Биохимические особенности, обеспечивающие теплокровность

Теплокровность зверей и птиц имеет сходную морфофизиологическую основу- повышение уровня объема веществ путем интенсификации пищеварения, дыхания, кровообращения, выделения, наличие теплоизолирующих покровов- и достигаются путем регуляции образования тепла, его распределения по телу и отдачи во внешнюю среду.

Теплокровные животные имеют постоянную устойчивую температуру тела, которая не зависит от температуры окружающей среды. У холоднокровных животных температура тела изменяется в зависимости от температуры окружающей среды.

Теплокровными животными являются млекопитающие и птицы. Все остальные позвоночные (земноводные, пресмыкающиеся, рыбы) и все беспозвоночные являются холоднокровными.

Теплокровность считается более выгодным свойством организма с точки зрения эволюции, так как позволяет существовать в самых различных климатических условиях и сохранять активность и в холодное, и в жаркое время года. Обеспечивается теплокровность механизмами терморегуляции.

Поддержание высокой температуры тела обеспечивается за счет того, что на холоде процессы теплопродукции в организме преобладают над процессами теплоотдачи. Но поддержание температуры за счет возрастания теплопродукции требует большого расхода энергии, поэтому животные в холодный период года нуждаются в большом количестве пищи или тратят много жировых запасов, которые они накопили летом. Поэтому, например, птицам, остающимся зимовать, страшны не столько морозы, сколько бескормица. И именно из-за недостатка еды, а не из-за холода впадают в спячку зимой некоторые теплокровные, например, медведи.

Билет 24.

Класс птицы. Строение и разнообразие. Птицы — класс теплокровных яйцекладущих позвоночных животных. Хорошо обособленная группа, характерный признак которых покров из перьев, предохраняющий тело и важный при полёте. Верхние конечности приобрели форму крыльев. Птицы обладают особым строением органов дыхания и пищеварения, что тесно связано с их способностью летать. Ещё одним отличительным признаком является наличие клюва. Как правило, яйца откладываются в гнездо и насиживаются обоими членами пары. Единственной кожной железой у птиц является копчиковая железа, которая находится над хвостовыми позвонками. Она секретирует маслянистый секрет. Перья покрывают все тело птицы, за исключением клюва. В строении скелета птиц отчётливо видны адаптивные особенности.Кости черепа слиты воедино и не имеют черепных швов. Череп соединяется с позвоночником при помощи одного затылочного мыщелка. Клюв покрыт роговым чехлом-рамфотекой. Пищеварительная система птиц начинается ротовой полостью. Дно ротовой полости заполняется телом языка, весьма разнообразного по величине и своей форме в связи с характером питания. В связи с утратой зубов задача размельчения пищи перенесена на желудок. Дыхательная система птиц также характеризуется признаками приспособления к полёту, во время которого организм нуждается в усиленном газообмене. Дыхательные пути включают в себя носовую и ротовую полости, верхнюю гортань, трахею, бронхи и сиринкс (нижняя гортань). Кровеносная система замкнутая, имеет два круга кровообращения. Сердце четырёхкамерное.. Нервная система в связи с приспособлением к полету и обитанием в разнообразных условиях развита у птиц значительно лучше, чем у пресмыкающихся. Из органов чувств глаза являются основным органом ориентирования птиц. Органы обоняния и вкуса сравнительно слабо развиты. Вкусовые органы птиц представлены вкусовыми почками. Ушные раковины отсутствуют. Птицы являются раздельнополыми.

Билет 25.

Класс Млекопитающие. Общая характеристика

Класс насчитывает около 4000 видов. Представители класса достигли в процессе эволюции наиболее прогрессивного развития и распространены почти повсеместно, за исключением Антарктиды. Они заселяют самые разнообразные среды жизни. Появление млекопитающих в мезозойскую эру сопровождалось следующими ароморфозами:

• развитием коры головного мозга, обеспечившей широкую адаптацию млекопитающих к условиям окружающей среды. Их поведенческие реакции стали сложными и совершенными;

• возникновением и развитием органов для вынашивания и вскармливания плода — матки и молочных желез;

• возникновением волосяного покрова, обеспечившего наряду с кожным кровоснабжением терморегуляцию организма и поддержание постоянной температуры тела;

• возникновением четырехкамерного сердца и разделения потоков крови на венозный и артериальный;

• возникновением мышечной диафрагмы, что обеспечило более интенсивное дыхание и газообмен.

Млекопитающие обладают рядом признаков эволюционной преемственности:

• способностью однопроходных (утконоса и ехидны) откладывать яйца;

• присутствием в эмбриогенезе млекопитающих стадии развития их предков;

• наличием в коже роговых производных.

Общие признаки млекопитающих:

• тело покрыто шерстью или производными вторичного характера (иглы, щетина, чешуйчатые панцири);

• кожа богата сальными, потовыми железами; развиты молочные железы; у некоторых есть пахучие железы:

• череп соединен с позвоночником двумя затылочными мыщелками;

• в полости среднего уха находятся три слуховые косточки, у большинства видов есть наружная ушная раковина (кроме китов, многих ластоногих, слепышей) и наружный слуховой проход, зубы дифференцированы на резцы, клыки и коренные;

• сердце четырехкамерное с левой дугой аорты;

• эритроциты безъядерные;

• крупные плацентарные млекопитающие — теплокровные животные. У мелких животных температура тела может меняться, иногда в довольно широких пределах (37—13°С у низших насекомоядных).

Кожный покров млекопитающих участвует в терморегуляции организма. Кожа обильно снабжается кровью. Диаметр кровеносных сосудов регулируется рефлекторно, благодаря чему теплоотдача увеличивается при расширении сосудов или уменьшается при их сужении.

Строение волоса подробно описано в разделе «Анатомия и физиология человека». Здесь следует отметить, что утрата волос связана прежде всего с приспособлениями к водному образу жизни (киты, дельфины и др.) или к существованию в жарком климате (слоны).

Волосяной покров состоит из разных типов волос — пуховых, остевых и чувствующих (вибриссов). У разных видов доля каждого из типов волос различна. У крота почти нет остевых волос, у оленей, наоборот, взрослые особи лишены пуха или подшерстка.

Роговыми производными эпидермиса кожи являются чешуя, ногти, когти, копыта, полые рога, роговой клюв. Рога оленей состоят из костного вещества.

Мышечная система хорошо развита и дифференцирована. Появляется мышечная диафрагма. Развивается подкожная мускулатура, позволяющая свертываться в клубок, обозначать эмоциональное состояние.

Скелет позвоночника представлен следующими отделами:

• шейным — у всех млекопитающих, кроме ленивцев и ламантина, 7 позвонков. Два первых (атлант и эпистрофей) хорошо выражены. Длина шейного отдела зависит от роста и образа жизни. Голова лошадей, многих хищников очень подвижна благодаря длинной шее. У кротов шея короткая, подвижность головы незначительна;

• грудным — 12—15 позвонков, причем к первым семи прикрепляются ребра, срастающиеся с грудиной, остальные позвонки несут ложные ребра;

• поясничным — 2—9 позвонков с рудиментарными ребрами;

• крестцовым — образован обычно четырьмя сросшимися позвонками;

• хвостовым — насчитывает от 3 до 50 позвонков.

Череп образован прочной мозговой коробкой. У млекопитающих развивается костное небо, отделяющее носовой проход от ротовой полости и препятствующее закупорке воздухоносных путей во время еды.

Плечевой пояс образован парными лопатками и ключицами, которые у собачьих и копытных отсутствуют. Тазовый пояс состоит из сросшихся (у большинства видов) парных костей и образует одну тазовую кость.

Скелет парных конечностей по строению характерен для позвоночных. Отличия в основном связаны с образом жизни. У наземных позвоночных удлиняются верхние отделы. У водных млекопитающих пясть и плюсна превращаются в ласты. У копытных сокращается число пальцев и т.д.

Пищеварительная система дифференцирована на отделы. Пищеварительные железы хорошо развиты. Преддверие рта окружено губами. У некоторых видов есть защечные мешки. В ротовой полости находятся зубы, закрепленные в альвеолах челюстей. Четыре пары слюнных желез. Их секрет содержит фермент птиалин, расщепляющий крахмал. В ротовой полости находится язык, функционирующий как орган вкуса, лакания жидкости, перемешивания пищи.

По пищеводу пища поступает в желудок. Желудок может быть однокамерным или многокамерным (у жвачных). Он снабжен многочисленными железами, выделяющими пищеварительный сок, слизь, кислоту и другие вещества. Строение желудка зависит от вида пищи. Желудок жвачных разделяется на рубец, сетку, книжку и сычуг. Пища в рубце подвергается брожению, затем поступает в сетку. Из сетки она отрыгивается в рот, где пережевывается. Потом пища поступает в книжку и сычуг. В этих отделах происходит ее окончательное переваривание.

Из желудка пища поступает в двенадцатиперстную кишку. В нее открываются протоки печени и поджелудочной железы. Здесь пища окончательно переваривается и всасывается. У растительноядных видов (грызунов, зайцеобразных) развивается длинная и широкая слепая кишка. Она играет роль «бродильного чана», в котором происходит переработка клетчатки. У плотоядных видов слепая кишка развита слабо или отсутствует. Толстый кишечник заканчивается анальным отверстием.

Органы дыхания млекопитающих состоят из дыхательных путей и легких. Роль кожи в газообмене невелика. Поверхность легких в 50—100 раз больше поверхности кожи. Гортань образует голосовой аппарат. Трахея и бронхи хорошо развиты. Легкие имеют ячеистое строение и состоят из огромного количества легочных пузырьков — альвеол. У хищников количество альвеол достигает 300—500 млн. В дыхании участвует диафрагма. Дыхательная система участвует в терморегуляции организма животного. Виды, у которых потовые железы развиты слабо, испаряют воду с поверхности языка. Так, в жаркую погоду количество выдыхаемого за 1 мин. Собаками воздуха возрастает примерно в 30 раз. В результате увеличивается и количество испаряемой воды.

Кровеносная система состоит из четырехкамерного сердца и сосудов. Имеется только левая дуга аорты, отходящая от левого желудочка, стенки которого толще, чем у правого. Большой круг кровообращения начинается в левом желудочке и заканчивается в правом предсердии. В правом желудочке начинается малый, легочный круг кровообращения, который заканчивается в левом предсердии. Венозная кровь собирается от внутренних органов в воротную вену печени, а затем в заднюю (нижнюю) полую вену. От головы венозная кровь возвращается в сердце по верхней полой вене.

Выделительная система представлена парными тазовыми почками — метанефросом. Почки состоят из наружного коркового слоя и внутреннего мозгового слоя. В корковом слое расположены извитые канальцы, начинающиеся боуменовыми капсулами, внутри которых находятся клубки кровеносных сосудов. Извитые канальцы впадают в собирательные канальцы, которые находятся в мозговом слое и открываются в почечную лоханку. Из лоханки моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь, а из него по мочеиспускательному каналу — наружу.

Нервная система хорошо развита. Это связано в первую очередь с увеличением общего объема мозга, особенно больших полушарий и мозжечка. Поверхность коры мозга сильно увеличена благодаря системе борозд и извилин. Такое развитие коры головного мозга обусловило адаптационные возможности млекопитающих.

Органы чувств у млекопитающих хорошо развиты. Важнейшую роль в их жизни играет обоняние. Обонятельные капсулы увеличены и снабжены системой складок.

Органы слуха так же хорошо развиты. В их структуре появляется наружный слуховой проход и ушная раковина.

За барабанной перепонкой, в среднем ухе расположены три слуховые косточки — молоточек, наковальня и стремечко — производные костей нижней челюсти. Органы зрения и различение цвета развиты слабее, чем у птиц. У некоторых видов глаза редуцированы (кроты, слепыши). Органы осязания представлены вибриссами — осязательными волосами.

Половая система образована парными семенниками у самцов и яичниками у самок. Семенники находятся в мошонке, сообщающейся с полостью тела паховым каналом. Сперматозоиды выводятся из семенников по семяпроводам через половой член.

Парные яичники лежат в брюшной полости тела и прикреплены к ней. Рядом с яичниками открываются парные яйцеводы. Яйцеводы впадают в матку, которая открывается во влагалище. Эмбрион развивается в матке.

Все млекопитающие (за исключением утконоса и ехидны) — живородящие. Детенышей вскармливают материнским молоком. У многих млекопитающих развита охрана потомства.

Систематика млекопитающих:

• подкласс Первозвери (клоачные) — утконос и ехидна;

• подкласс Настоящие звери;

• инфракласс Сумчатые (кенгуру, сумчатые волки, сумчатые медведи и т.д.);

• инфракласс Плацентарные (высших зверей);

• отряды: Насекомоядные (землеройки, ежи, кроты, выхухоли), Рукокрылые (летучие мыши, вампиры), Грызуны (белки, бобры, мыши, дикобразы и др.), Зайцеобразные (зайцы и пищухи), Хищные (семейства кошачьих, собачьих, медведей, гиен и др.), Ластоногие (тюлени, моржи), китообразных (киты, дельфины, кашалоты), Парнокопытные: нежвачные — свиньи, бегемоты; жвачные — олени, жирафы, быки; мозоленогие — верблюды, ламы, Непарнокопытные (лошади, носороги, тапиры), Приматы: низшие (тупайи, лемуры, лори) и высшие (капуцины, мартышки, человекообразные).

Значение млекопитающих:

• являются участниками трофических цепей;

• употребляются в пищу;

• являются источником промышленного сырья — кожи, лекарств;

• переносят инфекционные заболевания, являются промежуточными и основными хозяевами гельминтов.