Возникновение позвоночника у хордовых ароморфоз

Основные ароморфозы и адаптации к среде обитания позвоночных животных

Надкласс Рыбы

Важнейшие ароморфозы

· Внутренний скелет

· Редукция хорды и формирование костного позвоночника

· Возникновение замкнутой кровеносной системы с одним кругом в сочетании с жаберным дыханием

· Появление челюстей с помощью которых становится возможным питание – захват, измельчение добычи

· Появление черепа – костное вместилище головного мозга и органов чувств, которое надежно защищает эти структуры нервной системы.

· Парные плавники – предшественники конечностей, плавники, парные придатки тела, обособленные от туловища и головы, приводимые в движение мускульной силой.

Приспособления у рыб к водному образу жизни:

Обтекаемая форма тела – снижает трение при движении в воде

Чешуя. Выполняет защитную функцию. Благодаря черепицеобразному ее расположению, также снижается трение.

Слизь на чешуе – снижает трение, защита.

Плавники – для оптимального движения в воде. Среди плавников выделяют парные (брюшные, грудные) и непарные (анальные, хвостовые, спинные). Парные плавники расположены симметрично, имеют одинаковый размер и форму. Самые развитые мышцы и плавники это хвостовые. Именно за счет них рыба двигается. Остальные плавники нужны для маневрирования и равновесия.

Боковая линия – орган чувств, позволяющий рыбе определить направление течения и его скорость. Проходит вдоль всего тела сбоку.

Плавательный пузырь – это пузырь с воздухом, который позволяет рыбе менять глубину погружения. Если пузырь увеличивается в объеме, общая плотность рыбы падает, и она всплывает, и наоборот, при уменьшении пузыря, плотность рыбы увеличивается, и рыба погружается. Объем пузыря увеличивается, когда газы поступают из крови в пузырь, и уменьшается, когда из пузыря поступают в кровь. Плавательный пузырь отсутствует у придонных рыб, таких как скат и у акул, камбалы.

Жабры. Орган дыхания, который фильтрует воду и всасывает из нее кислород.

Наличие только внутреннего уха. Так как в воде звук распространяется хорошо, то рыбе достаточно внутреннего уха в костной стенке черепа.

Большое количество икры и наружное оплодотворение.

Класс Земноводные или Амфибии

Важнейшие ароморфозы

Адаптации к наземному образу жизни

· Появление парных, пятипалых конечностей, представляющих собой систему рычагов с шарнирными суставами и предназначенных для передвижения по суше

· Дифференцировка мускулатуры

· Возникновение мешковидных легких

· Трехкамерное сердце

· Второй (легочный) круг кровообращения

· Появление шейного отдела в позвоночнике, обеспечивший движение головы, и крестцового отдела, места прикрепления тазового пояса

· Появление среднего уха, век, хоан.

· Возникновение барабанной перепонки

· Прогрессивное развитие нервной системы

Возникает подвижное веко и мигательная перепонка, движения которых смачивают поверхность глаза и препятствуют высыханию.

Впервые возникает среднее ухо, которое снабжено барабанной перепонкой, чувствительной к колебаниям воздуха

Среднее ухо состоит из одной слуховой косточки – стремени. Евстахиева труба соединяет полость среднего уха с ротоглоточной полостью, служит для уравнивания давления между ними.

Имеются хоаны – внутренние носовые отверстия (ноздри – внешние)

Слюнные железы впервые возникли именно у амфибий, они не участвуют в химической обработке пищи – секрет слюнных желез увлажняет ротовую полость, язык и пищу.

Появление конечностей рычажного типа

Задание ЕГЭ

Какие приспособления к условиям окружающей среды появились у земноводных в связи с их выходом на сушу?

Земноводные ведут водный и наземный образ жизни. В связи с этим у них сформировались такие особенности строения и физиологии, как:

1) покрытая слизью кожа, в которой растворяется атмосферный кислород при дыхании;

2) рычажные конечности для передвижения по суше;

3) чётко дифференцированный на отделы скелет;

4) лёгкие для атмосферного дыхания;

5) два круга кровообращения и трёхкамерное сердце, обеспечивающие частичное разделение крови на венозную и артериальную;

6) появляется среднее ухо, закрытое снаружи барабанной перепонкой.

Класс Пресмыкающиеся

Важнейшие ароморфозы

· Ороговение верхнего слоя эпидермиса, препятствующего испарению воды – сухая чешуйчатая кожа

· Появление в желудочке сердца неполной перегородки.

· Усложнение легких и дыхательных путей в результате исчезновения кожного дыхания- ячеистые легкие

· Внутреннее оплодотворение.

· Появление защитных зародышевых и яйцевых оболочек, обеспечивающих зародыш питательными веществами и дающих возможность развиваться эмбриону на суше внутри яйца – амниотическое яйцо

· Наличие межрёберных мышц

В ходе завоевания суши пресмыкающиеся приобрели ряд адаптации:

Тело подразделяется на голову, шею, туловище, хвост и пятипалые конечности.

Кожа сухая, лишена желез и покрыта роговым покровом, защищающим тело от высыхания. Рост животного сопровождается периодической линькой.

Скелет прочный, окостеневший. Позвоночник состоит из пяти отделов: шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового. Плечевой и тазовый пояса конечностей укреплены и связаны с осевым скелетом. Развиты ребра и грудная клетка.

Мускулатура более дифференцирована, чем у земноводных. Развиты шейные и межреберные мышцы, подкожная мускулатура. Движения отделов тела более разнообразные и быстрые.

Пищеварительный тракт более длинный, чем у земноводных, и четче дифференцирован на отделы. Пища захватывается челюстями, имеющими многочисленные острые зубы. Стенки ротовой полости и пищевода снабжены мощной мускулатурой, которая проталкивает крупные порции пищи в желудок.

Органы дыхания -легкие – имеют большую дыхательную поверхность за счет ячеистого строения. Развиты воздухопроводящие пути – трахея, бронхи, в которых воздух увлажняется и не иссушает легкие. Вентиляция легких происходит путем изменения объема грудной клетки посредством сокращения межреберных мышц.

Сердце трехкамерное, однако в желудочке имеется неполная продольная перегородка, препятствующая полному смешиванию артериальной и венозной крови. Большая часть тела пресмыкающихся снабжается смешанной кровью с преобладанием артериальной, поэтому интенсивность обмена выше, чем у земноводных. Однако пресмыкающиеся, так же как рыбы и земноводные, являются пойкилотермными (холоднокровными) животными, температура тела которых зависит от температуры среды обитания.

Органы выделения -тазовые почки. По мочеточникам моча оттекает в клоаку, а из нее – в мочевой пузырь. В нем вода дополнительно отсасывается в кровеносные капилляры и возвращается в организм, после чего моча выводится наружу. Конечный продукт азотистого обмена, выводимый с мочой, – мочевая кислота.

Головной мозг имеет больший относительный размер, чем у земноводных. Лучше развиты большие полушария переднего мозга с зачатками коры и мозжечок. Формы поведения пресмыкающихся более сложные. Органы чувств лучше приспособлены к наземному образу жизни.

Оплодотворение только внутреннее. Яйца, защищенные от высыхания кожистой или скорлуповой оболочкой, рептилии откладывают на суше. Зародыш в яйце развивается в водной оболочке. Развитие прямое.

Задание ЕГЭ

1.В чем проявляется усложнение организации пресмыкающихся по сравнению с земноводными? Укажите не менее 4-х признаков, укажите их значение.

1. Оплодотворение внутреннее, можно размножаться без воды.

2. Размножаются с помощью богатых желтком яиц, покрытых пергаментной оболочкой (размножение на суше).

3. Сухая кожа без желез препятствует потере воды.

4. Увеличивается дыхательная поверхность легких, позволяет улучшить снабжение тела кислородом.

5. Неполная перегородка в желудочке уменьшает смешивание крови, к органам поступает более богатая кислородом кровь.

2.Ящерицы являются типичными обитателями пустынь. Благодаря каким особенностям внешнего строения, жизнедеятельности и поведения им удалось освоить столь малопригодные для жизни условия? Свой ответ аргументируйте.

1) сухая (без желез) кожа, покрытая роговой чешуей,

2) не испаряет воду и служит защитой от прямых солнечных лучей;

3) конечный продукт обмена белков – мочевая кислота;

4)мочевая кислота малорастворима в воде, её выделение позволяет сохранить воду;

5) активны в прохладное время суток;

6) это позволяет сидеть в жаркое время в норе и не перегреваться

Класс Птицы

Ароморфозы птиц

• -Совершенствование центральной нервной системы

•

• -Появление перьевого покрова и формирование крыльев.

•

• -Четырехкамерное сердце

•

• -Появление легочных мешков, двойное дыхание.

•

• -Губчатые легкие. Газообмен в них происходит с большей эффективностью.

•

• -Увеличение запаса питательных веществ в яйце, известковая скорлупа

• -Значительное развитие органов зрения и слуха.

•

• -Наличие теплокровности и значительное увеличение интенсивности обмена веществ.

Какие существуют признаки приспособленности птиц к полету?

1. Облегченный скелет и снижение его массы: полые кости с воздушными мешками, часть костей срастаются воедино – пряжка (сросшиеся кости кисти), цевка (сросшиеся кости стопы).

2. Череп образован полностью срощенными, без швов, костями.

3. Снижение общей массы тела, что важно для полета: нет зубов, нет мочевого пузыря, непарный яичник у самок.

4. Перьевой покров и крылья, развитые, мощные грудные мышцы для полета, они крепятся к выросту грудины – килю.

5. Воздушные мешки и связанное с ними двойное дыхание, повышают интенсивность обмена веществ, необходимую для полета.

Короткий кишечник, это возможность опорожнения в полете.

Хорошо развитый мозжечок – улучшает координацию в полете.

Обтекаемая форма тела

Летательные мышцы содержат большое количество миоглобина.

Задания ЕГЭ

1.Приспособленность скелета птиц к полету. Указать не менее 4-х признаков.

1) Для облегчения скелета кости полые, наполнены воздухом (воздушными мешками).

2) Для облегчения скелета уменьшено количество костей, особенно в крыльях и ногах.

3) Имеется киль для прикрепления мощных летательных мышц.

4) Передние конечности превратились в крылья поэтому приходится ходить на двух ногах. Чтобы доставать до земли, большие птицы имеют длинную гибкую шею.

5) Поясничные позвонки для создания хорошей опоры срослись между собой, с крестцовыми и хвостовыми позвонками, а также с подвздошными костями.

2.Какие ароморфозы позволили птицам широко распространиться в наземно-воздушной среде обитания? Укажите не менее трёх примеров.

1) особенности строения и функций, связанные с полетом: полые кости, превращение передних конечностей в крылья, быстрое переваривание пищи и др.

2) особенности, обеспечившие высокий уровень обмена веществ и теплокровность: 4-х камерное сердце, особое строение органов дыхания, потребление большого количества пищи

3) развитие центральной нервной системы, сложное поведение (перелеты, забота о потомстве.

3.Какие особенности строения дыхательной, выделительной и половой систем сформировались у птиц в процессе эволюции в связи с приспособлением к полету? Объясните их значение.

1) в дыхательной системе – наличие воздушных мешков, что позволяет насыщать легкие и кровь кислородом на вдохе и на выдохе, а также охлаждает тело в полете (уменьшает плотность тела);

2) в выделительной системе – отсутствие мочевого пузыря, что уменьшает массу тела;

3) в половой системе – функционирует только один яичник, второй недоразвит (предотвращает одновременное созревание двух яиц), что уменьшает массу тела

4.Какие особенности в строении скелета сформировались у птиц в процессе эволюции в связи с приспособлением к полету? Приведите не менее четырех особенностей. Ответ поясните.

1) кости тонкие, заполнены воздухом, что облегчает массу тела;

2) срастание многих костей в разных отделах обеспечивает компактность и прочность скелета (в кисти, позвоночнике, стопе);

3) грудина имеет киль, к которому прикрепляются мощные мышцы, обеспечивающие движение крыльев;

4) отсутствие зубов в челюстях облегчает массу тела

Класс Млекопитающие

Ароморфозы млекопитающих

· Развитие больших полушарий и коры головного мозга

· Четырехкамерное сердце

· Мышечная диафрагма

· Живорождение с внутриутробным развитием в матке.

· Исключением являются представители подкласса первозвери (инфракласс клоачные), у которых соединяются признаки млекопитающих и древних рептилий, – они откладывают яйца

· Выкармливание детенышей молоком

· Приобретение постоянной температуры тела

· Полное разделение венозного и артериального потоков крови, когда все тело снабжается именно артериальной кровью.

· Наличие альвеолярных легких, которые имеют большую поверхность газообмена. Они увеличивают интенсивность обмена веществ.

· Появление шерстяного покрова и подкожной жировой клетчатки, обеспечивающей сохранение тепла.

· Волосяной покров. Он может быть сплошным, как у медведя, или почти редуцированным, как у человека. Волосы делятся на следующие типы. Остевые волосы – грубые, прямые, длинные (например, у оленей). Пуховые или пух (подшерсток) – тонкие, извитые (у кротов). Эти два типа могут сочетаться (нутрии, куницы). Наконец, чувствительные волосы (вибриссы), или усы – жесткие, длинные, иногда заметно выступающие над шерстью, выполняющие осязательную функцию. Обычно вибрисы растут на голове (как, например, у котов), но бывают и на лапах (сумчатые).

· Пять видов желез: сальные, потовые, млечные (видоизменение потовых), пахучие, серные.

· Наружное ухо и наружный слуховой проход у большинства видов.

· Три слуховые косточки.

· Дифференцированные, то есть различные по строению, зубы, расположенные в альвеолах. У рептилий зубы есть уже при вылуплении, потом несколько раз меняются, а для новорожденных млекопитающих они бесполезны, и даже будут мешать сосать молоко. Так что к моменту прорезывания зубов челюсть уже выросла и сформировалась – зубы растут в определенном порядке,

· Безъядерные эритроциты с вогнутыми внутрь боковыми поверхностями. Это позволило увеличить количество клеток, «стискивать» их плотнее, и значит, дать организму больше кислорода, активизировать метаболизм.

Задания ЕГЭ

1.Назовите ароморфозы, которыми сопровождалась эволюция млекопитающих?

1) Теплокровность, 4-х камерное сердце,

2) появление альвеолярных легких,

3) развитие коры головного мозга (обеспечившей широкую адаптацию млекопитающих к условиям окружающей среды. Это привело к усложнению поведения, быстрому формированию условных рефлексов);

4) выкармливание детенышей молоком,

5) появление многослойной кожи, богатой железами.

Дополнение

– возникновение волосяного покрова, сальных и потовых желез, обеспечивших наряду с кожным кровоснабжением терморегуляцию организма и поддержание постоянной температуры тела;

– внутриутробное развитие, возникновение и развитие органов для вынашивания и вскармливания плода – матки и молочных желез;

– возникновение мышечной диафрагмы, что обеспечило более интенсивное дыхание и газообмен

2.У позвоночных животных в связи с выходом на сушу возникла эволюционная необходимость кардинально перестроить дыхательную и кровеносную системы. Перечислите, какие ароморфозы в строении дыхательной и кровеносной систем позволяли животным улучшать усвоение и транспорт кислорода при переходе к каждому следующему классу. Перечислите не менее четырёх ароморфозов.

1) У земноводных впервые сформировались лёгкие и появился второй круг кровообращения, однако лёгкие были плохо развиты, а артериальная и венозная кровь смешивались в желудочке, поэтому была велика роль газообмена через покровы.

2) У рептилий в лёгких появились складки, увеличившие площадь поверхности лёгких, а в желудочке сердца появилась перегородка, частично уменьшившая смешение артериальной и венозной крови. Это позволило полностью отказаться от газообмена через покровы.

3) У птиц лёгкие имеют пористую структуру и воздушные мешки, что позволяет увеличить эффективность газообмена в лёгких. Кроме того, у птиц полностью разделены желудочки сердца и круги кровообращения, что позволило им активизировать метаболизм по сравнению с рептилиями и перейти к теплокровности.

4) У млекопитающих по сравнению с рептилиями в связи с альвеолярным строением лёгких ещё больше увеличилась эффективность газообмена. При этом так же как и у птиц, у млекопитающих полностью разделены круги кровообращения, что также позволило развить теплокровность в ходе эволюции.