Все 60 конспектов внутри этой страницы. После сохранения на сайте добавь эту страницу в закладки и открывай в том же браузере. Очистка данных браузера удаляет сохранённую копию. Обновления загружаются на сайте при наличии интернета.
Для поиска включи JavaScript. Полные тексты также приведены ниже.§ 1. Зоология — наука о животных Зоология изучает животных, а её знания помогают понимать природу, вести хозяйство и сохранять виды.
Зоология объединяет науки о многообразии животных, их строении, жизнедеятельности, происхождении и отношениях со средой. Люди начали накапливать такие знания задолго до появления научных лабораторий: охотнику требовалось знать повадки добычи, а скотоводу — условия содержания домашних животных. Позже наблюдения стали систематическими, появились описания видов и попытки объединять сходных животных в группы. Так практический опыт постепенно превратился в научное знание.
Внутри зоологии существуют разные направления исследований. Морфология рассматривает форму и строение организма, анатомия — устройство внутренних органов, физиология объясняет их работу. Эмбриология изучает индивидуальное развитие, этология — поведение, экология — связи с живой и неживой природой. Зоогеография выясняет закономерности распространения животных по Земле. Разделы могут выделяться и по объекту: например, энтомология посвящена насекомым, а орнитология — птицам.
Исследователь не ограничивается случайным впечатлением. Он наблюдает животных, сравнивает признаки, проводит измерения и, когда это допустимо, организует опыт. Важно отличать установленный факт от предположения: необычное поведение одной особи ещё не доказывает закономерность для целого вида. При изучении животных следует учитывать их естественные условия жизни, обращаться с ними бережно и не причинять ненужного вреда ради наблюдения.
Зоологические знания нужны ветеринарам, которые предупреждают и лечат болезни животных, зоотехникам, организующим содержание и разведение, кинологам, работающим с собаками. Они помогают защищать урожай, сохранять редкие виды и разумно использовать природные ресурсы. Строение животных также подсказывает инженерные решения: это одно из направлений бионики. Поэтому зоология связана одновременно с охраной природы, сельским хозяйством, медициной и техническим творчеством человека.
Зоология изучает строение, жизнь, разнообразие и происхождение животных. Физиология объясняет работу организма, этология — поведение, экология — связи со средой. Наблюдения и опыты требуют проверки выводов и бережного обращения с животными. Страницы: 6–9
§ 2. Общие признаки животных Животные имеют клеточное строение, питаются готовыми органическими веществами и обладают приспособлениями к условиям жизни.
Животные, как другие организмы, состоят из клеток и содержат белки, жиры, углеводы и другие вещества. Они питаются, дышат, выделяют продукты обмена, растут, развиваются и размножаются. Для них характерна раздражимость — способность воспринимать изменения и отвечать на них. Эти общие признаки показывают единство живой природы, хотя конкретные способы питания, движения и развития у разных групп заметно различаются.
Основная особенность питания животных — использование готовых органических веществ. Растения создают органические вещества при фотосинтезе, а животные получают их, поедая растения, других животных или органические остатки. Большинство захватывает и проглатывает пищу, но некоторые паразиты всасывают питательные вещества поверхностью тела. Поэтому нельзя определять животное только по одному признаку: важна совокупность особенностей строения и жизнедеятельности рассматриваемого организма.
У многоклеточного животного клетки специализированы: одни образуют покровы, другие сокращаются, третьи воспринимают раздражения. Они объединяются в ткани, органы и системы органов, работающие согласованно. Отдельная такая клетка обычно не может жить самостоятельно. Большинство животных активно перемещается, что помогает искать корм и партнёров, спасаться от врагов. Однако существуют и прикреплённые формы, например коралловые полипы, которые остаются животными несмотря на малую подвижность.
Размеры и очертания тела связаны со средой и образом жизни. Обтекаемая форма облегчает плавание, вытянутое тело помогает двигаться в почве. При двусторонней симметрии одна плоскость делит тело на правую и левую половины; она характерна для многих активно передвигающихся животных. Лучевая симметрия позволяет воспринимать воздействия с разных сторон. Многообразие таких признаков отражает разные способы решения общих задач: добывать пищу, защищаться и оставлять потомство.
Животные — гетеротрофы: используют готовые органические вещества. Движение характерно для большинства, но не для всех животных. Двусторонняя и лучевая симметрия связаны с образом жизни. Страницы: 10–13
§ 3. Животная клетка Животная клетка — целостная система, в которой разные органоиды совместно обеспечивают обмен веществ и размножение.
Клеточное строение животных стало доступно изучению благодаря микроскопу. Антони ван Левенгук наблюдал в воде микроскопических организмов, а дальнейшие исследования показали, что ткани крупных животных тоже состоят из клеток. Животная клетка имеет плазматическую мембрану, цитоплазму и обычно ядро. Она не окружена плотной целлюлозной клеточной стенкой, характерной для растений, поэтому многие животные клетки способны изменять свою форму.
Мембрана отделяет содержимое клетки от окружающей среды и регулирует поступление и выведение веществ. Цитоплазма служит внутренней средой, в которой размещены органоиды и происходят многочисленные химические реакции. Ядро содержит наследственную информацию, необходимую для работы и воспроизведения клетки. Перед делением эта информация копируется, а затем передаётся дочерним клеткам. Таким образом сохраняется преемственность строения и свойств клеток при росте организма.
Разные органоиды выполняют определённые задачи. На рибосомах синтезируются белки, необходимые для строения клеточных структур и обмена веществ. Митохондрии участвуют в получении энергии, используемой клеткой. Аппарат Гольджи изменяет, накапливает и направляет вещества к месту назначения. Лизосомы содержат вещества, расщепляющие сложные соединения и изношенные клеточные структуры. Клеточный центр связан с организацией деления и распределением наследственного материала между образующимися клетками.
Органоиды нельзя рассматривать как независимые детали: работа каждого зависит от остальных. Например, синтез белка требует наследственной информации, исходных веществ и энергии, а готовый продукт необходимо доставить в нужную часть клетки. Животная клетка отличается от растительной отсутствием пластид и большой постоянной центральной вакуоли с клеточным соком. Но сходство мембраны, цитоплазмы, ядра и ряда органоидов свидетельствует об общности основных принципов устройства живых организмов.
Мембрана регулирует обмен клетки с окружающей средой. Ядро хранит наследственную информацию; рибосомы синтезируют белки. Митохондрии обеспечивают энергетические процессы, органоиды действуют согласованно. Страницы: 14–15
§ 4. Организм многоклеточного животного Клетки, ткани, органы и системы органов образуют единый многоклеточный организм благодаря разделению функций и согласованной работе.
Развитие многоклеточного животного обычно начинается с оплодотворённой яйцеклетки. Она многократно делится, а образующиеся клетки постепенно приобретают различия в строении и выполняемых функциях. Этот процесс называется дифференцировкой. Сходные клетки вместе с межклеточным веществом образуют ткани. Специализация повышает эффективность работы, но одновременно делает клетки зависимыми друг от друга: питание, защита и регуляция теперь обеспечиваются всем организмом, а не одной клеткой.
У животных выделяют четыре основных типа тканей. Эпителиальная ткань покрывает тело, выстилает полости и входит в состав желёз; её клетки обычно тесно прилегают друг к другу. Соединительная ткань отличается развитым межклеточным веществом. К ней относятся кость, хрящ, жировая ткань и кровь. Поэтому ткани одного типа могут выглядеть совершенно по-разному, сохраняя общие особенности происхождения и организации.
Мышечная ткань способна сокращаться и обеспечивает движение тела и работу внутренних органов. Нервная ткань воспринимает раздражения, проводит сигналы и участвует в согласовании деятельности организма. Несколько тканей образуют орган — часть тела с определённым строением и функцией. Например, в желудке есть эпителий, мышечная, соединительная и нервная ткани: пища должна обрабатываться, перемешиваться, получать нужные вещества, а работа органа — регулироваться.
Органы объединяются в системы, выполняющие общую задачу. Пищеварительная система обеспечивает переработку и усвоение пищи, дыхательная — газообмен, кровеносная — перенос веществ, выделительная — удаление продуктов обмена. Опорно-двигательная система поддерживает тело и позволяет двигаться, нервная и эндокринная согласуют процессы. Ни одна система не действует изолированно: работающим мышцам нужны кислород и питательные вещества, а продукты их обмена должны выводиться. Именно взаимосвязь всех уровней делает организм целостным.
Уровни организации: клетка → ткань → орган → система органов → организм. Основные ткани: эпителиальная, соединительная, мышечная, нервная. Разделение функций сопровождается взаимной зависимостью частей организма. Страницы: 16–20
§ 5. Опора и движение животных Способы движения зависят от среды, а опорные структуры и мышцы работают как единая система.
Движение позволяет животным добывать пищу, находить подходящие условия и избегать опасности. В воде распространены плавание и реактивное движение, на суше — ходьба, бег, прыжки и ползание, в воздухе — полёт. Форма тела и двигательные органы соответствуют этим задачам. Например, плавники помогают управлять движением в воде, а парные конечности наземных позвоночных поддерживают тело и передают усилие мышц на опору.
У одноклеточных организмов нет органов и мышц, но существуют специальные способы перемещения. Амёба образует временные выросты цитоплазмы — ложноножки; перетекание содержимого клетки меняет положение тела. Жгутиконосцы движутся благодаря колебаниям жгутиков, а инфузории используют многочисленные реснички. Эти структуры выполняют функцию движения на клеточном уровне. Поэтому отсутствие конечностей или скелета вовсе не означает, что организм не способен активно перемещаться в своей среде.
Многоклеточные животные имеют разные опорные системы. У червей опорой может служить жидкость внутри тела, на которую действуют мышцы. Наружный скелет членистоногих защищает органы и даёт места прикрепления мышц, однако ограничивает рост и требует линьки. Внутренний скелет позвоночных расположен под мягкими тканями. Он поддерживает форму тела, защищает важные органы и увеличивается вместе с организмом в процессе его роста и развития.
Мышцы способны сокращаться, но сами по себе не толкают кости в обратном направлении. Поэтому противоположные движения часто обеспечивают разные группы мышц. Скелетные элементы и их соединения действуют как система рычагов, а мышцы создают усилие. При сравнении животных полезно связывать строение с функцией: длинные задние конечности помогают прыжку, гибкий позвоночник — бегу, развитые грудные мышцы птиц — полёту. Любое движение требует энергии и согласованной нервной регуляции.
У одноклеточных движение обеспечивают ложноножки, жгутики или реснички. Различают гидростатическую опору, наружный и внутренний скелет. Мышцы, скелет и нервная регуляция совместно обеспечивают движение. Страницы: 22–25
§ 6. Питание и пищеварение у животных Пища даёт животным материал и энергию, а пищеварение превращает сложные вещества в доступные для усвоения соединения.
Животные получают готовые органические вещества с пищей. Они нужны не только как источник энергии, но и как материал для роста, восстановления клеток и размножения. По характеру пищи выделяют растительноядных, плотоядных и всеядных животных. Такое деление отражает преобладающий рацион, а не всегда строгое ограничение. Строение ротовых органов, зубов и пищеварительного тракта связано с тем, какую пищу животное добывает и как её перерабатывает.
Пищеварение включает механическое измельчение и химическое расщепление пищи. Крупные молекулы не могут использоваться клетками в исходном виде: под действием пищеварительных веществ они превращаются в более простые соединения. Затем питательные вещества всасываются и поступают к клеткам организма. Важно различать переваривание и усвоение: первое подготавливает вещества, а второе связано с их включением в обмен, построением собственных структур и получением необходимой энергии.
У одноклеточных пищеварение происходит внутри клетки, в пищеварительных вакуолях. У большинства многоклеточных имеется пищеварительная система. Сквозная пищеварительная трубка имеет ротовое и анальное отверстия, поэтому пища перемещается преимущественно в одном направлении. Отдельные участки специализируются на захвате, измельчении, обработке и всасывании. Такое разделение позволяет одновременно перерабатывать разные порции пищи и делает питание более эффективным по сравнению с простой полостью.
У позвоночных в пищеварении участвуют не только желудок и кишечник, но и железы. Печень образует желчь, способствующую переработке жиров, поджелудочная железа выделяет пищеварительный сок. Связь строения с рационом хорошо заметна при сравнении хищника и травоядного: животная и растительная пища различаются по составу и доступности веществ. Непереваренные остатки выводятся наружу, однако это не то же самое, что выделение продуктов обмена, возникших внутри клеток.
Пища — источник энергии и строительного материала. Пищеварение расщепляет вещества, всасывание переносит их во внутреннюю среду. Удаление остатков пищи следует отличать от выделения продуктов клеточного обмена. Страницы: 26–29
§ 7. Дыхание животных Дыхание связывает поступление кислорода, получение энергии в клетках и удаление углекислого газа.
Животным нужна энергия для движения, роста, поддержания работы органов и размножения. У большинства она высвобождается при окислении органических веществ с участием кислорода. При этом образуются углекислый газ и вода. Поэтому дыхание нельзя свести только к вдоху и выдоху: оно включает газообмен со средой, доставку газов к клеткам и процессы использования кислорода. Конкретное устройство дыхательной системы зависит от условий обитания животного.
У мелких и тонких организмов газы могут проходить через всю поверхность тела. Для такого газообмена поверхность должна быть достаточно большой по отношению к объёму, тонкой и влажной. Усложнение и увеличение размеров тела требуют специальных органов. В воде распространены жабры — структуры с большой поверхностью, через которую кислород переходит из воды во внутреннюю среду, а углекислый газ удаляется в обратном направлении.
У рыб жаберные лепестки пронизаны многочисленными кровеносными сосудами. Вода проходит через рот и омывает жабры, а кровь уносит поступивший кислород к органам. Насекомые дышат иначе: воздух через дыхальца попадает в систему разветвлённых трахей и доставляется непосредственно к тканям. Этот пример показывает, что транспорт кислорода не всегда выполняется кровью. Один и тот же жизненно важный процесс может обеспечиваться различными по строению системами.
Наземные позвоночные используют лёгкие, защищённые внутри тела от быстрого высыхания. У земноводных существенна также роль кожи, у пресмыкающихся дыхательная поверхность увеличивается благодаря внутренним перегородкам. У птиц лёгкие связаны с воздушными мешками, у млекопитающих развиты многочисленные лёгочные пузырьки. Во всех случаях увеличение поверхности и её контакт с кровью улучшают газообмен. Органы дыхания и движения дыхательной среды должны работать согласованно, особенно при высокой физической активности.
Газообмен и клеточное использование кислорода — связанные части дыхания. Основные пути: поверхность тела, жабры, трахеи, лёгкие. Большая тонкая влажная поверхность повышает эффективность газообмена. Страницы: 30–33
§ 8. Транспорт веществ у животных Транспортная система связывает органы, доставляя клеткам нужные вещества и удаляя продукты обмена.
Каждая клетка нуждается в питательных веществах и должна освобождаться от продуктов обмена. У небольшого одноклеточного организма расстояния малы, поэтому вещества распределяются через мембрану и внутри цитоплазмы. В крупном многоклеточном теле большинство клеток не соприкасается непосредственно с внешней средой. Им необходима система доставки от органов питания и дыхания, а также отведения веществ к органам выделения. Эту задачу решает внутренний транспорт.
У многих животных основную роль в переносе веществ играет кровеносная система. Она включает сосуды и орган, обеспечивающий движение жидкости. У позвоночных таким насосом служит сердце: его мышечные стенки последовательно сокращаются и расслабляются. У дождевого червя функцию продвижения крови выполняют сокращающиеся сосуды, в том числе кольцевые сосуды передней части тела. Следовательно, транспортная функция существует и без сердца, устроенного подобно сердцу позвоночного животного.
Кровеносные системы бывают замкнутыми и незамкнутыми. В замкнутой системе кровь движется только по сосудам, а обмен с клетками происходит через их стенки и тканевую жидкость. В незамкнутой системе циркулирующая жидкость выходит из сосудов в промежутки между органами и непосредственно омывает их. Затем она возвращается к сердцу. Различие касается пути движения жидкости, а не того, движется ли она вообще и выполняет ли полезную работу.
Транспортная жидкость переносит питательные вещества, продукты обмена, регуляторные вещества и часто дыхательные газы. Однако у насекомых кислород доставляют главным образом трахеи, а не гемолимфа. Кровь также участвует в защите организма и распределении тепла. Все эти функции связывают отдельные органы в единую систему: усиленная работа мышц требует более интенсивного снабжения, а возникающие продукты обмена должны своевременно удаляться. Поэтому нарушение циркуляции отражается на состоянии всего организма.
Транспорт связывает клетки с органами питания, дыхания и выделения. В замкнутой системе кровь остаётся в сосудах, в незамкнутой жидкость омывает органы. Сердце или сокращающиеся сосуды обеспечивают движение транспортной жидкости. Страницы: 34–35
§ 9. Выделение у животных Выделение удаляет продукты обмена и регулирует количество воды и солей во внутренней среде.
В клетках постоянно происходят химические превращения. При распаде веществ возникают соединения, избыток которых мешает нормальной работе организма. Выделение обеспечивает удаление конечных продуктов обмена, лишней воды и некоторых вредных веществ. Благодаря этому поддерживается относительное постоянство внутренней среды. Его нельзя путать с выведением непереваренных остатков пищи: остатки не были включены в клеточный обмен, тогда как выделяемые продукты образовались в процессе жизнедеятельности клеток.
У одноклеточных часть веществ удаляется через клеточную мембрану. У пресноводных форм важна сократительная вакуоль: вода постоянно поступает в клетку из окружающей среды, и её избыток необходимо выводить. Вакуоль собирает воду и периодически опорожняется. Это помогает клетке сохранять объём и нормальный состав цитоплазмы. Поэтому такая структура особенно важна в пресной воде, где содержание растворённых веществ обычно ниже, чем внутри организма.
У многоклеточных животных выделительные органы имеют различное строение. У плоских червей имеется система канальцев с особыми клетками, движения ресничек которых способствуют току жидкости. У кольчатых червей выделительные трубочки — нефридии — открываются во внутреннюю полость и наружу. У насекомых продукты обмена поступают в мальпигиевы сосуды, связанные с кишечником. Несмотря на различия устройства, эти системы решают сходную задачу отделения и удаления ненужных веществ.
У позвоночных основными органами выделения служат почки. Они связаны с кровеносной системой, поскольку продукты обмена доставляются к ним из разных тканей. Выделительная система не просто выводит всё подряд: организму необходимо сохранять полезные вещества и нужное количество воды. Удаление углекислого газа происходит через органы дыхания, поэтому в очищении внутренней среды участвует несколько систем. Работа выделительных органов особенно тесно связана со средой обитания и доступностью воды для животного.
Выделение удаляет продукты обмена, а не только непереваренную пищу. Сократительная вакуоль помогает пресноводной клетке удалять избыток воды. Нефридии, мальпигиевы сосуды и почки — разные варианты выделительных органов. Страницы: 36–37
§ 10. Покровы тела у животных Покровы защищают животное, участвуют в обмене со средой и соответствуют его способу жизни.
Покровы образуют границу между организмом и внешней средой. Они защищают от механических повреждений, проникновения нежелательных организмов, потери воды и других воздействий. У одноклеточных эту границу формирует мембрана, иногда дополненная структурами, поддерживающими форму клетки. У многоклеточных основой покровов служит эпителиальная ткань. Её клетки могут выделять слизь, образовывать плотные защитные образования и участвовать в восстановлении поверхности после небольшого повреждения.
Степень прочности покровов различается. У червей поверхность обычно гибкая, что облегчает изменения формы тела. У членистоногих наружный покров содержит хитин и одновременно служит скелетом. Он защищает внутренние органы и даёт опору мышцам, но не может непрерывно увеличиваться вместе с мягкими тканями. Поэтому рост связан с линьками: старый покров сбрасывается, а новый некоторое время остаётся достаточно мягким для увеличения размеров тела.
У моллюсков покровы образуют раковину, которая защищает мягкое тело. У позвоночных кожа имеет собственное строение и различные производные: чешую, перья, волосы, когти и другие образования. Сравнивая их, важно учитывать функцию. Перьевой и волосяной покровы помогают сохранять тепло, роговые образования защищают поверхность и уменьшают потерю воды. Слизь на теле рыб облегчает движение в воде и участвует в защите внешней поверхности организма.
Покровы не являются только неподвижной бронёй. Через них животное воспринимает прикосновение и изменения окружающей среды; у некоторых групп они участвуют в дыхании и выделении. Окраска может маскировать животное, предупреждать о его защищённости или служить сигналом другим особям. Поэтому покровы представляют собой многофункциональную систему. Их строение нужно объяснять вместе со средой обитания: защита наземного животного от высыхания и газообмен через влажную кожу требуют разных приспособлений.
Покровы выполняют защитную, чувствительную и иногда дыхательную функции. Хитиновый покров ограничивает рост, поэтому членистоногие линяют. Перья, волосы и чешуя связаны с условиями жизни и защитой организма. Страницы: 38–41
§ 11. Координация и регуляция жизнедеятельности у животных Нервная и гуморальная регуляция совместно согласуют работу частей организма и его ответы на изменения среды.
Органы животного должны действовать согласованно. При движении мышцам требуется больше энергии, поэтому изменяются работа сердца, дыхание и доставка питательных веществ. Регуляция делает такие изменения своевременными и связывает организм в единое целое. Различают нервный и гуморальный пути передачи сигналов. Они не заменяют друг друга, а взаимодействуют, обеспечивая как быстрые реакции, так и длительные изменения жизнедеятельности, роста и развития животного.
Гуморальная регуляция осуществляется веществами, переносимыми жидкостями внутренней среды. Важную роль играют гормоны, которые образуются в определённых клетках или железах и воздействуют на чувствительные к ним органы. Такой сигнал распространяется по организму вместе с транспортной жидкостью. Его действие обычно развивается медленнее нервного, но может сохраняться дольше. Химическая регуляция влияет на обмен веществ, половое созревание, развитие и другие процессы, требующие согласования работы разных органов.
Нервная регуляция связана с нейронами — клетками, способными воспринимать и передавать сигналы. Нейрон имеет тело и отростки, обеспечивающие связь с другими клетками. У кишечнополостных нервные клетки образуют сеть, у многих беспозвоночных — узлы и соединяющие их нервные структуры. У позвоночных развиты головной и спинной мозг, а также отходящие от них нервы. Усложнение системы позволяет точнее обрабатывать информацию и управлять разнообразными ответными действиями.
Ответ организма на раздражение с участием нервной системы называется рефлексом. Сигнал воспринимается чувствительной структурой, передаётся в нервную систему и далее к исполнительному органу, например мышце. Нервные сигналы могут изменять выделение гормонов, а гормоны — влиять на состояние нервной системы. Так возникает единая нейрогуморальная регуляция. Для пересказа важно объяснить не только различие двух механизмов, но и их общую задачу: поддержание согласованной работы организма в изменяющихся условиях жизни.
Гуморальные сигналы переносятся жидкостями, нервные — по цепям нервных клеток. Рефлекс — ответ на раздражение с участием нервной системы. Нервная и гуморальная регуляция образуют взаимосвязанную систему. Страницы: 42–45
§ 12. Раздражимость и поведение животных Поведение помогает животным приспосабливаться к изменениям среды благодаря врождённым реакциям и приобретённому опыту.
Раздражимость — способность организма воспринимать воздействия и изменять свою деятельность в ответ. Раздражителями могут быть свет, температура, химические вещества, прикосновение и сигналы других животных. Реакция имеет приспособительное значение: животное находит пищу, избегает опасности или выбирает подходящее место. У одноклеточных ответ происходит без нервной системы, а у многоклеточных животных с развитой нервной системой информация воспринимается и обрабатывается специализированными структурами организма.
Поведение представляет собой совокупность действий животного во взаимодействии со средой. Выделяют пищевое, защитное, половое, родительское и другие формы поведения. Например, последовательность действий кошки во время охоты включает поиск, подкрадывание и бросок. Защитное поведение может выражаться в бегстве, затаивании или угрозе. Одна и та же поза зависит от ситуации, поэтому по отдельному движению нельзя уверенно судить о состоянии животного без наблюдения за обстоятельствами.
Часть реакций является врождённой и проявляется без специального обучения. Другие приобретаются в индивидуальной жизни на основе опыта. Условные рефлексы позволяют связывать ранее нейтральный сигнал с важным событием, например появлением корма. Благодаря обучению поведение может изменяться при новых условиях. Однако приобретённая реакция не обязательно сохраняется навсегда: если связь между сигналом и событием перестаёт подтверждаться, соответствующий ответ может ослабевать или исчезать.
Жизнь животных также подчиняется суточным и сезонным ритмам. Изменение продолжительности светового дня служит важным сигналом приближения нового сезона. Оно связано с линькой, накоплением запасов, миграциями и подготовкой к зимовке. Такие реакции позволяют начать подготовку заранее, а не только после наступления холода. Изучать поведение следует систематически и бережно: записывать условия и повторяемость действий, не приписывать животному человеческие намерения и не вызывать ненужный стресс ради наблюдения.
Раздражимость — восприятие воздействия и ответ на него. Поведение сочетает врождённые механизмы и приобретённый опыт. Продолжительность светового дня помогает согласовывать сезонные изменения. Страницы: 46–49
§ 13. Размножение и развитие животных Размножение обеспечивает продолжение вида, а индивидуальное развитие превращает исходную клетку в самостоятельный организм.
Размножение — образование новых особей, благодаря которому вид сохраняется после гибели отдельных организмов. Оно бывает бесполым и половым. При бесполом размножении новый организм возникает без слияния половых клеток: например, путём деления или почкования. Это позволяет быстро увеличивать численность в благоприятной среде. Однако потомки обычно очень сходны наследственно, поэтому разнообразие их признаков меньше, чем при сочетании наследственного материала двух родителей.
При половом размножении образуются гаметы: яйцеклетки и сперматозоиды. Их слияние называется оплодотворением, а возникшая клетка — зиготой. Оплодотворение может происходить во внешней среде или внутри организма. У раздельнополых видов мужские и женские половые клетки образуются у разных особей, у гермафродитов — в одном организме. Особый случай — партеногенез, когда развитие начинается из неоплодотворённой яйцеклетки; он встречается у некоторых групп животных.
Индивидуальное развитие, или онтогенез, включает изменения организма на протяжении жизни. После образования зиготы следуют деления, формирование тканей и органов. При прямом развитии молодая особь в основном похожа на взрослую и отличается прежде всего размерами и незрелостью органов размножения. При непрямом развитии возникает личинка, заметно отличающаяся строением и образом жизни. Переход к взрослому состоянию сопровождается перестройкой организма — превращением.
Личинки и взрослые особи нередко используют разную пищу и живут в разных условиях, что уменьшает конкуренцию между поколениями. У наземных яйцекладущих животных зародыш защищён оболочками и обеспечен запасом питательных веществ. При внутриутробном развитии условия для него создаёт материнский организм. Различия между самцами и самками во внешнем строении называют половым диморфизмом. Все эти особенности связаны с одной задачей: обеспечить появление жизнеспособного потомства в конкретной среде обитания.
Бесполое размножение не требует слияния гамет, половое связано с половыми клетками. Прямое развитие протекает без личинки, непрямое — с личиночной стадией. Оплодотворение и тип развития необходимо различать как разные характеристики. Страницы: 50–56
§ 14. Основные категории систематики животных Систематика упорядочивает разнообразие животных и отражает их родственные связи через соподчинённые группы.
Животные населяют воду, сушу, почву и организмы других существ. Их разнообразие настолько велико, что простого перечня названий недостаточно для изучения. Систематика описывает виды, устанавливает различия и сходство между ними и объединяет их в группы. Классификация позволяет находить место организма среди других животных и использовать общие сведения о близких группах. При этом внешнее сходство само по себе ещё не всегда означает близкое родство.
Основной единицей классификации считается вид. Он объединяет особей, имеющих общие признаки и происхождение, способных в естественных условиях воспроизводить соответствующую группу. Для обозначения вида используют двойное научное название: первое слово указывает род, второе — видовой эпитет. Латинская форма названия помогает учёным разных стран понимать, о каком организме идёт речь, независимо от местных названий, которые могут различаться или относиться сразу к нескольким животным.
Виды объединяют в роды, роды — в семейства, затем следуют отряды, классы, типы и царство. Такие группы называют таксонами. Чем выше уровень, тем больше разнообразие входящих организмов и тем более общие признаки их объединяют. Например, принадлежность к классу Млекопитающие указывает на определённый комплекс особенностей, но не означает, что все его представители одинаковы по внешнему виду, питанию или условиям обитания.
Для установления родства учитывают строение органов, развитие, физиологические и наследственные признаки. Классификация может уточняться при появлении новых данных: это нормальная часть научного познания, а не признак бесполезности систематики. Учебник использует школьные категории для последовательного знакомства с животными. При пересказе важно не просто перечислить ранги, а объяснить вложенность групп: каждый вид входит в род, род — в более крупные объединения, и все они образуют упорядоченную систему.
Последовательность: вид → род → семейство → отряд → класс → тип → царство. Двойное название включает род и видовой эпитет. Систематика учитывает родство, поэтому классификации уточняются с новыми данными. Страницы: 58–61
§ 15. Одноклеточные животные — Простейшие У одноклеточного организма одна клетка выполняет все жизненные функции; амёба показывает такой способ организации.
В учебнике историческое название «простейшие» используется для знакомства с одноклеточными эукариотическими организмами животного типа питания. Их клетка является целым самостоятельным организмом: получает пищу, дышит, выделяет вещества, передвигается и размножается. Это отличает её от специализированной клетки многоклеточного животного. Название не означает отсутствия сложного внутреннего устройства, а сама традиционная группа не должна восприниматься как единый современный таксон всех таких организмов.
Амёба протей живёт в пресной воде и не имеет постоянной формы тела. Её цитоплазма перемещается, образуя временные выросты — ложноножки. Они служат не только для движения, но и для захвата пищи: амёба окружает частицу и включает её внутрь клетки. Вокруг пищи образуется пищеварительная вакуоль, где сложные вещества расщепляются. Полезные соединения поступают в цитоплазму, а непереваренные остатки выводятся через поверхность клетки.
Газообмен происходит через мембрану: кислород поступает внутрь, углекислый газ удаляется наружу. Сократительная вакуоль собирает и выводит лишнюю воду, которая поступает из пресной среды. Ядро управляет основными клеточными процессами и содержит наследственную информацию. При благоприятных условиях амёба размножается делением: сначала распределяется наследственный материал, затем разделяется клетка. Каждая дочерняя особь получает структуры, необходимые для самостоятельной жизни и дальнейшего роста.
При ухудшении условий амёба может образовывать цисту — защищённое состояние с плотной оболочкой и сниженной активностью. Циста помогает пережить неблагоприятный период и способствует расселению. Когда условия улучшаются, организм возвращается к активной жизни. Среди похожих по способу движения форм существуют раковинные представители, имеющие защитный наружный домик. Поэтому даже на одноклеточном уровне наблюдается разнообразие строения, хотя основные задачи жизнедеятельности остаются одинаковыми для всех организмов.
Ложноножки амёбы обеспечивают движение и захват пищи. Пищеварительная вакуоль перерабатывает пищу, сократительная удаляет лишнюю воду. Циста помогает переживать неблагоприятные условия и расселяться. Страницы: 62–65
§ 16. Жгутиконосцы и инфузории Жгутики и реснички обеспечивают движение одноклеточных, а специализированные структуры делают их жизнедеятельность эффективной.
Жгутиконосцы объединяются в школьном рассмотрении по наличию одного или нескольких жгутиков — тонких двигательных структур. Их колебания перемещают клетку в жидкой среде. Среди таких организмов есть свободноживущие и паразитические формы. Примером служит бодо, питающийся мелкими частицами и бактериями. Несмотря на небольшие размеры, его клетка выполняет все функции целого организма, а не является частью ткани или органа другого живого существа.
Свободноживущие жгутиконосцы получают пищу, перерабатывают её внутри клетки и обмениваются газами через поверхность. При размножении делением сначала происходит распределение наследственного материала и необходимых структур, затем образуются дочерние клетки. Наличие жгутика — удобный признак для описания способа движения, но не достаточное основание считать все жгутиковые организмы близкими родственниками. В конспекте важно сохранять различие между учебным объединением по признаку и современной системой родственных групп.
Инфузория-туфелька имеет более постоянную форму и покрыта многочисленными ресничками. Их согласованные движения обеспечивают плавание и создают ток воды с пищевыми частицами. Пища поступает через клеточный рот и глотку, после чего образуется пищеварительная вакуоль. Непереваренные остатки выводятся через определённый участок поверхности. Сократительные вакуоли регулируют содержание воды. Таким образом разные участки одной клетки специализированы, хотя настоящих тканей и органов у инфузории нет.
В клетке инфузории имеются большое и малое ядра. Большое связано прежде всего с повседневными процессами обмена, малое играет важную роль в половом процессе и наследственной преемственности. В благоприятных условиях инфузории размножаются делением. Половой процесс следует отличать от непосредственного увеличения числа особей: обмен наследственной информацией не обязательно сразу образует новых организмов. Сравнение инфузории, амёбы и жгутиконосца показывает разные способы движения и питания при едином клеточном уровне организации.
Бодо движется жгутиками, инфузория-туфелька — ресничками. У инфузории есть клеточный рот, пищеварительные и сократительные вакуоли. Большое и малое ядра выполняют разные функции. Страницы: 66–69
§ 17. Многообразие и значение простейших в природе и жизни человека Одноклеточные организмы участвуют в пищевых связях и образовании осадков, а некоторые ведут паразитический образ жизни.
Исторически называемые простейшими организмы очень разнообразны по строению и образу жизни. Они встречаются в воде, влажной почве и внутри других организмов. Свободноживущие формы питаются бактериями, водорослями и мелкими органическими частицами, а сами служат пищей более крупным существам. Поэтому они являются важным звеном пищевых цепей и участвуют в переработке органического вещества, несмотря на то что большинство невозможно рассмотреть без микроскопа.
Среди них есть организмы, живущие совместно с другими существами и участвующие в их питании, а также паразиты. Паразит использует хозяина как источник ресурсов и среду обитания, причиняя ему вред. Такое разнообразие означает, что нельзя считать всех одноклеточных ни полезными, ни опасными. Значение определяется конкретным видом и характером его связи с другими организмами, а не только размером или принадлежностью к традиционно выделяемой группе.
В учебнике рассматриваются паразитические формы, включая малярийного плазмодия и лейшманий. Для некоторых паразитов характерна передача через кровососущих насекомых, а жизненный цикл может включать нескольких хозяев. Важно различать возбудителя заболевания и переносчика: например, комар переносит возбудителя малярии, но сам не является плазмодием. Эти примеры показывают связь зоологии с изучением паразитов. Они не заменяют медицинских рекомендаций и не служат основанием самостоятельно определять заболевание по отдельным признакам.
Раковины морских одноклеточных после их гибели накапливаются на дне и входят в состав осадочных пород. Такие остатки помогают изучать прошлые условия существования морей и историю Земли. Следовательно, деятельность микроскопических организмов имеет последствия в геологическом масштабе. При пересказе удобно соединить три направления значения: участие в пищевых отношениях, образование минеральных отложений и паразитизм отдельных видов. Это позволяет увидеть многообразие роли группы без ошибочного сведения её только к заболеваниям человека.
Свободноживущие формы участвуют в пищевых цепях и переработке органики. Возбудитель и переносчик паразитарного заболевания — не одно и то же. Раковинные морские формы участвуют в образовании осадочных пород. Страницы: 70–76
§ 18. Кишечнополостные Кишечнополостные — многоклеточные водные животные с кишечной полостью, лучевой симметрией и стрекательными клетками.
Кишечнополостные объединяют гидр, медуз, актиний и коралловых полипов. Большинство живёт в морях, некоторые, например гидра, — в пресной воде. Их тело имеет лучевую симметрию: вокруг продольной оси можно провести несколько плоскостей, делящих его на сходные части. Такое строение удобно для прикреплённых или медленно плавающих животных, которые встречают пищу и опасность с разных направлений, а не только передним концом тела.
Тело образовано наружным и внутренним слоями клеток, между которыми находится промежуточное вещество. Внутри расположена кишечная полость, сообщающаяся со средой через рот. Ротовое отверстие окружено щупальцами и служит также для удаления непереваренных остатков. Пища сначала обрабатывается в полости, а затем её частицы могут перевариваться внутри клеток. Специальных органов дыхания и кровообращения нет: обмен веществами происходит через поверхность и распределяется по сравнительно тонкому телу.
Характерная особенность группы — стрекательные клетки, особенно многочисленные на щупальцах. Они помогают захватывать добычу и защищаться. Кожно-мускульные клетки обеспечивают сокращения, а нервные клетки образуют сеть, координирующую ответ на раздражение. Если прикоснуться к гидре, её тело сокращается: это пример рефлекторной реакции. У гидры хорошо выражена способность к восстановлению повреждённых частей — регенерация, связанная с наличием клеток, дающих начало различным клеточным типам.
Кишечнополостные существуют в формах полипа и медузы. Полип обычно прикреплён основанием, а медуза плавает благодаря сокращениям зонтика и выталкиванию воды. Размножение бывает бесполым и половым. У гидры при почковании возникает вырост, который постепенно приобретает рот и щупальца, затем отделяется. При половом размножении сливаются гаметы и развивается новый организм. У некоторых видов эти способы связаны с чередованием разных жизненных форм в одном цикле.
Отличительный признак — стрекательные клетки. Кишечная полость имеет одно отверстие, нервная система образует сеть. Полип и медуза — разные формы строения и образа жизни. Страницы: 78–81
§ 19. Многообразие и значение кишечнополостных в природе и жизни человека Разные группы кишечнополостных отличаются жизненным циклом и строением, а кораллы могут создавать целые морские сообщества.
В учебнике кишечнополостные рассматриваются через гидроидных, сцифоидных медуз и коралловых полипов. У них сохраняются общие признаки, включая кишечную полость и стрекательные клетки, но соотношение полипа и медузы в жизненном цикле различается. Одни формы одиночные, другие образуют колонии. Колония состоит из связанных особей, которые возникают при бесполом размножении и могут совместно использовать поступающую пищу, оставаясь частями общего живого образования.
Гидроидный полип обелия показывает чередование поколений. На прикреплённой колонии образуются медузы, которые отделяются и плавают самостоятельно. Они участвуют в половом размножении; из оплодотворённой яйцеклетки развивается личинка, затем возникает новая колония полипов. Таким образом полип и медуза могут принадлежать одному виду, хотя выглядят совершенно непохоже. По одному внешнему облику без знания развития такую связь установить трудно, что показывает значение изучения жизненных циклов.
У сцифоидных, например аурелии, особенно заметна крупная медузная стадия. Щупальца и ротовые структуры помогают добывать пищу, а органы чувств — ориентироваться. Коралловые полипы, напротив, не имеют медузной стадии. Среди них есть мягкотелые одиночные актинии и колониальные формы с твёрдым скелетом. Актиния может выглядеть как цветок, но это хищное животное, которое захватывает добычу щупальцами и переваривает её в кишечной полости.
Известковые скелеты рифообразующих кораллов после отмирания накапливаются, а живые колонии растут поверх прежних. Так формируются рифы, создающие убежища и места питания для множества морских организмов. Следовательно, значение кишечнополостных не ограничивается участием в пищевых цепях: они изменяют среду обитания других видов. Некоторые медузы опасны при контакте со стрекательными клетками, а коралловые сообщества уязвимы к загрязнению и разрушению. Бережное отношение требует не повреждать колонии и не трогать незнакомых морских животных.
У обелии чередуются прикреплённый полип и свободноплавающая медуза. У коралловых полипов медузной стадии нет. Коралловые рифы создают среду обитания для многих других видов. Страницы: 82–85
§ 20. Черви. Плоские черви Плоские черви имеют двустороннюю симметрию и системы органов; паразитические формы приспособлены к жизни в хозяине.
Червями называют несколько групп животных с вытянутым телом, но это не один общий тип. У плоских червей тело уплощено в спинно-брюшном направлении и имеет двустороннюю симметрию. Выделяются передний и задний концы, спинная и брюшная стороны. По сравнению с кишечнополостными заметны концентрация органов чувств спереди и более сложная организация. Пространство между органами заполнено тканью, отдельной обширной полости тела у них нет.
Свободноживущая молочная планария обитает в воде и передвигается с помощью ресничек и мышц. Она питается мелкими животными, используя выдвижную глотку. Разветвлённый кишечник распределяет питательные вещества по телу, а непереваренные остатки удаляются через рот. Нервная система включает передние узлы и продольные стволы с перемычками. Выделение обеспечивают канальцы. Специальных дыхательных органов нет: тонкое тело позволяет обмениваться газами через поверхность с окружающей водой.
Паразитические плоские черви имеют приспособления к удержанию в организме хозяина, защитные покровы и высокую плодовитость. Печёночный сосальщик проходит сложный цикл со сменой хозяев: промежуточным служит моллюск, а взрослый паразит развивается в организме окончательного хозяина. Бычий цепень живёт во взрослом состоянии в кишечнике человека, а его личиночная стадия развивается в тканях крупного рогатого скота. Окончательный хозяин определяется по половозрелой стадии паразита, а не по размеру животного.
У ленточных червей пищеварительная система отсутствует: готовые питательные вещества поглощаются поверхностью тела. Это не просто «плохое развитие», а специализация к постоянному источнику пищи внутри хозяина. Сложные жизненные циклы показывают, почему распространение паразитов зависит от связей между разными организмами и средой. Для пересказа важно сравнить свободноживущую и паразитическую формы по питанию, движению и размножению, не смешивая их отличительные признаки и не превращая учебное описание в самостоятельную диагностику заболеваний.
У плоских червей двусторонняя симметрия и уплощённое тело. У планарии кишечник разветвлён, у ленточных червей он отсутствует. Промежуточный и окончательный хозяева соответствуют разным стадиям развития паразита. Страницы: 86–89
§ 21. Круглые черви Круглые черви отличаются первичной полостью тела и сквозным кишечником; среди них есть свободноживущие формы и паразиты.
Круглые черви имеют вытянутое несегментированное тело, обычно заострённое на концах и круглое в поперечном сечении. Снаружи его покрывает плотная кутикула, выполняющая защитную функцию. Между стенкой тела и внутренними органами находится первичная полость, заполненная жидкостью. Она участвует в распределении веществ и служит опорой. Поэтому форма и движения червя зависят не только от мышц, но и от давления жидкости внутри тела.
Пищеварительная система сквозная: пища поступает через рот, проходит по кишечнику, а остатки выводятся через анальное отверстие. Это отличает круглых червей от планарии, у которой кишечник заканчивается слепо. Специальных кровеносной и дыхательной систем нет. Нервная система включает окологлоточное кольцо и продольные нервные стволы. Многие представители раздельнополы; самцы и самки могут различаться размерами и формой заднего конца тела, то есть имеют внешние половые различия.
Круглые черви широко распространены в воде и почве, где участвуют в пищевых связях и переработке органических остатков. Среди них также есть паразиты растений и животных. Человеческая аскарида рассматривается в учебнике как пример сложного перемещения личинки внутри хозяина: после попадания яйца в организм личинка развивается и проходит через разные органы, прежде чем сформируется взрослая кишечная стадия. Такой цикл нельзя сводить только к нахождению взрослого червя в кишечнике.
Другой пример — острица, цикл которой связан с возможностью повторного попадания яиц в организм хозяина. Высокая плодовитость и защитные оболочки яиц повышают вероятность сохранения паразита и передачи новым хозяевам. Эти особенности объясняются условиями паразитического существования, но не характерны в одинаковой степени для всех круглых червей. При изучении параграфа важно отделять общие признаки типа от особенностей отдельных видов и помнить, что большинство вопросов диагностики и лечения относится к компетенции медицинских специалистов.
Первичная полость содержит жидкость и участвует в опоре тела. Сквозной кишечник имеет рот и анальное отверстие. Не все круглые черви паразиты: многие свободно живут в почве и воде. Страницы: 90–93
§ 22. Кольчатые черви Сегментация, вторичная полость тела и развитые системы органов обеспечивают разнообразные способы жизни кольчатых червей.
Кольчатые черви получили название из-за разделения тела на повторяющиеся сегменты. В отличие от внешней похожести на кольца у некоторых других животных, здесь сегментация связана и с внутренним устройством. Вторичная полость тела разделена перегородками и заполнена жидкостью. В разных сегментах повторяются части органов, что помогает согласованно двигаться и поддерживать работу организма. Представители группы живут в морях, пресной воде и влажной почве, занимая разные экологические ниши.
У дождевого червя движение обеспечивают кольцевые и продольные мышцы, работающие попеременно. Жидкость полости служит опорой, а небольшие щетинки удерживают участки тела на поверхности или в грунте. Кожа должна оставаться влажной, потому что через неё происходит газообмен. Поэтому дождевой червь связан с влажной средой, хотя живёт на суше. Высыхание поверхности препятствует нормальному дыханию и показывает тесную связь строения покровов с условиями обитания.
Пищеварительный тракт имеет специализированные участки, включая глотку, пищевод, зоб, желудок и кишечник. Кровеносная система замкнутая: кровь движется по спинному, брюшному и соединяющим их сосудам. Сокращения некоторых сосудов поддерживают циркуляцию. Нервная система включает окологлоточные структуры и брюшную нервную цепочку. Выделительные трубочки повторяются в сегментах. Такое устройство обеспечивает связь частей тела и распределение веществ между органами, которые уже не могут обслуживаться только непосредственным контактом со средой.
Дождевые черви рыхлят почву, создают ходы для воздуха и воды, перемешивают её и вовлекают растительные остатки в переработку. Это способствует почвообразованию и улучшает условия для корней растений. Морские многощетинковые черви имеют иной образ жизни: среди них есть роющие, ползающие и прикреплённые формы. Они служат пищей многим водным животным. Значение кольчатых червей следует объяснять через их реальные связи со средой, а не ограничивать представлением о единственном знакомом дождевом черве.
Сегменты повторяются во внешнем и внутреннем строении. У дождевого червя замкнутая кровеносная система и кожное дыхание. Дождевые черви участвуют в рыхлении и образовании почвы. Страницы: 94–99
§ 23. Членистоногие Членистоногие имеют наружный скелет и членистые конечности, что позволило им освоить множество сред и способов питания.
Членистоногие — чрезвычайно разнообразный тип, включающий ракообразных, паукообразных, насекомых и другие группы. Их тело разделено на сегменты, которые объединяются в отделы. Главный внешний признак — членистые конечности, состоящие из подвижно соединённых участков. Благодаря этому ноги, ротовые придатки и другие конечности могут выполнять сложные движения. Один общий план строения преобразуется в органы ходьбы, плавания, захвата пищи, чувствительности и других функций у разных представителей типа.
Снаружи тело покрыто кутикулой, содержащей хитин. Она образует наружный скелет, защищает внутренние органы и служит местом прикрепления мышц. У наземных форм покров также уменьшает потерю воды. Прочность имеет обратную сторону: жёсткий покров ограничивает увеличение размеров. Рост происходит в связи с линькой, когда старый покров сбрасывается, а новый ещё может растягиваться. В этот период животное особенно уязвимо, пока наружный скелет не приобретёт обычную прочность.
Внутренние системы соответствуют активному образу жизни. Пищеварительный тракт сквозной и разделён на специализированные участки. Кровеносная система незамкнутая, циркулирующая жидкость — гемолимфа — омывает внутренние органы. Органы дыхания различаются: водные формы обычно имеют жабры, многие наземные — трахеи или лёгочные мешки. Поэтому нельзя переносить признаки насекомого на всех членистоногих: единый план строения сочетается с приспособлениями к разным условиям жизни и способам получения кислорода.
Нервная система и органы чувств позволяют воспринимать свет, запахи, колебания и прикосновения. Сложные врождённые последовательности действий помогают строить убежища, добывать пищу и заботиться о потомстве. Разнообразие ротовых органов и конечностей уменьшает прямую конкуренцию между видами, использующими разные ресурсы. При пересказе следует связать успех группы с сочетанием защитного покрова, подвижных конечностей и специализации органов, а не с одним признаком вроде маленьких размеров или способности к полёту.
Наружный скелет содержит хитин, конечности состоят из члеников. Линька необходима для увеличения размеров тела. Дыхание обеспечивают разные органы: жабры, трахеи или лёгочные мешки. Страницы: 100–103
§ 24. Ракообразные Ракообразные преимущественно связаны с водой, а их конечности специализированы для движения, питания и чувствительности.
Ракообразные встречаются в морях и пресных водоёмах; некоторые освоили влажные наземные местообитания. Среди них есть донные, плавающие, прикреплённые и паразитические формы. Для группы характерны две пары усиков, а конечности могут заметно различаться по устройству и назначению. Маленькие планктонные рачки и крупный речной рак выглядят непохоже, но сохраняют общие особенности строения. Их многообразие показывает, как один план организации приспосабливается к разным условиям водной среды.
Тело речного рака состоит из головогруди и брюшка. Прочный покров содержит хитин и минеральные вещества, поэтому хорошо защищает мягкие части. На голове находятся глаза и усики, участвующие в ориентации. Ротовые придатки помогают обрабатывать пищу, ходильные ноги — передвигаться по дну, а первая их пара несёт клешни. Брюшные конечности и хвостовой плавник участвуют в плавании, поэтому конечности нельзя считать одинаковыми повторяющимися ногами.
Речной рак питается разнообразной животной и растительной пищей. Пищеварительная система включает участки механической и химической обработки, а всасывание обеспечивает поступление питательных веществ во внутреннюю среду. Жабры расположены по бокам головогруди и омываются водой. Незамкнутая кровеносная система переносит вещества между органами, сердце поддерживает движение гемолимфы. Выделительные органы связаны с удалением продуктов обмена и регулированием водно-солевого состава, что необходимо для жизни в конкретном водоёме.
Размножение и развитие у ракообразных разнообразны; у многих видов самцы и самки внешне различаются. Ракообразные играют важную роль в пищевых цепях: мелкими формами питаются рыбы и другие водные животные, а крупные сами поедают разнообразные организмы и остатки. Некоторые виды имеют промысловое значение. При изучении речного рака важно не ограничиваться перечнем частей тела, а объяснять связь каждого органа с донной жизнью, поиском пищи, защитой и дыханием в воде.
Две пары усиков — важный признак ракообразных. У речного рака выделяются головогрудь и брюшко, дыхание жаберное. Мелкие ракообразные — важная пища многих водных животных. Страницы: 104–107
§ 25. Паукообразные Паукообразные отличаются четырьмя парами ходильных ног и отсутствием усиков; их способы питания и образ жизни разнообразны.
К паукообразным относятся пауки, скорпионы, сенокосцы и клещи. Большинство связано с наземной средой. Для взрослых представителей характерны четыре пары ходильных ног и отсутствие усиков, что отличает их от насекомых. Тело часто разделено на головогрудь и брюшко, но у разных групп границы отделов выражены неодинаково. Поэтому определять принадлежность животного лучше по совокупности признаков, а не только по округлой форме или длинным ногам.
У паука имеются ротовые придатки, помогающие захватывать и обрабатывать добычу, а также чувствительные ногощупальца. Большинство пауков — хищники. Пищеварительные вещества начинают расщеплять ткани добычи вне тела паука, после чего жидкое содержимое всасывается. Такой способ называют внекишечным пищеварением. Хитиновый покров защищает животное, а дыхание обеспечивается лёгочными мешками и у многих видов трахеями. Незамкнутая кровеносная система переносит вещества между внутренними органами.
Паутинные железы образуют прочную нить, которая используется не только для ловчих сетей. Из паутины создаются укрытия, коконы для яиц и страховочные нити. Не все пауки строят одинаковые сети: некоторые активно преследуют добычу или подстерегают её. Следовательно, наличие паутины не означает единственного способа охоты. Развитые чувствительные структуры позволяют воспринимать колебания и другие сигналы, что особенно важно при добывании пищи и обнаружении приближающейся опасности.
Клещи отличаются большим разнообразием питания: среди них есть почвенные потребители органических остатков, хищники, паразиты растений и животных. Некоторые могут переносить возбудителей заболеваний, но переносчик и возбудитель — разные организмы. Сенокосцы внешне напоминают пауков, однако относятся к другой группе паукообразных и не строят ловчих паутин. В природе паукообразные участвуют в регулировании численности других животных и в почвенных процессах. Их значение нельзя оценивать только по отдельным паразитическим видам.
У взрослых паукообразных обычно четыре пары ходильных ног и нет усиков. Паутина используется для охоты, защиты яиц и перемещения. Не все клещи паразитируют; паукообразные выполняют разные экологические роли. Страницы: 108–111
§ 26. Насекомые Насекомые имеют три отдела тела и три пары ног, а разнообразие органов и типов развития связано с освоением разных условий.
Тело насекомого состоит из головы, груди и брюшка. На голове расположены одна пара усиков, глаза и ротовые органы. Грудь несёт три пары ходильных ног, а у многих взрослых форм — крылья. Брюшко содержит значительную часть внутренних органов. Шесть ног — важный признак взрослого насекомого, позволяющий отличить его от паука. Однако личинки могут выглядеть совсем иначе, поэтому стадию развития необходимо учитывать при определении животного.
Конечности и ротовые органы приспособлены к разным задачам. Ноги могут быть бегательными, прыгательными, копательными или плавательными. Грызущий аппарат перерабатывает твёрдую пищу, другие типы позволяют всасывать жидкости или прокалывать покровы. У жуков передние крылья превращены в защитные надкрылья, под которыми находятся летательные перепончатые крылья. Крылья имеются не у всех насекомых, но отсутствие полёта само по себе не исключает принадлежности к этому классу животных.
Дыхание осуществляется через трахеи, которые доставляют воздух к тканям. Гемолимфа циркулирует в незамкнутой системе и у большинства насекомых не является главным переносчиком кислорода. Выделение связано с мальпигиевыми сосудами. Развитые органы чувств и нервная система обеспечивают ориентацию, поиск пищи и сложное поведение. У общественных видов разные особи выполняют различные задачи, но колонию нельзя буквально отождествлять с человеческим обществом: её организация основана на биологических механизмах взаимодействия.
Развитие бывает с неполным и полным превращением. В первом случае из яйца выходит молодая форма, в основных чертах похожая на взрослую, и стадия куколки отсутствует. Во втором личинка значительно отличается от взрослой особи, а перестройка происходит через куколку. Разделение питания и среды жизни личинок и взрослых уменьшает конкуренцию между ними. Большое разнообразие насекомых объясняется сочетанием защищённого тела, специализированных органов, высокой способности к размножению и разнообразных жизненных циклов.
Голова, грудь и брюшко; одна пара усиков; три пары ног. Трахеи доставляют кислород непосредственно к тканям. Полное превращение включает куколку, неполное — нет. Страницы: 112–117
§ 27. Насекомые с неполным превращением При неполном превращении молодая особь постепенно приобретает признаки взрослой без стадии куколки.
Развитие с неполным превращением включает яйцо, личинку и взрослое насекомое. Молодая форма обычно похожа на взрослую общим строением, но меньше, не имеет развитых органов размножения и окончательно сформированных крыльев. По мере роста она линяет. Отдельной стадии куколки нет, поэтому изменения происходят постепенно. Такой тип развития объединяет разные отряды, хотя они могут сильно различаться питанием, местообитанием и хозяйственным значением для человека.
Прямокрылые представлены кузнечиками, саранчовыми, сверчками и медведками. У многих задние ноги приспособлены к прыжкам, ротовой аппарат грызущий. Однако образ жизни неодинаков: медведка роет почву, а многие другие формы живут среди растений. Кузнечики обычно имеют длинные усики, саранчовые — более короткие. Не следует считать всех прямокрылых исключительно растительноядными: среди них встречается и смешанное питание, поэтому конкретный рацион зависит от рассматриваемого вида.
В учебнике рассматриваются также сосущие растительные соки формы, включая тлей. Их ротовые органы позволяют прокалывать ткани растения и получать жидкую пищу. В жизненном цикле некоторых тлей чередуются поколения, размножающиеся с оплодотворением и без него, а также крылатые и бескрылые формы. Это помогает быстро увеличивать численность при подходящих условиях и расселяться. Такие особенности относятся к определённым группам, а не ко всем насекомым с неполным превращением.
Клопы имеют колюще-сосущий ротовой аппарат, но питаются по-разному: среди них есть потребители растительных соков, хищники и паразиты. У многих передние крылья имеют более плотное основание и перепончатую вершину, что связано с названием полужесткокрылых. Сравнивать эти группы удобно по ротовому аппарату, ногам и крыльям, сохраняя общий признак развития — отсутствие куколки. Значение насекомого определяется его ролью в конкретной экосистеме, поэтому один тип развития не делает всю группу вредной или полезной.
Схема: яйцо → личинка → взрослое насекомое; куколки нет. Прямокрылые часто имеют прыгательные ноги и грызущий рот. Тли и клопы различаются по образу жизни, несмотря на сходный тип развития. Страницы: 118–121
§ 28. Насекомые с полным превращением Полное превращение разделяет личиночную и взрослую стадии, позволяя им использовать разные ресурсы.
При полном превращении развитие проходит через яйцо, личинку, куколку и взрослую особь. Личинка обычно особенно активно питается и растёт, а взрослое насекомое обеспечивает размножение и расселение. Во время стадии куколки происходит глубокая перестройка организма. Различие питания и местообитания стадий снижает конкуренцию между ними. Поэтому гусеница и бабочка, хотя принадлежат одному виду, могут играть неодинаковую роль в природном сообществе и жизни человека.
К этой группе относятся жуки, бабочки, двукрылые, блохи и перепончатокрылые. У жуков передняя пара крыльев образует надкрылья, защищающие задние крылья и тело. У бабочек крылья покрыты чешуйками, а многие взрослые формы используют хоботок для жидкой пищи. Гусеницы обычно имеют грызущий аппарат. У двукрылых для полёта служит одна пара крыльев, а задняя преобразована в жужжальца, участвующие в поддержании равновесия при движении.
Перепончатокрылые включают пчёл, ос, муравьёв и другие группы. У медоносной пчелы семья состоит из матки, трутней и рабочих особей. Рабочие пчёлы выполняют разные функции: ухаживают за потомством, строят соты, охраняют гнездо и собирают корм. Нектар и пыльца используются как пищевые ресурсы, а при посещении цветков пчёлы переносят пыльцу. Согласование действий обеспечивается врождённым поведением и сигналами, включая передачу информации о найденных источниках пищи.
Значение насекомых с полным превращением разнообразно. Одни опыляют растения, другие регулируют численность животных или перерабатывают остатки; некоторые повреждают посевы, запасы и материалы. Тутовый шелкопряд используется для получения шёлка, который образуется из нити его кокона. Важно различать вред, причиняемый личинкой, и поведение взрослой особи: например, повреждение ткани молью связано прежде всего с питанием гусениц. Таким образом оценка роли вида требует знания всего жизненного цикла, а не только узнаваемой взрослой формы.
Схема: яйцо → личинка → куколка → взрослое насекомое. Жуки, бабочки, двукрылые и перепончатокрылые имеют полное превращение. Разные стадии одного вида могут питаться различной пищей. Страницы: 122–127
§ 29. Брюхоногие и двустворчатые моллюски Моллюски имеют мягкое тело и мантию, а различия брюхоногих и двустворчатых связаны прежде всего с питанием и движением.
Моллюски живут в морях, пресной воде и на суше. Их мягкое несегментированное тело обычно включает туловище, мускулистую ногу и, у многих групп, голову. Особая складка покровов — мантия — окружает туловище и образует мантийную полость. Мантия участвует в образовании раковины, которая защищает тело. Однако раковина может быть уменьшена или отсутствовать, поэтому её наличие не является единственным признаком, по которому следует узнавать моллюска.
Брюхоногие рассматриваются на примере прудовика. Его широкая мускулистая нога служит для ползания, на голове находятся щупальца и глаза. Раковина защищает туловище, а ротовые органы помогают соскребать пищу с поверхности. Важная структура — тёрка с многочисленными мелкими зубчиками. Прудовик живёт в воде, но дышит атмосферным воздухом с помощью преобразованной мантийной полости, поэтому периодически поднимается к поверхности. Среда обитания и способ дыхания здесь не совпадают с простой схемой «вода — только жабры».
Двустворчатые моллюски имеют раковину из двух створок и обычно не имеют выраженной головы. Их образ жизни связан с фильтрацией воды: ток проходит через мантийную полость, приносит кислород и взвешенные пищевые частицы. Жабры участвуют в дыхании и получении пищи. Мускулистая нога может служить для медленного перемещения или зарывания. Створки закрываются мышцами-замыкателями, что защищает мягкие ткани от внешнего воздействия и нападения некоторых хищников.
У обеих групп есть пищеварительная, нервная, выделительная и кровеносная системы; кровообращение у рассмотренных форм незамкнутое. Различия строения объясняются способом жизни: активно ползающий прудовик ищет пищу, а двустворчатый моллюск получает её с током воды. В природе они участвуют в пищевых цепях, а фильтраторы изменяют количество взвешенных частиц. При сравнении важно связывать отсутствие головы у двустворчатых не с «ненужностью» органов вообще, а со специализацией к определённому способу питания.
Мантия образует мантийную полость и участвует в формировании раковины. Брюхоногие обычно имеют голову и ногу; прудовик использует тёрку. Двустворчатые фильтруют воду, выраженной головы у них нет. Страницы: 128–131
§ 30. Головоногие моллюски Головоногие — активные морские хищники с развитыми органами чувств, щупальцами и реактивным способом движения.
Головоногие моллюски представлены кальмарами, осьминогами, каракатицами и наутилусами. Все они живут в море. Их тело сохраняет признаки моллюсков, включая мантию и мантийную полость, но нога преобразована в щупальца и воронку. Щупальца располагаются возле головы и помогают захватывать добычу, обследовать окружающие предметы и передвигаться. Большинство современных форм не имеет наружной раковины, хотя у наутилуса она сохраняется и разделена на камеры.
Реактивное движение возникает при выталкивании воды из мантийной полости через воронку. Мышцы мантии сокращаются, вода направляется наружу, а тело получает толчок в противоположную сторону. Меняя направление воронки, животное может управлять перемещением. Такой способ особенно важен для активных пловцов, например кальмаров. Осьминоги также способны передвигаться по дну с помощью щупалец, поэтому реактивное плавание не является единственным способом движения всех представителей класса.
Головоногие охотятся на рыб, ракообразных и других моллюсков. Щупальца с присосками удерживают добычу, а твёрдые челюсти помогают её обрабатывать. Активная охота требует быстрой ориентации, поэтому нервная система и глаза развиты значительно сильнее, чем у многих других моллюсков. Способность к сложным действиям и обучению связана с обработкой информации о среде. При этом поведение следует объяснять биологическими механизмами, не приписывая животному человеческие мотивы без достаточных оснований.
Многие головоногие способны быстро менять окраску и использовать чернильный мешок для защиты. Маскировка помогает скрываться на фоне дна, а выброс чернил затрудняет преследование. Они одновременно являются хищниками и добычей рыб, морских птиц и млекопитающих, то есть занимают важное место в морских пищевых сетях. Некоторые виды используются человеком в пищу. Их строение хорошо показывает, как исходный план моллюска может преобразоваться для активного плавания, захвата подвижной добычи и сложного взаимодействия со средой.
Щупальца и воронка — преобразованные части ноги моллюска. Реактивное движение связано с выбросом воды через воронку. Развитые глаза и нервная система соответствуют активной охоте. Страницы: 132–138
§ 31. Хордовые Хордовых объединяют внутренний осевой скелет, спинная нервная трубка и общие особенности развития, хотя взрослые животные внешне очень различаются.
Хордовые освоили водную, наземную и воздушную среды. К ним относятся рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие, но состав типа шире перечня позвоночных. Важнейший общий признак — хорда, упругий продольный стержень внутри тела. Она служит осевой опорой и присутствует хотя бы на определённой стадии развития. Над хордой располагается нервная трубка, под ней проходит пищеварительная система; в глотке на некотором этапе возникают жаберные щели.
У позвоночных основная опора взрослого тела представлена позвоночником, а головной мозг защищён черепом. Эти признаки отличают их от бесчерепных, представителем которых является ланцетник. У личиночно-хордовых, например асцидий, характерные признаки типа особенно заметны у личинок. Взрослая асцидия обычно прикреплена к основанию и фильтрует воду. Поэтому отсутствие заметной хорды у взрослого организма ещё не означает, что животное нельзя отнести к хордовым.
Ланцетник — небольшое морское животное с полупрозрачным вытянутым телом. Обычно он зарывается в песок, оставляя передний конец с околоротовыми щупальцами снаружи. Вода приносит пищевые частицы, которые задерживаются при фильтрации. Хорда сохраняется у него всю жизнь, а мышцы по сторонам обеспечивают изгибы тела. Настоящего черепа и обособленного головного мозга нет; нервная трубка и отходящие нервы управляют работой организма.
Кровеносная система ланцетника замкнута, но отдельного сердца нет: движение крови поддерживают сокращающиеся сосуды. Выделение обеспечивают особые трубочки. Половые клетки поступают в воду, где происходит оплодотворение; из яйца развивается подвижная личинка. Изучение ланцетника помогает увидеть общий план строения хордовых без сложных преобразований, характерных для позвоночных. При этом современный ланцетник — самостоятельная группа животных, а не непосредственный предок каждой современной рыбы или каждого наземного позвоночного.
Хорда и позвоночник не являются одинаковыми структурами. Нервная трубка располагается над хордой. Хордовые включают бесчерепных, личиночно-хордовых и позвоночных. Страницы: 140–143
§ 32. Рыбы Внешнее строение рыб отражает жизнь в воде: движение обеспечивают плавники и мышцы, а органы чувств помогают ориентироваться в водной среде.
Рыбы — водные позвоночные, которые обычно получают кислород через жабры и перемещаются с помощью изгибов тела и плавников. Температура их тела зависит от температуры окружающей воды, поэтому рыб относят к холоднокровным животным. В их теле различают голову, туловище и хвост; выраженной подвижной шеи нет. Обтекаемые очертания многих видов уменьшают сопротивление воды, но форма тела изменяется в зависимости от образа жизни.
Кожа большинства рыб покрыта чешуёй, расположенной с перекрыванием соседних чешуек. Такой покров защищает тело, сохраняя его подвижность при изгибах. Кожные железы выделяют слизь: она уменьшает трение и участвует в защите от внешних воздействий. Однако отсутствие чешуи у отдельных видов, например сома, не отменяет принадлежности к рыбам. Распознавать группу нужно по совокупности признаков, а не только по одному заметному наружному покрову.
Грудные и брюшные плавники являются парными, а спинной, анальный и хвостовой — непарными. Хвостовой плавник у многих видов создаёт основную движущую силу. Другие плавники помогают удерживать равновесие, поворачивать и менять положение тела. Глаза воспринимают зрительную информацию, органы обоняния обнаруживают вещества в воде. Боковая линия воспринимает движения и колебания воды, позволяя замечать препятствия и приближение других животных даже при плохой видимости.
Различия формы рыб объясняются условиями добывания пищи и перемещения. Тунец приспособлен к быстрому длительному плаванию, щука — к стремительному броску из засады, а уплощённые донные рыбы — к жизни возле грунта. Положение рта также связано с тем, откуда берётся корм: с поверхности, из толщи воды или со дна. Поэтому при описании рыбы полезно связывать каждый внешний признак с конкретной функцией и учитывать, что разные виды решают сходные задачи разными способами.
Парные плавники — грудные и брюшные. Боковая линия воспринимает колебания воды. Форма тела и положение рта связаны с образом жизни. Страницы: 144–147
§ 33. Внутреннее строение и жизнедеятельность рыб Внутренние системы рыб обеспечивают движение, жаберное дыхание, транспорт веществ и размножение в водной среде.
Опору тела рыбы составляют череп, позвоночник и скелет плавников. Позвоночник образован отдельными позвонками, поэтому остаётся достаточно гибким для плавания. К костям прикрепляются мышцы, сокращения которых изгибают туловище и хвост. У многих костных рыб имеется плавательный пузырь с газом. Изменение его объёма влияет на плавучесть и помогает удерживаться на определённой глубине, но этот орган встречается не у всех рыб.
Пищеварительная система включает рот, глотку, пищевод, желудок и кишечник; в переработке пищи участвуют печень и поджелудочная железа. Растворённый в воде кислород поступает в кровь через тонкие поверхности жабр. Кровеносная система замкнута и имеет один круг кровообращения. Двухкамерное сердце, состоящее из предсердия и желудочка, направляет венозную кровь к жабрам; после насыщения кислородом кровь идёт к органам и затем возвращается к сердцу.
Почки удаляют продукты обмена и участвуют в поддержании водного и солевого баланса. Центральную нервную систему образуют головной и спинной мозг, а периферическую — отходящие от них нервы. Органы чувств передают сведения о воде, пище, препятствиях и других животных. Совместная работа нервной системы и мышц обеспечивает согласованное плавание, поиск корма и защитные реакции, а не просто независимое движение отдельных частей тела.
У многих рыб оплодотворение наружное: самки вымётывают икру, а самцы выделяют в воду сперматозоиды. Из оплодотворённой икринки развивается зародыш, затем личинка, некоторое время использующая запас желтка. Позднее появляется малёк, всё больше похожий на взрослую рыбу. Большое количество икры связано с высокой гибелью ранних стадий от хищников и неблагоприятных условий. Однако способы размножения разнообразны: нельзя переносить схему обычной нерестящейся костной рыбы на абсолютно все виды без исключений.
У рыб один круг кровообращения и двухкамерное сердце. Газообмен происходит в жабрах. Основные стадии: икринка, личинка, малёк, взрослая рыба. Страницы: 148–151
§ 34. Хрящевые и костные рыбы Хрящевые и костные рыбы различаются строением скелета, жаберного аппарата и особенностями размножения, сохраняя общие приспособления к воде.
Хрящевые рыбы представлены акулами, скатами и химерами. Основу их внутреннего скелета составляет хрящ. У акул кожа обычно несёт плакоидную чешую с направленными назад зубчиками, а жаберные щели заметны по бокам головы. Плавательного пузыря у хрящевых рыб нет. Поддержанию плавучести помогают особенности состава тела и крупная богатая жиром печень; у активно плавающих видов важную роль играет также движение.
Большинство акул имеет вытянутое обтекаемое тело и хорошо развитые органы чувств, необходимые при поиске добычи. Однако не все акулы охотятся на крупную рыбу: китовая акула питается мелкими организмами, отцеживая их из воды. У многих скатов тело уплощено, а расширенные грудные плавники помогают движению возле дна. Таким образом, сходный хрящевой скелет сочетается с разными внешними формами и способами питания.
Для хрящевых рыб характерно внутреннее оплодотворение. У разных представителей встречаются откладывание яиц, яйцеживорождение и живорождение. У костных рыб скелет в значительной степени костный, жабры обычно прикрыты крышками, а у многих имеется плавательный пузырь. Для многочисленных костных рыб характерны мелкая икра и наружное оплодотворение, но существуют исключения. Сравнивать группы нужно по сочетанию признаков, а не считать любой отдельный признак абсолютно универсальным.
Среди костных рыб различают лучепёрых и лопастепёрых. Лучепёрые включают большинство знакомых речных и морских рыб. У лопастепёрых парные плавники имеют мясистое основание с внутренними опорными элементами. Двоякодышащие способны использовать не только жаберное, но и лёгочное дыхание, что помогает при недостатке кислорода в воде. Представитель древней линии кистепёрых — латимерия. Эти группы важны для понимания разнообразия рыб и истории возникновения признаков, связанных с освоением суши позвоночными.
У хрящевых рыб нет плавательного пузыря. Жаберные крышки и костный скелет характерны для костных рыб. Лопастепёрые и лучепёрые — крупные группы костных рыб. Страницы: 152–155
§ 35. Многообразие и значение рыб в природе и жизни человека Рыбы связывают разные звенья водных пищевых сетей и дают человеку важные ресурсы, поэтому их использование должно сочетаться с охраной водоёмов.
В учебнике разнообразие костистых рыб рассматривается на примерах окунеобразных, трескообразных и сельдеобразных. Речной окунь и судак знакомы как хищники пресных вод, треска и сельдь имеют большое промысловое значение. Между рыбами различаются форма тела, расположение плавников, размеры, пища и места обитания. Название систематической группы помогает упорядочить разнообразие, но не заменяет описания конкретного вида и его связей со средой.
В водных сообществах рыбы питаются планктоном, донными беспозвоночными, растительной пищей или другими рыбами. Одновременно они служат кормом птицам, тюленям, головоногим моллюскам и другим хищникам. Поэтому изменение численности одного вида может отражаться на нескольких звеньях пищевой сети. Например, сокращение мелкой кормовой рыбы уменьшает доступность пищи для крупных хищников; чрезмерное увеличение хищников может изменять состав сообществ их добычи.
Для человека рыба является пищевым продуктом и сырьём для получения жира, кормовой муки и других материалов. Рыболовство использует природные запасы, а рыбоводство предусматривает разведение и выращивание рыб в управляемых условиях. Эти способы не следует смешивать: выращивание молоди и её выпуск могут поддерживать численность, но не устраняют загрязнение или разрушение нерестилищ. Для устойчивого использования ресурсов необходимо учитывать скорость роста рыб и особенности их размножения.
Чрезмерный вылов, сточные воды и преграды на путях нерестовых миграций уменьшают рыбные запасы. Охрана включает сохранение чистоты водоёмов, защиту мест размножения, ограничение разрушительных способов добычи и научно обоснованное регулирование промысла. При строительстве плотин важно обеспечивать возможность перемещения проходных рыб. Главная мысль параграфа состоит в том, что хозяйственная ценность рыбы зависит от сохранности всей водной экосистемы: нельзя постоянно получать ресурс, разрушая условия его естественного восстановления.
Рыбы бывают потребителями планктона, растений, беспозвоночных и других рыб. Рыболовство и рыбоводство — разные способы получения рыбы. Охрана нерестилищ и качества воды необходима для восстановления запасов. Страницы: 156–159
§ 36. Земноводные Земноводные сочетают наземные и водные приспособления, а их влажная кожа и размножение сохраняют тесную зависимость от воды.
Земноводные — холоднокровные позвоночные, многие из которых проводят часть жизни в воде, а часть на суше. К ним относятся лягушки, жабы, тритоны и другие животные. У типичных представителей взрослые особи передвигаются с помощью двух пар конечностей и дышат лёгкими вместе с кожей. Размножение и развитие обычно связаны с водоёмом. Поэтому название группы отражает сочетание двух сред, хотя образ жизни разных видов неодинаков.
На примере лягушки хорошо видны приспособления к прыжкам и плаванию. Её широкая голова соединена с коротким туловищем, хвоста у взрослой особи нет. Задние ноги длиннее и сильнее передних: они обеспечивают толчок при прыжке и движение в воде. Перепонки между пальцами увеличивают гребущую поверхность. Передние конечности принимают нагрузку при приземлении и поддерживают тело, выполняя несколько иную роль, чем задние.
Глаза и ноздри расположены так, что лягушка может наблюдать за окружением и дышать, оставаясь почти полностью погружённой. Веки защищают и увлажняют глаза на суше. Барабанная перепонка участвует в восприятии звуков, распространяющихся в воздухе. Кожа голая и содержит железы, выделяющие слизь. Влажность необходима для кожного газообмена, поэтому пересыхание опасно, а жаркие сухие места подходят далеко не всем земноводным.
Скелет включает череп, позвоночник, пояса и свободные конечности. Прочное соединение отдельных костей и развитие мышц задних ног соответствуют характерному движению лягушки. В сравнении с рыбами конечности позволяют опираться на твёрдый субстрат, но зависимость от температуры и влаги сохраняется. При изучении внешнего строения важно не ограничиваться перечислением частей тела: следует объяснять, как положение глаз, перепонки, слизистый покров и различная длина ног помогают животному существовать одновременно в воде и на суше.
Влажная кожа участвует в дыхании. Задние конечности лягушки приспособлены к прыжкам и плаванию. Размножение большинства земноводных связано с водой. Страницы: 160–163
§ 37. Внутреннее строение и жизнедеятельность земноводных Переход к наземной жизни у земноводных сопровождается лёгочным дыханием и двумя кругами кровообращения, но развитие лягушки всё ещё начинается в воде.
Взрослая лягушка питается подвижными животными: насекомыми, пауками, червями и мелкими моллюсками. Добычу она захватывает клейким языком и проглатывает. Пищеварительный канал включает основные отделы, знакомые по другим позвоночным, а заканчивается клоакой. В эту общую полость открываются также протоки выделительной и половой систем. Следовательно, клоака связана с несколькими функциями и не является названием только конечного отдела пищеварения.
Дыхание осуществляется лёгкими и влажной кожей. Кислород, поступивший через дыхательные поверхности, переносится кровью к тканям. Сердце взрослой лягушки трёхкамерное: два предсердия и один желудочек. Появляются два круга кровообращения, связанные с доставкой крови к органам и дыхательным поверхностям. В желудочке потоки частично смешиваются, поэтому разделение артериальной и венозной крови не такое полное, как у птиц и млекопитающих.
Почки удаляют из крови продукты обмена и избыток воды; моча выводится через связанные с ними органы и клоаку. Головной и спинной мозг вместе с нервами обеспечивают согласованную работу организма. Органы чувств приспособлены к двум средам: глаза защищаются веками, появляется среднее ухо. При этом общая интенсивность обмена не обеспечивает постоянной высокой температуры тела, и активность земноводных заметно зависит от внешних условий.
При размножении лягушки обычно откладывают икру в воду, где происходит наружное оплодотворение. Из яйца выходит головастик, имеющий хвост, жаберное дыхание и признаки водной личинки. В процессе превращения развиваются конечности и лёгкие, перестраиваются кровообращение и питание, хвост постепенно исчезает. Молодая лягушка становится похожей на взрослую. Сопоставление головастика и взрослого животного помогает понять, почему земноводные могут осваивать сушу, но типичный жизненный цикл всё ещё требует подходящего водоёма и сохранения условий для развития икры.
У взрослой лягушки трёхкамерное сердце и два круга кровообращения. Лёгочное дыхание дополняется кожным. Превращение головастика включает перестройку нескольких систем органов. Страницы: 164–165
§ 38. Многообразие и значение земноводных в природе и жизни человека Разные группы земноводных отличаются формой тела и движением, но все включены в пищевые сети и нуждаются в сохранении подходящей среды.
В школьной классификации земноводных выделяют хвостатых, безногих и бесхвостых. Хвостатые, к которым относятся тритоны и саламандры, сохраняют удлинённое тело и хвост во взрослом состоянии. Их передние и задние конечности обычно близки по длине, поэтому по суше они передвигаются иначе, чем прыгающие лягушки. При плавании важную роль играет хвост. Несмотря на внешнее сходство с ящерицами, влажная голая кожа отличает их от пресмыкающихся.
Безногие земноводные приспособлены главным образом к скрытому образу жизни во влажной почве. Их вытянутое тело лишено конечностей, поэтому внешне напоминает червя. Это пример того, как сходные условия могут приводить к похожему облику у неродственных групп. Бесхвостые включают лягушек, жаб и квакш. У взрослых особей нет хвоста, а особенности конечностей связаны с прыжками, ходьбой, плаванием или лазаньем.
У жаб задние ноги сравнительно короче, чем у многих лягушек, поэтому они чаще ходят и хуже прыгают. Квакши способны удерживаться на растениях благодаря расширениям на концах пальцев. Эти различия показывают, что даже близкие животные используют разные участки среды. Одни большую часть времени проводят возле воды, другие охотятся на суше или среди листвы, сохраняя зависимость от влажности и условий размножения.
Земноводные поедают многочисленных беспозвоночных, в том числе растительноядных и кровососущих насекомых, а сами становятся добычей птиц, змей и млекопитающих. Загрязнение водоёмов губит икру и личинок, осушение уничтожает места обитания, ядохимикаты могут передаваться далее по пищевым цепям. Охрана требует сохранять не только взрослых животных, но и водоёмы размножения вместе с окружающими наземными участками. Польза земноводных для человека связана прежде всего с их естественной ролью в устойчивых сообществах, а не с уничтожением всех насекомых подряд.
Хвостатые сохраняют хвост, бесхвостые утрачивают его при развитии. Безногие приспособлены к скрытому образу жизни. Охранять нужно водные и наземные участки местообитания. Страницы: 166–167
§ 39. Пресмыкающиеся Пресмыкающиеся лучше приспособлены к сухопутной жизни благодаря защитным покровам и размножению, не требующему свободной воды.
Пресмыкающиеся, или рептилии, включают ящериц, змей, черепах и крокодилов. Большинство видов живёт на суше, хотя некоторые освоили водоёмы. Все дышат лёгкими, а температура тела зависит от окружающих условий. В отличие от типичных земноводных, их размножение не связано обязательным образом с развитием икры в воде. Зародыш защищён оболочками яйца, что стало важным приспособлением позвоночных к освоению наземных местообитаний.
Тело ящерицы подразделяется на голову, шею, туловище и хвост. Подвижная шея позволяет менять направление головы, осматривать пространство и точнее захватывать пищу. Конечности с пальцами и когтями служат для опоры, бега и лазанья, хотя у некоторых ящериц они редуцированы. Их положение по сторонам тела связано с характерным способом передвижения, при котором туловище располагается сравнительно низко над землёй.
Кожа сухая, покрыта роговыми чешуями и щитками, которые уменьшают потерю воды и защищают тело. Такой покров мало подходит для газообмена, поэтому кожное дыхание не играет роли, характерной для лягушки. Рост сопровождается линькой. На голове находятся ноздри, глаза и слуховые отверстия; язык помогает получать информацию об окружающей среде. Конкретное строение органов чувств различается у разных групп, поэтому признаки ящерицы нельзя безоговорочно переносить на змей.
Окраска часто делает животное менее заметным на песке, камнях, коре или среди листьев. Некоторые ящерицы способны отбрасывать часть хвоста при нападении хищника; впоследствии хвост восстанавливается, но такая защита связана с потерей тканей и запасов энергии. У гекконов особенности поверхности пальцев помогают удерживаться на различных основаниях. Эти примеры показывают, что приспособление к суше включает не один признак, а сочетание покровов, органов движения, чувств и поведения, соответствующих условиям конкретного местообитания.
Роговой покров уменьшает испарение воды. Рептилии дышат лёгкими и остаются холоднокровными. Подвижная шея и конечности помогают действовать на суше. Страницы: 168–169
§ 40. Внутреннее строение и жизнедеятельность пресмыкающихся Внутренние системы пресмыкающихся обеспечивают наземное дыхание, более эффективный транспорт кислорода и развитие зародыша в защищённом яйце.
Скелет пресмыкающихся прочнее и сложнее устроен, чем у типичных земноводных. В позвоночнике различают шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы. Подвижное соединение головы с шеей помогает ориентироваться и захватывать добычу. У многих рептилий рёбра вместе с грудиной формируют грудную клетку, которая защищает внутренние органы. Развитые мышцы приводят в движение конечности, челюсти и элементы скелета, участвующие в дыхании.
Пища проходит по пищеварительному каналу, а её расщепление обеспечивается работой пищеварительных желёз. Дыхательные пути проводят воздух через гортань, трахею и бронхи в лёгкие. Усложнение внутреннего строения лёгких увеличивает поверхность газообмена. Воздух поступает благодаря изменению объёма грудной полости при работе дыхательных мышц. Кожа с роговыми образованиями защищает от высыхания, поэтому получение кислорода через неё не заменяет работу лёгких, даже у водных рептилий.
Сердце большинства пресмыкающихся имеет два предсердия и желудочек с неполной перегородкой, уменьшающей смешивание крови. У крокодилов сердце четырёхкамерное. Кровь движется по двум кругам кровообращения, но обмен веществ не поддерживает постоянную высокую температуру тела. Почки удаляют продукты обмена, а нервная система и органы чувств обеспечивают более разнообразное поведение. Животные выбирают освещённые или затенённые участки, регулируя нагревание тела своим перемещением.
Оплодотворение внутреннее: сперматозоиды встречаются с яйцеклетками в организме самки. Яйцо содержит запас питательных веществ и покрывается защитными оболочками. Вокруг зародыша формируются собственные оболочки, создающие условия для развития на суше. Из яйца выходит маленькое животное, в основном похожее на взрослое; водной личиночной стадии, подобной головастику, нет. Именно сочетание внутреннего оплодотворения, запасов пищи и защиты зародыша объясняет независимость размножения типичных рептилий от открытого водоёма, а не только наличие плотной наружной скорлупы.
Грудная клетка участвует в защите органов и дыхании. У большинства рептилий неполная перегородка желудочка, у крокодилов четыре камеры. Внутреннее оплодотворение и зародышевые оболочки обеспечивают развитие на суше. Страницы: 170–173
§ 41. Многообразие и значение пресмыкающихся в природе и жизни человека Разнообразие пресмыкающихся показывает разные способы наземной и водной жизни, а их охрана поддерживает естественные пищевые связи.
Среди современных пресмыкающихся в учебнике рассматриваются клювоголовые, чешуйчатые, черепахи и крокодилы. Гаттерия представляет древнюю самостоятельную линию, сохранившуюся на островах возле Новой Зеландии. Внешне она напоминает ящерицу, но принадлежит к другой группе. Чешуйчатые включают многочисленных ящериц и змей. При их сравнении важно учитывать не только наличие ног: существуют безногие ящерицы, поэтому отсутствие конечностей само по себе не доказывает, что перед нами змея.
Змеи передвигаются благодаря согласованным сокращениям мышц вытянутого тела и взаимодействию покровов с опорой. Они питаются животными, а подвижные соединения челюстного аппарата позволяют заглатывать сравнительно крупную добычу. У некоторых видов ядовитые железы и специальные зубы помогают обездвиживать жертву. Однако ядовиты не все змеи, и экологическое значение группы нельзя сводить к опасности для человека: змеи также регулируют численность своей добычи.
У черепах тело защищено панцирем, связанным со скелетом. Сухопутные, пресноводные и морские формы различаются конечностями и пищей: у морских видов конечности превращены в ласты. Крокодилы приспособлены к полуводной хищной жизни. Высокое положение глаз и ноздрей позволяет наблюдать и дышать при погружённом туловище, а мощный хвост помогает плавать. Эти признаки следует объяснять условиями существования, а не воспринимать как случайный набор внешних отличий.
Пресмыкающиеся входят в пищевые сети как потребители насекомых, рыб, грызунов и других животных, а сами становятся добычей хищников. Человек использует некоторые виды как источник сырья или объекты исследований, но чрезмерный отлов и уничтожение местообитаний сокращают их численность. Сохранение болот, берегов и наземных убежищ необходимо даже видам, которые кажутся обычными. При встрече с дикой рептилией безопаснее наблюдать с расстояния, не ловить её и не разрушать укрытия, одновременно уважая её роль в сообществе.
Безногие ящерицы не являются змеями. Панцирь черепах связан со скелетом. Рептилии регулируют численность добычи и сами входят в пищевые цепи. Страницы: 174–177
§ 42. Птицы Перья, крылья и высокая интенсивность обмена веществ — важнейшие признаки птиц, причём перьевой покров служит не только полёту.
Птицы — позвоночные животные с перьевым покровом и передними конечностями, преобразованными в крылья. Большинство видов способно летать, но нелетающие птицы также сохраняют общие признаки класса. Они поддерживают сравнительно постоянную высокую температуру тела за счёт обмена веществ. Для этого необходимы пища и кислород, а уменьшению потерь тепла помогают покровы. Таким образом, теплокровность связана одновременно с внутренними процессами и строением поверхности тела.
У птицы различают голову, шею, туловище, крылья, ноги и хвост. Подвижная шея позволяет осматривать пространство, добывать пищу и ухаживать за оперением. Челюсти покрыты роговым клювом, форма которого зависит от питания. Ноги служат для ходьбы, посадки на ветви, плавания или захвата добычи. Обтекаемое туловище и гладкое расположение перьев уменьшают сопротивление воздуха, но размеры и пропорции разных птиц заметно отличаются.
Контурное перо состоит из стержня и опахала. Бородки первого порядка несут более мелкие бородки с крючочками, благодаря которым опахало образует упругую связную поверхность. Маховые перья крыла участвуют в создании сил при полёте, рулевые перья хвоста помогают управлению, а покровные придают телу обтекаемость. Пуховые образования удерживают воздух возле кожи. Этот слой плохо проводит тепло и поэтому защищает организм от быстрого охлаждения.
Перья защищают тело, участвуют в маскировке и демонстрациях, но постепенно изнашиваются. Их смена называется линькой; сроки и порядок смены зависят от вида. У многих птиц обновление происходит постепенно, чтобы сохранить способность к полёту. При изучении пера полезно связывать мелкое строение с общей функцией: сцепленные бородки создают прочную лёгкую поверхность, а рыхлый пух удерживает воздух. Такой подход объясняет, почему разные типы перьев на одном животном имеют неодинаковое устройство и выполняют взаимодополняющие задачи.
Маховые перья находятся на крыльях, рулевые — на хвосте. Пух удерживает теплоизолирующий слой воздуха. Линька обновляет изношенное оперение. Страницы: 178–181
§ 43. Внутреннее строение и жизнедеятельность птиц Полёт поддерживается сочетанием лёгкого прочного скелета, мощных мышц, эффективного дыхания и полного разделения потоков крови.
Скелет птицы должен выдерживать нагрузку, оставаясь сравнительно лёгким. Многие кости срастаются, создавая прочную опору, а часть костей содержит воздушные полости. Передние конечности преобразованы в крылья; задние обеспечивают опору на земле. На грудине у хорошо летающих птиц развит киль, к которому прикрепляются мощные мышцы, двигающие крылья. Особенности строения скелета связаны не только с уменьшением массы, но и с устойчивостью при повторяющихся движениях.
Лёгкие птиц соединены с воздушными мешками. Мешки работают как система вентиляции, обеспечивающая движение воздуха через лёгкие, но сами не являются главным местом газообмена. Такая организация позволяет эффективно снабжать организм кислородом при высокой активности. Работа дыхательной системы согласована с движениями тела, а её устройство также помогает переносить большие нагрузки. Нельзя объяснять способность к полёту только наличием полых костей, забывая о постоянной потребности работающих мышц в кислороде.
Сердце четырёхкамерное: два предсердия и два желудочка. Артериальная и венозная кровь полностью разделены, кровь движется по большому и малому кругам. Органы получают богатую кислородом кровь, что поддерживает интенсивный обмен веществ. Высокая температура тела обеспечивает активность в разных условиях, но требует значительных затрат энергии. Поэтому птицам необходимо регулярно получать корм, особенно во время полётов, холодов и выращивания потомства.
Пища захватывается клювом, проходит по пищеводу и далее перерабатывается в пищеварительном тракте. У ряда видов имеется зоб для временного хранения пищи; желудок разделён на железистый и мускульный отделы. В мускульном отделе корм механически измельчается, что компенсирует отсутствие зубов. Почки удаляют продукты обмена. Согласованность питания, дыхания, кровообращения и движения показывает, что приспособленность птицы к полёту — результат работы всего организма, а не отдельного органа, который сам по себе мог бы обеспечить длительное пребывание в воздухе.
Киль служит местом прикрепления мышц крыла. Воздушные мешки обеспечивают вентиляцию, газообмен идёт в лёгких. Четырёхкамерное сердце разделяет артериальную и венозную кровь. Страницы: 182–185
§ 44. Поведение и сезонные явления в жизни птиц Поведение птиц согласует размножение, линьку и перемещения с сезонными изменениями среды и доступностью пищи.
Развитая нервная система помогает птицам ориентироваться, быстро реагировать и выполнять сложные движения. Мозжечок участвует в координации, а органы зрения и слуха дают важную информацию о среде и других особях. Поведение включает поиск пищи, защиту территории, общение и заботу о потомстве. Часть действий врождённая, но обучение также имеет значение: молодые птицы совершенствуют навыки по мере приобретения опыта и взаимодействия со взрослыми.
Размножению обычно предшествуют образование пар и брачное поведение. Пение, демонстрации оперения и особые движения помогают привлечь партнёра и обозначить территорию. Гнёзда различаются устройством и расположением: одни находятся в дуплах, другие на ветвях, земле или возле воды. Их назначение связано с размещением яиц и защитой развивающегося потомства. Насиживание поддерживает подходящую температуру, а родители нередко переворачивают яйца и охраняют место гнездования.
Птенцовые птицы появляются на свет беспомощными и нуждаются в постоянном обогреве и кормлении. Выводковые птенцы лучше развиты: обычно зрячие, покрыты пухом и вскоре способны следовать за родителем. Однако самостоятельное движение не означает отсутствия заботы взрослых. Различия зависят от образа жизни и условий гнездования. После выращивания потомства важным этапом становится линька, требующая ресурсов для образования нового перьевого покрова.
По характеру сезонных перемещений выделяют оседлых, кочующих и перелётных птиц. Оседлые живут в одной местности круглый год, кочующие перемещаются в поисках корма, а перелётные совершают регулярные миграции между районами размножения и зимовки. Причина отлёта связана не только с холодом, но и с исчезновением доступной пищи. Годовой цикл объединяет размножение, обновление оперения, накопление запасов и переживание неблагоприятного сезона; нарушение условий на любом участке этого пути может отразиться на выживании всей популяции.
Птенцовые и выводковые птицы различаются зрелостью птенцов. Линька требует энергии и питательных веществ. Сезонные перемещения тесно связаны с доступностью корма. Страницы: 186–189
§ 45. Многообразие и значение птиц в природе и жизни человека Различия птиц отражают специализацию к плаванию, бегу, полёту и разной пище, а их природная роль требует сохранения местообитаний.
Учебник рассматривает пингвинов, страусовых и разнообразных типичных птиц. Пингвины не летают, но хорошо плавают: крылья превращены в ласты, плотное оперение и другие особенности помогают существовать в воде. Страусы приспособлены к быстрому бегу на сильных ногах. Эти примеры показывают, что принадлежность к птицам определяется общим строением и происхождением, а не обязательной способностью летать; крылья могут выполнять разные функции у разных групп.
Среди лесных птиц дятел использует крепкий клюв и длинный язык для добывания пищи из древесины. Утки имеют плавательные перепонки, широкое тело и плотное оперение, что помогает держаться на воде. Длинные ноги и клювы многих околоводных птиц позволяют искать корм на мелководье. Форма конечностей и ротового аппарата отражает доступные способы добычи пищи, поэтому сравнение разных видов помогает понимать их экологическую специализацию.
Хищные птицы имеют сильные когти и загнутый клюв, а хорошее зрение позволяет обнаруживать добычу. Совы приспособлены к охоте при слабом освещении и тихому полёту. Морские альбатросы и буревестники используют длинные крылья для перемещения над океаном. При этом похожая пища не всегда означает одинаковое родство: экологические группы объединяют животных по образу жизни, тогда как систематические — по происхождению и комплексу признаков.
Птицы поедают насекомых, распространяют семена, участвуют в опылении некоторых растений и служат добычей другим животным. Человек получает от домашних птиц продукты, наблюдает диких птиц и использует знания об их поведении. Загрязнение, разрушение гнездовых участков и сокращение кормовых ресурсов угрожают многим видам. Охрана должна сохранять леса, водоёмы, берега и места остановок на перелётных путях. Помощь отдельным птицам полезна лишь как дополнение к сохранению среды, поскольку без подходящих мест размножения и питания численность не сможет устойчиво восстанавливаться.
Нелетающие птицы сохраняют признаки класса. Строение клюва и ног связано с добыванием пищи. Охрана птиц включает гнездовья, кормовые участки и пути миграций. Страницы: 190–193
§ 46. Млекопитающие Млекопитающих объединяет вскармливание детёнышей молоком; волосяной покров, кожные железы и теплокровность поддерживают разнообразные способы жизни.
Млекопитающие — позвоночные животные, самки которых выкармливают детёнышей молоком. Большинство имеет волосяной покров, сравнительно постоянную температуру тела и хорошо развитый головной мозг. Они освоили сушу, воду, почву и воздух: среди представителей есть бегающие, роющие, плавающие и летающие формы. Несмотря на разные размеры и очертания, общий план строения сохраняется, а внешние различия отражают специализацию к конкретным условиям существования.
В теле обычно различают голову, шею, туловище, хвост и две пары конечностей. Конечности расположены под туловищем, что способствует эффективной опоре и движению. У разных видов они преобразованы в лапы для рытья, ноги для бега, ласты или крылья. Ушные раковины, веки и губы хорошо заметны у многих наземных представителей, но отдельные наружные признаки могут уменьшаться у животных, приспособленных к иной среде.
Кожа состоит из поверхностного эпидермиса и более глубоких тканей, содержит сосуды, чувствительные образования и железы. Сальные железы смазывают кожу и волосы, потовые участвуют в выделении и теплоотдаче, а млечные образуют молоко. Волосы, когти, ногти и копыта относятся к роговым образованиям. Их рост обеспечивается живыми клетками у основания, тогда как наружные части представлены главным образом ороговевшими структурами, устойчивыми к механическим воздействиям.
Волосяной покров удерживает воздух и уменьшает потери тепла; густота подшёрстка и длина волос различаются по видам и сезонам. Осенняя и весенняя линьки помогают приспосабливаться к изменениям температуры. Окраска может скрывать животное на фоне окружающей среды, а подкожный жир также участвует в запасании энергии и теплоизоляции. Однако кит с редкими волосами остаётся млекопитающим: важнее сочетание признаков, включая молочное вскармливание, внутреннее строение и происхождение, а не обязательное наличие густой шерсти у каждого представителя.
Главный общий признак — вскармливание молоком. Кожные железы выполняют разные функции. Шерсть и подкожный жир помогают сохранять тепло. Страницы: 194–197
§ 47. Внутреннее строение и жизнедеятельность млекопитающих Интенсивный обмен млекопитающих поддерживается развитой пищеварительной системой, лёгкими, четырёхкамерным сердцем и согласованной работой мышц.
Скелет млекопитающего включает череп, позвоночник, пояса и свободные конечности. Крупная мозговая коробка защищает головной мозг. Зубы обычно разделены на резцы, клыки и коренные, выполняющие разные функции: откусывание, удержание и измельчение пищи. Их форма и соотношение зависят от питания. Сравнение зубов хищника и растительноядного показывает связь строения органов с обработкой корма, а не просто различие числа зубов у двух животных.
Пища измельчается во рту и смешивается со слюной, затем проходит через глотку и пищевод в желудок. В кишечнике продолжается переваривание с участием ферментов и желчи, а питательные вещества всасываются через стенку тонкой кишки. Непереваренные остатки поступают в толстый кишечник. У разных видов пищеварительная система имеет особенности, связанные с составом пищи: растительные ткани и животная пища требуют неодинаковых способов и продолжительности обработки.
Лёгкие имеют многочисленные мелкие дыхательные поверхности, обеспечивающие большую площадь газообмена. В дыхательных движениях участвуют межрёберные мышцы и диафрагма — мышечная перегородка между грудной и брюшной полостями. Изменение объёма грудной полости приводит к поступлению и выходу воздуха. Кислород переходит в кровь, а углекислый газ удаляется. Такая организация поддерживает работу органов при высокой активности, но требует согласованного управления со стороны нервной системы.
Сердце состоит из двух предсердий и двух желудочков, поэтому артериальная и венозная кровь разделены. Малый круг связывает сердце с лёгкими, большой доставляет кислород и вещества к остальным органам. Почки удаляют продукты обмена и поддерживают состав внутренней среды. Эффективное питание, дыхание и кровообращение вместе обеспечивают теплокровность и разнообразные движения. Ни один из этих признаков не действует изолированно: при объяснении высокого обмена важно проследить путь пищи, кислорода и продуктов обмена через взаимодействующие системы организма.
Резцы, клыки и коренные зубы выполняют разные задачи. Диафрагма участвует в вентиляции лёгких. Два круга кровообращения связаны с четырёхкамерным сердцем. Страницы: 198–201
§ 48. Поведение млекопитающих Поведение млекопитающих сочетает врождённые реакции, обучение и общение, позволяя гибко отвечать на изменения окружающей среды.
Нервная система млекопитающих включает головной и спинной мозг и периферические нервы. Особенно важную роль играет кора больших полушарий, участвующая в обработке информации и формировании сложных действий. Развитие мозга позволяет сочетать врождённые реакции с приобретённым опытом. Однако поведение нельзя оценивать только по общему размеру мозга: значение имеют особенности его организации, органы чувств, условия жизни и задачи, которые постоянно решает конкретное животное.
Органы чувств развиты неодинаково. Собаки получают много информации через обоняние, многие звери хорошо слышат и поворачивают ушные раковины к источнику звука. Осязательные волосы помогают обследовать ближайшее пространство, а зрение особенно важно для животных, ориентирующихся на открытой местности или среди ветвей. Степень развития каждого чувства соответствует образу жизни. Поэтому отсутствие ярко выраженного зрения не означает полной неспособности ориентироваться, если ведущими становятся другие каналы информации.
Врождённые формы поведения помогают добывать пищу, защищаться и заботиться о потомстве. Обучение уточняет действия в конкретных условиях. Детёныши осваивают движения и взаимодействие во время игр, наблюдают за взрослыми и постепенно приобретают опыт. Исследовательское поведение проявляется в обнюхивании, осматривании и проверке новых предметов. Оно помогает находить ресурсы и оценивать опасность, но не следует автоматически приписывать каждому действию человеческий смысл или заранее продуманную цель.
Млекопитающие общаются звуками, запахами, позами и движениями. В группе это помогает согласовывать защиту, предупреждать об опасности и поддерживать отношения между особями. У некоторых копытных совместная оборона защищает детёнышей от нападения хищника. Пищевое, защитное, исследовательское, половое и родительское поведение связаны с разными потребностями, но часто взаимодействуют. Чтобы объяснить наблюдаемое действие, важно учитывать ситуацию и несколько возможных причин: например, прекращение кормления может быть вызвано тревогой, изменением обстановки или состоянием самого животного.
Поведение формируется врождёнными механизмами и опытом. Ведущие органы чувств зависят от образа жизни. Игра и наблюдение за взрослыми помогают обучению детёнышей. Страницы: 202–205
§ 49. Размножение, развитие и годовой цикл в жизни млекопитающих Внутреннее развитие и молочное вскармливание защищают потомство, а сезонный цикл согласует размножение и подготовку к зиме с условиями среды.
Млекопитающие размножаются половым путём, оплодотворение у них внутреннее. У большинства видов зародыш развивается в матке, где защищён от многих внешних воздействий. У плацентарных животных связь с организмом матери обеспечивается плацентой: через неё происходит обмен питательными веществами, газами и продуктами обмена. Период развития до рождения называется беременностью. Его продолжительность различается у видов и связана с особенностями размеров, развития и образа жизни.
После рождения детёныши питаются молоком, которое содержит необходимые для роста вещества. Родительская забота включает также согревание, защиту, устройство убежища и обучение. У копытных открытых пространств новорождённые обычно способны вскоре следовать за матерью. У многих обитателей нор и гнёзд детёныши появляются более беспомощными. Различия объясняются условиями безопасности: в укрытии возможно продолжительное развитие, тогда как в открытом местообитании ранняя подвижность помогает избегать опасности.
Годовой цикл млекопитающих включает размножение, выращивание молодняка и подготовку к неблагоприятному сезону. В умеренных широтах рождение детёнышей часто приходится на время, когда достаточно пищи и легче поддерживать тепло. Осенью многие звери интенсивно кормятся и накапливают жир, а летний мех сменяется более густым зимним. Некоторые запасают корм в укрытиях. Эти приспособления уменьшают риск нехватки энергии, но требуют времени и подходящих условий ещё до наступления холодов.
Переживание зимы различается: одни животные сохраняют активность, другие перемещаются в более подходящие районы, третьи впадают в спячку или зимний сон. Снижение активности уменьшает энергетические расходы при недостатке пищи. Нельзя считать все зимующие в убежище виды одинаковыми по глубине снижения обмена веществ. Главный вывод состоит в согласованности размножения, роста, линьки и питания с сезонной средой: успешное выживание зависит не только от отдельного взрослого животного, но и от своевременного завершения развития его потомства.
Плацента обеспечивает обмен между матерью и зародышем. Степень зрелости новорождённых связана с образом жизни. Линька, жировые запасы и изменение активности помогают пережить зиму. Страницы: 206–209
§ 50. Многообразие млекопитающих Группы млекопитающих различаются размножением и специализацией, но сохраняют общий признак — питание детёнышей молоком.
Яйцекладущие млекопитающие, представленные утконосом и ехиднами, сохраняют откладывание яиц, но выкармливают вылупившихся детёнышей молоком. У сумчатых, например кенгуру, рождаются очень маленькие незрелые детёныши, дальнейшее развитие которых тесно связано с материнским организмом и молочным питанием. У плацентарных внутриутробное развитие обычно продолжительнее и обеспечивается хорошо развитой плацентой. Эти различия показывают, что живорождение не является единственным обязательным признаком всех представителей класса.
Среди плацентарных представлены многочисленные формы, приспособленные к разной пище и передвижению. Кроты имеют мощные роющие передние конечности и живут преимущественно в почве. Рукокрылые способны к активному полёту благодаря кожной перепонке между удлинёнными пальцами и другими частями тела. У грызунов особенно развиты постоянно растущие резцы. Белки используют когти и сильные задние конечности для движения по деревьям, тогда как другие грызуны освоили наземные и полуводные местообитания.
Хищные млекопитающие имеют зубы и органы чувств, связанные с добыванием животной пищи, хотя некоторые представители всеядны. Ластоногие приспособлены к плаванию, но связаны с сушей или льдом для отдыха и размножения. Китообразные проводят жизнь в воде, однако дышат лёгкими и выкармливают детёнышей молоком. Обтекаемая форма их тела напоминает рыбью из-за сходных требований водной среды, а не потому, что киты относятся к рыбам.
Копытные приспособлены к опоре на пальцы, защищённые копытами; многие питаются растениями и способны быстро бегать. У приматов важны хватательные конечности, зрительная ориентация и сложное поведение. Перечисляя группы, следует различать общие признаки родства и экологическое сходство: водный образ жизни или растительная пища могут встречаться у разных линий млекопитающих. Основная идея параграфа — единый план организации допускает множество преобразований, позволяющих использовать разные ресурсы и местообитания без утраты характерных признаков класса.
Яйцекладущие тоже выкармливают детёнышей молоком. Рукокрылые приспособлены к активному полёту. Китообразные — водные млекопитающие, а не рыбы. Страницы: 210–215
§ 51. Значение млекопитающих в природе и жизни человека Млекопитающие влияют на пищевые сети и среду обитания, а их польза, возможный вред и охрана должны рассматриваться вместе.
Млекопитающие являются важными потребителями в природных сообществах. Растительноядные используют травы, листья, плоды и семена, хищники питаются другими животными, а всеядные переключаются между разными ресурсами. Хищничество влияет на численность и распределение добычи, но действие каждого вида зависит от всего сообщества. Поэтому простое деление на «полезных» и «вредных» животных неполно: один вид может мешать хозяйству и одновременно выполнять необходимую экологическую функцию.
Некоторые звери распространяют семена, перенося плоды или создавая запасы, часть которых остаётся неиспользованной. Роющие виды перемешивают почву, а бобры изменяют водный режим и создают новые участки обитания для других организмов. Поедание остатков погибших животных включено в круговорот веществ. Эти воздействия показывают, что роль млекопитающих не ограничивается потреблением пищи: их деятельность может менять условия жизни целых групп растений, беспозвоночных и позвоночных.
Человек использует домашних млекопитающих для получения продуктов, сырья и помощи в различных работах. Дикие звери имеют научное, культурное и природоохранное значение. Однако грызуны могут повреждать урожай и запасы, а некоторые млекопитающие участвуют в распространении возбудителей заболеваний. Это требует разумной профилактики и безопасного обращения с животными, но не оправдывает бесконтрольное уничтожение природных популяций. Хозяйственные задачи нужно решать с учётом последствий для других видов и окружающей среды.
Численность многих млекопитающих сокращается из-за разрушения местообитаний, загрязнения и чрезмерной добычи. Охрана предусматривает сохранение природных территорий, ограничение разрушительного воздействия и восстановление условий размножения. Чистота помещений и защита пищевых запасов уменьшают нежелательные контакты с грызунами без привлечения их доступным кормом. Наблюдать диких зверей следует с расстояния, не пытаясь брать их в руки. Главный вывод — устойчивое сосуществование человека и животных требует понимать их биологию, сохранять природные связи и предупреждать конфликты, а не действовать только после появления ущерба.
Млекопитающие влияют на пищевые сети, почву и растительность. Экологическая роль шире хозяйственной пользы или вреда. Сохранение местообитаний — основа охраны диких зверей. Страницы: 216–219
§ 52. Эволюционное развитие животного мира Современное разнообразие животных возникло в ходе длительной эволюции, а родственные связи устанавливают по совокупности ископаемых и современных данных.
Эволюция — длительное историческое изменение живой природы, в ходе которого возникают новые признаки и виды, меняются группы организмов и происходит вымирание. Разнообразие животных нельзя объяснить как случайное собрание независимых форм: общие черты отражают происхождение от общих предков. Вместе с тем эволюция не является прямой лестницей от «низших» к «высшим». Разные ветви приспосабливаются к собственным условиям и могут одновременно существовать миллионы лет.
Палеонтология изучает древнюю жизнь по ископаемым остаткам и следам жизнедеятельности. Чаще сохраняются твёрдые части — кости, раковины и другие прочные образования. Их положение в слоях пород помогает восстановить последовательность появления и исчезновения групп. Однако ископаемая летопись неполна: многие организмы не оставили хорошо сохранившихся следов. Поэтому выводы проверяют также сравнением строения, зародышевого развития и молекулярных особенностей современных животных.
Важным этапом истории животных стало возникновение многоклеточности, при которой клетки начали специализироваться и действовать как части единого организма. Учебник описывает возможную связь ранних многоклеточных с древними колониальными жгутиковыми формами. Такие реконструкции представляют научные модели, а не наблюдение самого события. Дальнейшие изменения включали возникновение тканей, зародышевых слоёв и различных планов симметрии тела, позволивших формировать всё более специализированные органы.
У трёхслойных животных разнообразились способы организации внутреннего пространства: различают формы без полости тела, с первичной и вторичной полостью. Особенности развития позволяют выделять крупные эволюционные линии, включая первичноротых и вторичноротых. Эти признаки помогают понимать родство, но отдельное внешнее сходство не всегда достаточно для построения родословного дерева. Главный вывод параграфа — история животного мира восстанавливается сопоставлением независимых доказательств, а изменения строения рассматриваются в связи с условиями среды и развитием различных ветвей, а не как превращение одного современного вида в другой.
Палеонтология изучает древнюю жизнь по остаткам и следам. Эволюционное дерево разветвляется, а не образует единую лестницу. Родство проверяют по строению, развитию и молекулярным данным. Страницы: 224–225
§ 53. Эволюция беспозвоночных животных Эволюция беспозвоночных сопровождалась возникновением новых опорных структур, способов движения и освоением суши, а её схемы проверяют по разным признакам.
В истории беспозвоночных важное место занимает разнообразие червеобразных животных. У кольчатых червей развились сегментация, вторичная полость тела и кровеносная система. Повторяющиеся участки тела и согласованная работа мышц обеспечивали эффективное движение, а полостная жидкость участвовала в опоре. Учебник рассматривает гипотезы их происхождения на основе сходства взрослых организмов и личинок. Такие схемы полезны для понимания признаков, но конкретные родственные связи не устанавливаются по одному совпадению.
У ряда морских кольчатых червей и моллюсков встречаются личинки со сходными чертами, в том числе ресничными поясами. Это служит одним из материалов для изучения общего происхождения крупных групп. При этом взрослые моллюски развили собственный план строения: мантию, мускулистую ногу и часто раковину. Разные линии перешли к ползанию, фильтрации или активной охоте, что объясняет большие различия между брюхоногими, двустворчатыми и головоногими.
Членистоногие приобрели наружный скелет и членистые конечности. Прочный покров защищает тело и служит местом прикрепления мышц, а подвижные соединения позволяют выполнять разнообразные движения. Рост при таком устройстве связан с линькой. Ископаемые трилобиты свидетельствуют о древнем разнообразии морских членистоногих. Позднее разные линии освоили наземные местообитания, где понадобились приспособления к воздушному дыханию, опоре и уменьшению потери воды, отличающиеся от условий жизни в море.
Возникновение полёта у насекомых расширило возможности расселения, поиска пищи и спасения от врагов. Однако происхождение крыльев и конкретные пути развития групп являются предметом научного изучения, поэтому упрощённую схему учебника нельзя понимать как полностью восстановленную цепочку предков. Современные кольчатые черви, моллюски и членистоногие — самостоятельные ветви, а не последовательные стадии одного процесса. Для пересказа важно связать крупные приобретения с их функциями и помнить, что реконструкция эволюции основывается на совокупности данных о строении, развитии и ископаемых остатках.
Сегментация и вторичная полость важны для организации кольчатых червей. Наружный скелет членистоногих сочетается с подвижными конечностями и линькой. Полёт расширил возможности насекомых, но не был целью эволюции. Страницы: 226–227
§ 54. Эволюция позвоночных животных История позвоночных включает развитие органов активного движения, освоение суши и появление разных способов поддержания обмена веществ и защиты потомства.
Ранние хордовые имели внутреннюю осевую опору и нервную трубку. В эволюции позвоночных сформировались череп, развитые органы чувств и головной мозг, позволяющие активнее взаимодействовать со средой. У древних водных форм постепенно возникло разнообразие способов плавания и питания. Рыбы стали многочисленной группой водных позвоночных, но современные представители не являются точными копиями древних предков: каждая сохранившаяся линия продолжала изменяться в собственных условиях.
Освоение суши связано с древними лопастепёрыми позвоночными и преобразованием парных плавников в конечности, способные поддерживать тело. Воздушное дыхание помогало использовать кислород вне воды, однако ранние наземные формы ещё сохраняли сильную зависимость от влажности. Земноводные показывают сочетание наземных и водных признаков, особенно заметное в жизненном цикле. При этом современные лягушки не были прямыми предками всех рептилий: речь идёт о древних общих линиях, а не о превращениях нынешних животных.
Важным приобретением предков наземных групп стало защищённое развитие зародыша с особыми оболочками. Вместе с внутренним оплодотворением и покровами, уменьшающими высыхание, это позволило шире осваивать сушу. Древние пресмыкающиеся были разнообразны: одни жили на земле, другие освоили воду или воздушное пространство. Птерозавры, морские рептилии и динозавры представляли разные линии, поэтому всех крупных вымерших рептилий нельзя объединять под бытовым названием «динозавры».
Птицы и млекопитающие возникли в разных эволюционных ветвях и приобрели эффективное дыхание, разделение кровотоков и теплокровность. У птиц развились перья и приспособления к полёту, у млекопитающих — молочное вскармливание и другие особенности заботы о потомстве. Ископаемые формы с сочетанием признаков помогают восстанавливать последовательность изменений. Главная идея раздела — новые возможности появлялись постепенно и сопровождались разветвлением линий; современные животные не образуют ряд, в котором одна группа обязательно должна превратиться в следующую, а каждая более поздняя полностью вытеснить прежнюю.
Наземные конечности связаны с преобразованием парных плавников древних лопастепёрых. Зародышевые оболочки уменьшили зависимость размножения от открытой воды. Птицы и млекопитающие принадлежат к разным эволюционным ветвям. Страницы: 228–232
§ 55. Животные и среда обитания Среда задаёт условия жизни, а строение и поведение животных отражают приспособления к воде, суше, почве или организму хозяина.
Среда обитания — совокупность окружающих организм условий, среди которых он живёт и получает необходимые ресурсы. Животные освоили водную, наземно-воздушную, почвенную среды, а также используют другие организмы как место существования. На них действуют температура, влажность, освещение, доступность кислорода, пища и взаимодействия с другими видами. Подходящее место определяется сочетанием факторов: присутствия одного корма недостаточно, если отсутствуют условия для дыхания или размножения.
Вода обладает высокой плотностью и выталкивающей силой, поддерживающей тело, но создаёт заметное сопротивление движению. Обтекаемая форма помогает активным пловцам, а у мелких организмов могут развиваться приспособления к удержанию в толще воды. Количество растворённого кислорода и солёность ограничивают распространение видов. Поэтому морская и пресная вода не являются взаимозаменяемыми местообитаниями: организму необходимо поддерживать внутренний водный и солевой баланс в конкретных условиях.
На суше требуется прочная опора, защита от потери воды и приспособления к изменчивой температуре. Воздух богат кислородом, но не поддерживает тело так, как вода. Почва отличается темнотой, плотностью и сочетанием воздушных и водных промежутков. Мелкие животные используют готовые поры, крупные роют ходы; органы зрения могут уменьшаться, а осязание и чувствительность к химическим веществам приобретают особое значение для ориентации и поиска пищи.
Организм хозяина предоставляет паразиту пищу и сравнительно защищённую среду, но требует преодоления защитных реакций и передачи потомства новому хозяину. Поэтому у паразитов часто развиваются органы прикрепления и сложные жизненные циклы. Сходный образ жизни может приводить к похожему внешнему облику у неродственных животных; такое экологическое сходство описывают через жизненные формы. Например, обтекаемость встречается у рыб и водных млекопитающих, но не делает их одной систематической группой. При сравнении важно отличать приспособление к среде от доказательства близкого родства.
Среды обитания различаются условиями опоры, дыхания и водного баланса. Паразиту необходимо не только питаться, но и переходить к новым хозяевам. Сходная жизненная форма не обязательно означает близкое родство. Страницы: 234–239
§ 56. Популяции животных и экосистемы Популяции объединяют особей одного вида, а экосистемы связывают разные организмы и неживую среду обменом веществ и потоком энергии.
Популяция — совокупность особей одного вида, длительно живущих на общей территории и относительно обособленных от других таких групп. Между её членами происходят размножение, конкуренция и другие взаимодействия. Численность меняется под влиянием рождения, гибели и перемещений животных. Например, окуни отдельного озера образуют относительно самостоятельную группу, хотя во время соединения водоёмов возможен обмен особями. Поэтому популяция — не случайная временная стая, а устойчиво связанная часть вида.
Экосистема объединяет совместно живущие организмы и неживые условия их существования. Растения в процессе фотосинтеза создают органические вещества, животные используют готовую органику, а бактерии и грибы разлагают остатки и возвращают минеральные вещества в среду. Между этими группами возникают многочисленные связи. Изменение освещения, воды или почвы может повлиять на растения, затем на растительноядных и далее на хищников, даже если непосредственное воздействие затронуло только один компонент.
Пищевые цепи показывают передачу вещества и энергии от одного организма к другому. Цепь выедания начинается с живых растений, например трава, растительноядное насекомое, насекомоядная птица. Цепь разложения начинается с мёртвого органического материала, которым пользуются детритофаги и микроорганизмы. В действительности один вид часто имеет несколько источников пищи и нескольких потребителей, поэтому цепи переплетаются в пищевую сеть. Такая схема точнее отражает реальные отношения сообщества.
Вещества многократно переходят между организмами и неживой средой, участвуя в круговороте. Энергия же поступает в экосистему, преобразуется и постепенно рассеивается в виде тепла, поэтому её движение не является замкнутым кругом. Сохранение экосистемы требует постоянного притока энергии и работы разных функциональных групп. Изучая животных, необходимо учитывать не только отдельную особь, но и состояние популяции, доступность пищи и взаимодействия с другими видами: именно эти связи определяют возможности размножения и устойчивого существования в конкретном месте.
Популяция состоит из особей одного вида. Экосистема включает организмы и неживую среду. Вещества участвуют в круговороте, энергия проходит через систему и рассеивается. Страницы: 240–243
§ 57. Животный мир природных зон Земли Распределение животных связано с климатом, растительностью и водными условиями, поэтому каждой природной зоне соответствует характерный комплекс приспособлений.
Совокупность животных определённой территории называют фауной. Их распространение связано с природными зонами, которые различаются соотношением тепла и влаги, растительностью и сезонностью. Животное встречается там, где имеются пища, укрытия и условия размножения. Однако границы распространения видов не обязаны точно совпадать с линиями зон на карте: влияют также история расселения, местный рельеф, водоёмы и деятельность человека, изменяющая доступность подходящих участков.
В арктических районах многие пищевые связи опираются на море, а защита от холода обеспечивается жиром, густыми покровами и поведением. В тундре короткое лето позволяет быстро размножаться насекомым и кормиться многочисленным перелётным птицам. Северные олени, песцы и другие постоянные или сезонные обитатели имеют приспособления к сильной сезонности. Зимой часть животных перемещается, другие сохраняют активность благодаря доступному корму и способности переживать низкие температуры.
Леса предоставляют много ярусов и укрытий, поэтому здесь разнообразны лазающие, древесные и наземные виды. В степях важны быстрый бег, жизнь в норах и питание травянистой растительностью. В пустынях животные экономят воду, прячутся от дневной жары и нередко активны ночью. Во влажных тропических лесах высокое разнообразие связано с теплом, влагой и многочисленными кормовыми участками, однако конкуренция и специализация тоже влияют на распределение организмов.
Водные сообщества различаются по глубине, освещённости, температуре и составу воды. Одни животные живут в толще, другие связаны с дном или берегом; пресноводная и морская фауна существенно различаются. Поэтому изучение зональности не должно сводиться только к перечню наземных зверей. При пересказе полезно последовательно связывать условия, доступные ресурсы и приспособления животных: холод объясняет сезонные перемещения и теплоизоляцию, засуха — экономию воды, а густая растительность — развитие лазанья и использование разных ярусов. Такое объяснение помогает понимать новые примеры, а не заучивать отдельные названия.
Фауна — животный мир территории. Тепло, влага и растительность определяют условия природных зон. Миграции, норы и сезонная активность помогают переживать неблагоприятные периоды. Страницы: 244–250
§ 58. Воздействие человека на животных Человек влияет на животных напрямую и через изменение среды, поэтому охрана видов должна сохранять целые природные сообщества.
Антропогенные факторы связаны с деятельностью человека. Прямое воздействие включает добычу и отлов животных, а косвенное — изменение их условий жизни. Вырубка лесов, осушение болот, распашка степей и загрязнение могут лишить виды пищи, мест размножения и убежищ. При этом последствия распространяются по экологическим связям: изменение растительности влияет на насекомых, затем на питающихся ими позвоночных и на другие части сообщества.
Перед хозяйственными преобразованиями важно оценивать возможные последствия. Например, осушение изменяет не только количество воды на отдельном участке, но и состояние соседних водоёмов и влажных местообитаний. Разрушенные связи не всегда восстанавливаются простым переселением нескольких животных. Для устойчивого сохранения вида нужно обеспечить условия его полного жизненного цикла, включая размножение, развитие молодняка и переживание неблагоприятных сезонов, а также учитывать потребности связанных с ним организмов.
Красные книги содержат сведения о редких и находящихся под угрозой видах и помогают определять приоритеты охраны. Заповедники предназначены прежде всего для сохранения природных комплексов и научного изучения при строгом ограничении вмешательства. Национальные парки сочетают охрану с регулируемым посещением, а заказники создаются для защиты определённых объектов или процессов. Конкретный режим зависит от территории, поэтому посетитель должен соблюдать её действующие правила, а не ориентироваться только на общее название.
Разведение редких животных в специальных условиях может помогать восстановлению численности, но выпуск требует подходящей среды и научного сопровождения. Не менее важны повседневные действия: не разрушать гнёзда и убежища, не оставлять отходы, не беспокоить животных во время размножения. Сохранение разнообразия поддерживает устойчивость природных связей и возможности будущего изучения живой природы. Главный вывод параграфа — охрана не ограничивается запретом охоты на отдельный вид; она объединяет предупреждение вреда, защиту территории, исследования и восстановление условий существования целых популяций.
Прямое воздействие направлено на животных, косвенное меняет среду. Красная книга помогает выделять виды, нуждающиеся в охране. Разведение не заменяет сохранение природных местообитаний. Страницы: 252–255
§ 59. Домашние животные Одомашнивание и селекция создали разнообразные породы животных, а их продуктивность зависит от наследственных признаков и правильного содержания.
Одомашнивание — длительный процесс изменения животных при жизни и размножении под контролем человека. Оно отличается от приручения отдельной особи: ручное дикое животное не становится представителем домашней породы автоматически. Люди отбирали животных с нужными свойствами и получали потомство, закрепляя особенности поведения, роста и продуктивности. Так возникло разнообразие пород, приспособленных к разным хозяйственным задачам и условиям содержания, хотя представители одной домашней формы сохраняют общее происхождение.
Животноводство включает разведение различных животных, а не только крупных млекопитающих. Птицеводство обеспечивает мясо и яйца, рыбоводство связано с выращиванием рыб, пчеловодство — с использованием пчелиных семей. Крупный рогатый скот разводят по молочному, мясному и смешанному направлениям. Породы различаются продуктивностью и другими признаками, но результат зависит также от кормления, ухода и условий среды; одной наследственной способности недостаточно для её полного проявления.
Лошади отличаются по телосложению и назначению: тяжеловозные формы приспособлены к большой тяговой нагрузке, верховые — к другим видам движения и работы. Свиньи характеризуются быстрым ростом и высокой плодовитостью, овцы дают шерсть и другие продукты, кролики отличаются сравнительно быстрым размножением. Различия пород отражают направленный отбор. Например, качество шерсти может быть главным признаком в одной линии, а количество и свойства другого продукта — в другой.
Декоративное разведение также создаёт разнообразие, заметное у золотых рыбок, собак и других домашних животных. Однако необычная внешность не отменяет биологических потребностей: животному необходимы подходящая пища, пространство, движение и безопасная среда. Разведение предполагает ответственность за здоровье и благополучие потомства. При пересказе важно связать понятия «одомашнивание», «порода», «отбор» и «содержание»: человек изменяет наследственные особенности популяции через размножение, но поддерживает жизнь каждой особи ежедневным уходом. Успешное хозяйство основывается на знании биологии, а не только на стремлении получить больше продукции.
Приручение отдельного животного и одомашнивание — разные процессы. Породы создаются и поддерживаются отбором. Наследственная продуктивность проявляется при подходящем содержании. Страницы: 256–261
§ 60. Животные в агроэкосистемах и городах В созданных человеком экосистемах животные находят новые ресурсы и угрозы, а устойчивое сосуществование требует управления средой и сохранения полезных связей.
Агроэкосистема создаётся для получения сельскохозяйственной продукции и постоянно поддерживается человеком. Поле, сад или пруд отличаются от природного сообщества составом организмов и направленным использованием ресурсов. Обычно выращивается ограниченный набор культур, а значительная часть продукции изымается. Поэтому устойчивость зависит от ухода и внешних затрат. Животные заселяют такие территории самостоятельно или разводятся человеком, вступая в пищевые связи с культурными растениями и другими обитателями.
Некоторые виды повреждают урожай, но рядом живут их естественные враги. Биологический метод защиты использует эти отношения: божьи коровки поедают тлей, хищные жужелицы питаются различными беспозвоночными, а трихограммы развиваются в яйцах других насекомых. Насекомоядные птицы и другие позвоночные тоже участвуют в регулировании численности. Такой подход требует понимания сообщества: воздействие на одного вредителя не должно бесконтрольно нарушать связи с опылителями и другими полезными организмами.
В городах возникают особые местообитания: здания напоминают скалы, чердаки и щели дают убежища, отходы служат пищей. Голуби, воробьи, вороны, стрижи и некоторые млекопитающие используют эти возможности. Успешнее расселяются виды, способные переносить беспокойство и менять способы питания. Однако городская жизнь связана также с транспортом, загрязнением, недостатком безопасных мест размножения и фрагментацией зелёных участков, поэтому доступность пищи не означает отсутствия опасностей.
Сохранение деревьев, кустарников и водоёмов поддерживает более разнообразные городские сообщества, а аккуратное обращение с отходами уменьшает нежелательное привлечение животных к опасным местам. Наблюдая за местной фауной, следует отдельно записывать реальные встречи, условия и возможные воздействия человека, не выдавая предположения за результаты исследования. Основной вывод главы — агроэкосистемы и города остаются частью живой природы. Их устройство влияет на животных, а деятельность животных, в свою очередь, отражается на урожае, санитарном состоянии и качестве среды, в которой живут люди.
Агроэкосистемы постоянно поддерживаются человеком. Биологическая защита опирается на естественных врагов вредителей. Городские животные используют искусственные убежища и новые источники пищи. Страницы: 262–266