тазовыми почками, отходящими от них мочеточниками, впадающими в мочевой пузырь. 
• В нервной системе развит передний мозг, имеющий крупные полушария с развитой корой. 
• Органы чувств — степень развития того или иного органа чувств определяется особенностями образа жизни и типа питания. Появляется наружное ухо и вибриссы.
• Раздельнополые животные, развит половой диморфизм, оплодотворение внутреннее. У большинства — живорождение, самка вскармливает детенышей молоком.

Проверь себя

Задание 1.

Какая из перечисленных структур характерна для млекопитающих?

1. 8 позвонков в шейном отделе
2. первичные почки
3. губчатые легкие
4. серозная зародышевая оболочка 

Задание 2.

Каких групп зубов нет у млекопитающих?

1. резцы
2. клыки
3. предкоренные
4. конические, сращенные с челюстью 

Задание 3.

Сколько позвонков в шейном отделе жирафа?

1. 5
2. 10
3. 7
4. 25

Задание 4.

Выберите все признаки, характерные для собаки:

1. полная перегородка в желудочке
2. зубы в альвеолах
3. живорождение
4. непрямое развитие  
5. все вышеперечисленное

Ответы: 1. — 4; 2. — 4; 3. — 3; 4. — 1, 2, 3.