Сущность эволюционного учения Дарвина. Его значение для биологической науки

Акт дыхания совершается путем расширения и сужения грудной клетки, что достигается путем приближения грудины к позвоночнику и удалением от него. При увеличении объема грудной клетки все воздушные мешки птиц, имеющие тонкие и эластичные стенки, сильно растягиваются.

Во время полета механизм вдоха и выдоха несколько изменяется, так как грудная клетка фиксируется неподвижно и служит опорой для интенсивно работающего крыла. В этом случае сжатие и растяжение воздушных мешков происходит благодаря поднятию и опусканию крыла.

Усиление снабжения кислородом всего организма у птиц достигается также перестройкой в кровеносной системе, обеспечивающей полное разделение артериальной и венозной крови. Сердце у них четырехкамерное, и левая его половина содержит артериальную кровь, а правая – венозную. Из двух дуг аорты сохраняется лишь одна – правая, отходящая от левого желудочка и несущая артериальную кровь.

В соответствии с повышением уровня обмена веществ высоко дифференцирована пищеварительная система птиц. Основной орган захвата пищи у птиц – клюв, заменяющий в этом отношении зубы, полностью у них отсутствующие. Хорошо развит язык. В ротовую полость открываются слюнные железы, смачивающие пищу и облегчающие ее заглатывание. В некоторых случаях липкая слюна облегчает захват мелкой добычи. У некоторых птиц в слюне присутствует фермент, расщепляющий углеводы. Ротовая полость через короткую глотку переходит в длинный пищевод, у многих птиц образующий расширение, - зоб. Он служит местом временного хранения пищи.

У птиц не происходит накопления фекальных масс, и они часто испражняются. Интенсивность пищеварения у птиц очень высока. Например, у воробьев от заглатывания гусениц до выведения с пометом непереваренных остатков проходит лишь 15-20 минут, жуков – около часа, зерна – 3-4 часа.

Выделительная система птиц принципиально не отличается от выделительной системы рептилий и представлена метанефрическмими (тазовыми) почками. Отличия заключаются лишь в том, что у птиц нет мочевого пузыря, в связи с чем продукты выделения (кочевая кислота) не накапливаются в теле и не увеличивают его веса.

Основная особенность передвижения птиц – способность к полету. В целом они могут преодолевать десятки тысяч километров, проводить целый день на крыле, развивать скорость до 170 км/час. Органом полета служит видоизменившаяся передняя конечность – крыло. Изменение в скелете передней конечности касается только дистальной ее части – кисти. Кости запястья и пястья частично редуцируются, частично срастаются, образуя пряжку. Вместо пяти пальцев сохраняются лишь рудименты трех. Летательную плоскость крыла образуют маховые перья, Рулевые перья, формирующие хвост, выполняют в полете роль руля.

Крыло птицы, выполняющее большую работу, имеет прочную опору. Ключицы срастаются между собой, образуя вилочку. На ребрах имеются поперечные крючковидные отростки, благодаря которым каждое ребро получает опору на последующем ребре. Все отделы позвоночника, за исключением шейного и хвостового, у птиц срастаются. Увеличивается мощность и прочность несколько видоизменившейся задней конечности, на которую падает вся тяжесть тела при хождении. В связи с эти очень сильно развит тазовый пояс. Все его кости (подвздошные, лобковые и седалищные) прочно срастаются между собой и с позвоночником. Короткое, но мощное бедро сочленяется с большой берцовой костью, которая на дистальном конце срастается воедино с верхним рядом костей предплюсны, образуя голенопредплюсневую кость. Нижняя часть предплюсны срастается в единую кость с плюсной, образуя цевку, подвижно сочлененную с голенопредплюсневой костью. Иными словами, у птиц, так же как и у рептилий, сустав интертарзальный, располагающийся между двумя рядами предплюсневых костей. Срастание костей обеспечивает прочность птичьего скелета. Другое его свойство – легкость обеспечивается особенностями внутреннего строения костей. Кости птицы или полые внутри или имеют губчатое строение. Приспособления, облегчающие вес, имеются у птиц, как указывалось выше, во всех системах органов. Приспособившись к полету, птицы сохранили способность к передвижению по земле, а некоторые – и хорошо плавать.

Зрение – основной рецептор дальней и близкой ориентации птиц. Абсолютно и относительно глаза у птиц очень велики. Это позволяет получать большие размеры изображения на сетчатке и яснее различать его детали. Аккомодация осуществляется изменением формы хрусталика и его одновременным перемещением, а также некоторым изменением кривизны роговицы. Т.е. птицы обладают двойной аккомодацией глаза. В задней полости глаза имеется складчатый, богатый кровеносными сосудами вырост – гребешок. Основная его функция – снабжение стекловидного тела и внутренних слоев сетчатки кислородом и удаление продуктов метаболизма. У рептилий в глазу тоже есть гребешок, но он не достигает такого развития, как у птиц. У большинства птиц глаза располагаются по бокам головы. Поле зрения каждого глаза составляет 150-1700, но поле бинокулярного зрения невелико и составляет у многих птиц лишь 20-300.

Все птицы обладают цветным зрением, распознавая не только основные цвета, но и их оттенки и сочетания. Поэтому в оперении птиц так часто встречаются яркие цветные пятна, выполняющие функцию видовых меток. Острота зрения птиц, видимо, превосходит в несколько раз остроту зрения человека. Например, сокол сапсан видит двигающуюся добычу размером с галку на расстоянии около 1км. Птицы различают не только перемещения предметов и их контуры, но и детали формы и окраски, рисунок и фактура поверхностей. Поэтому зрительные восприятия используются птицами и для получения разнообразной информации об окружающем мире, и как важное средство при внутривидовом и межвидовом общении.

Органы слуха развиты у птиц хорошо. От рептилий они отличаются несколько лучшим развитием улитки. Возрастают также размеры полости среднего уха и усложняется форма стремечка. К барабанной перепонке ведет канал – наружный слуховой проход. Контурные перья, прикрывающие наружный слуховой проход, по структуре отличаются от перьев близлежащих участков головы и служат не только механической защитой слухового прохода, но и выполняют функцию ушной раковины млекопитающих. Птицы способны издавать разнообразные звуки общения родителей и птенцов, сигналы тревоги, звуки, регулирующие территориальные отношения, взаимоотношения партнеров и т.д.

Обоняние по сравнению со слухом и зрением играет у птиц меньшую роль. Однако площадь обонятельного эпителия у них больше, чем у рептилий. У некоторых птиц обоняние развито достаточно хорошо и используется при поиске пищи. Вкус у птиц развит хорошо. Вкусовые почки расположены в ротовой полости.

Головной мозг птиц отличается от мозга рептилий большими общими размерами, очень большими полушариями, превосходящими по размерам все остальные отделы головного мозга, очень большими зрительными долями. Передний мозг играет ведущую роль в организации поведения птиц. Увеличение переднего мозга идет главным образом за счет развития подкорковых узлов – полосатых тел, помещающихся на дне желудочков переднего мозга. С ними связана сложная безусловнорефлекторная врожденная внешняя и внутренняя деятельность птиц. Кора головного мозга (неопаллиум) имеется лишь в зачаточном состоянии.

Своеобразие в системе органов размножения у птиц заключается в том, что у самок имеется один левый яичник и яйцевод, что также, видимо, способствует уменьшению веса, так как у самок не бывает одновременно в теле двух одинаково созревших крупных яиц. У самцов органы размножения парные. Оплодотворение внутреннее. Яйцо птиц хорошо защищено от высыхания известковой скорлуповой оболочкой и может развиваться в любых условиях на суше.  

Систематика птиц

Первую попытку систематизации животных в IV веке до н. э. предпринял греческий учёный Аристотель — в своих сочинениях «О частях животных» и «О возникновении животных» он выделил всех известных ему птиц в «высший» род Ornithes. Несмотря на очевидное несовершенство этой системы, вплоть до второй половины XVII века новых попыток классификации животного мира не предпринималось. В 1676 году вышла в свет рукопись Ornithologiae libri tres, написанная английским биологом Френсисом Виллоуби и уже после его смерти оформленная и опубликованная его другом и учёным Джоном Реем. Это первая известная работа, в которой авторы попытались классифицировать птиц на основании внешних, морфологических признаков. Позднее, в 1758 году шведский натуралист Карл Линней активно использовал этот труд при создании своей Системы природы, в которой ввёл иерархические категории и биноминальную номенклатуру при обозначении видов, которые и используется вплоть до настоящего времени.

В системе Линнея все животные были разбиты на шесть основных категорий — классов, одну из которых, наряду с млекопитающими, амфибиями, рыбами, червями и насекомыми, заняли птицы, или Aves (позднее появились категории и более высокого порядка). Альтернативная филогенетическая систематика рассматривает группу Aves в качестве клады тероподных динозавров. Согласно теории происхождения птиц от древних ящеров, Aves и её сестринская клада Crocodilia (крокодилы) считаются единственными современными ветвями клады рептилий Archosauria (архозавров). Все современные птицы имеют единого предка, которым некоторые учёные считают археоптерикса (Archaeopteryx lithographica) — животного, населявшего Землю в конце юрского периода 150—155 млн лет назад, который считается самой древней известной птицей планеты. Другие учёные полагают, что археоптерикс не был предком современных (веерохвостых) птиц. Ряд известных динозаврологов и последователей системы ФилоКод, таких как Жак Готье, Луис Киаппи и их последователей, под категорией Aves понимают лишь современных птиц, не включая туда группы, известные лишь по ископаемым останкам — археоптерикса, энанциорниса, конфуциусорниса, патагоптерикса и некоторых других. Однако эти учёные ввели новую кладу Avialae, или птиц в широком смысле, которая объединяет живущие в наше время виды и их ископаемых предшественников.

Все современные группы птиц относятся к инфраклассу Neornithes, или веерохвостых птиц, который в свою очередь разделяется на две категории — Paleognathae, или бескилевые птицы (сюда входят, как правило, нелетающие птицы вродестрауса), и Neognathae, новонёбные птицы (включающий все остальные виды). Обычно эти две категории имеют ранг надотряда, хотя в работах Лайвези и Зуси рассматриваются как когорты. В зависимости от системы классификации насчитывают от 9800 до 10 050 современных видов птиц.

10. Сумчатые млекопитающие.

Сумчатые  — инфракласс млекопитающих, объединяемый вместе с плацентарными в подкласс звери. Отличаются от плацентарных по ряду признаков, в частности тем, что появляются на свет недоразвитыми, а затем растут в сумке у матери. На данный момент насчитывается около 250 видов сумчатых.

Появление и распространение

Исходя из палеонтологических исследований, сумчатые были весьма распространены в мезозое, но впоследствии их, как и клоачных, вытеснили плацентарные с большинства континентов. Время появления сумчатых, по некоторым оценкам, ~ 186—193 млн лет назад (юрский период). Древнейшими ископаемыми останками сумчатых считаются найденные в отложениях мелового периода провинции Ляонин, на северо-востоке Китая, останки млекопитающего Sinodelphys szalayi возрастом 125 миллионов лет.

Большинство сумчатых Южной Америки вымерли после возникновения естественного моста между Южной и Северной Америкой, по которому с севера на юг стали проникать новые виды («великий межамериканский обмен»). Только опоссумы смогли вынести конкуренцию и даже распространиться на север.

В отличие от Южной Америки австралийский мир сумчатых в результате географической изоляции сохранился до сего дня, однако после появления человека 45 000 лет назад и здесь он претерпел существенные изменения. Согласно широко распространённой гипотезе все виды крупных сумчатых были искоренены поселенцами вскоре после их обоснования в Австралии. Существуют однако исследования, утверждающие, что крупные сумчатые сосуществовали с человеком до 15 000 лет назад и вымерли в результате холода и засух последнего ледникового периода. По этой гипотезе причиной их вымирания стал не человек, а их недостаточная адаптационная способность. Влияние человека, а также привезённых им видов, однако, отрицать невозможно.

Физиология

Общие сведения

Сумчатые занимают различные экологические ниши, встречаются виды, которые ведут подземный образ жизни (сумчатый крот), некоторые животные, например различные опоссумы и коалы прекрасно лазают, есть также представители, ведущие полуводный образ жизни (водяной опоссум). Среди сумчатых  встречаются насекомоядные, хищные  и  растительноядные виды. В зависимости от образа жизни, у животных присутствуют различные приспособления к конкретной среде обитания: цепкий хвост для лазания (виргинский опоссум), мощные когти для рытья (сумчатый крот) и др.

Строение

Размеры тела сильно варьируют: от 10 см (сумчатые мыши) до 3 м (большой рыжий кенгуру). Температура тела ниже, чем у большинства млекопитающих: 34-36 градусов.

Одной из особенностей строения скелета у сумчатых является наличие сумчатых костей — особых костей таза. Также они имеют отличное от других млекопитающих строение нижней челюсти, задние концы которой загнуты внутрь. По строению зубной системы сумчатых можно разделить на две группы: двурезцовые и многорезцовые. Количество резцов во многом зависит от образа жизни животного. Например, у примитивных насекомоядных и хищных форм количество резцов особенно велико — на каждой половине челюсти они имеют вверху по пять, а внизу по четыре резца. У растительноядных животных не бывает более одного резца с каждой стороны нижней челюсти.

Сумка у некоторых видов может отсутствовать (сумчатый муравьед); может быть выражена лишь небольшой складкой, ограничивающей млечное поле. У некоторых сумчатых сумка может открываться назад (коала).

Систематика

Сумчатых делят сегодня на два надотряда с 7 современными отрядами: