Строение органов чувств позвоночных

Позвоночные

Позвоночных считают высшим подтипом типа Хордовые. В то время как оболочников и бесчерепных — низшими хордовыми. Позвоночных животных насчитывается более 40 тысяч видов. Они разнообразны по строению, размерам, жизнедеятельности, средам обитания. При этом имеют ряд общих черт, особенно в период эмбрионального развития, что говорит об общности их эволюционного происхождения.

Почти все позвоночные животные имеют высокоразвитую нервную систему и ведут активный образ жизни (ищут пищу и партнеров для размножения, убегают от опасности).

Первые обнаруженные остатки позвоночных относятся к силуру.

К позвоночным принадлежат: круглоротые, хрящевые и костные рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие (звери). Круглоротые являются бесчелюстными. Остальные классы подтипа относятся к разделу Челюстноротые.

Опорно-двигательная система позвоночных

Ароморфозы: формирование осевого скелета в форме позвоночного столба; появление черепа для защиты головного мозга; развитие челюстей для схватывания добычи и, у более высокоорганизованных, измельчения пищи; возникновение парных конечностей, позволяющих быстро перемещаться в пространстве.

Скелет позвоночных хрящевой или костный (у большинства). Его главные функции — это обеспечение движения животного и защита его внутренних органов. Кроме этого кости скелета служат местом прикрепления мускулатуры тела, в отдельных костях происходит кроветворение, осуществляется хранение ряда веществ.

Позвоночник образуется на основе хорды. У ряда видов позвоночных (миног) хорда сохраняется во взрослом состоянии, но около нее развиваются хрящи, защищающие спинной мозг. У осетровых вокруг хорды образуются верхние и нижние дуги позвонков.

У большинства позвоночных позвоночник состоит из отдельных относительно подвижных друг относительно друга позвонков. Каждый позвонок имеет тело, верхнюю и нижнюю дуги. Через канал верхней дуги проходит спинной мозг. Дуги позвонков служат защитой спинному мозгу. К позвонкам крепятся ребра, защищающие органы грудной полости.

Скелет позвоночных делят на:

Осевой скелет — позвоночник и мозговой череп.

Висцеральный скелет — жаберные дуги и кости произошедшие от жаберных дуг (челюсти и некоторые другие).

Скелет конечностей и их поясов (за исключением миног и миксин).

Конечности бывают двух основных типов — плавник и пятипалая конечность. В плавнике хрящи или кости конечности перемещаются относительно своего пояса как единый рычаг. Пятипалая конечность наземных животных представляет собой ряд рычагов, независимо перемещающихся относительно друг друга и пояса конечности.

Мускулатура тела образована поперечно-полосатыми мышцами. У высших позвоночных (пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие) мышцы разделены на отдельные пучки. У низших позвоночных мышцы носят сегментированный характер.

Есть гладкая мускулатура внутренних органов. Ее называют висцеральной.

Нервная система и органы чувств позвоночных

Ароморфозы: образование головного мозга, подразделение его на пять отделов, выполняющих разные функции (передний, промежуточный, средний, продолговатый мозг и мозжечок).

Нервная трубка у позвоночных дифференцируется на спинной и головной мозг, которые вместе образуют центральную нервную систему. Кроме нее выделяют периферическую, симпатическую, парасимпатическую и вегетативную нервную системы.

Развитый головной мозг обеспечивает сложное поведение, в том числе коллективное. Высшая нервная деятельность является основой приспособительного поведения.

Невроцель (полосто внутри нервной трубки) в головном мозге превращается в желудочки мозга. От головного мозга отходят 10-12 пар нервов (обонятельные, зрительные, глазодвигательные, блоковые, тройничные, отводящие, лицевые, слуховые, языкоглоточные, блуждающие, добавочные, подъязычные). От спинного мозга нервы отходят попарно.

Органы чувств обеспечивают связь организма с внешней средой. У позвоночных они многообразны и имеют сложное строение. Глаза с хрусталиком, форма которого у наземных позвоночных может меняться. У рыб для достижения четкости изображения хрусталик может перемещаться.

Органы слуха связаны с органами равновесия. У различных групп позвоночных имеют разное строение. Обонятельная полость открывается наружу ноздрями. В коже имеются рецепторы осязания, температурные, давления и др.

Кровеносная и сердечно-сосудистая система позвоночных

Ароморфозы: появление сердца, обеспечивающего быстрый кровоток; полное разделение артериального и венозного кровотока у птиц и млекопитающих, в следствие этого появление теплокровности, позволившая животным меньше зависеть от неблагоприятных условий абиотической среды.

Для позвоночных, как и всех хордовых, характерна замкнутая кровеносная система.

Количество камер сердца (от 2 до 4) зависит от уровня организации класса. Низшие позвоночные имеют один круг кровообращения. В таком случае через сердце проходит венозная кровь, которая далее идет к жабрам, где насыщается кислородом, далее артериальная кровь разносится по всему телу. Легочный (второй) круг кровообращения впервые появляется у амфибий (земноводных).

Кровь позвоночных состоит из плазмы, в которой находятся красные и белые кровяные клетки.

Кожный покров позвоночных

Поверхностный слой кожи — многослойный эпидермис. В нем развиваются различные железы (потовые, сальные, слизистые и др.) и ряд твердых образований (когти, волосы, перья, чешуя). Внутренний слой кожи — дерма, представляющей собой прочную соединительную ткань. Здесь также образуются такие твердые образования как костная чешуя, кожные (накладные) кости.

Пищеварительная система позвоночных

В пищеварительной системе позвоночных выделяют пять отделов: ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, тонкая кишка, толстая кишка. В процессе эволюции кишечник постепенно удлинялся.

Пищеварительные железы: слюнные, печень, поджелудочная железа.

Дыхательная система позвоночных

Жабры у круглоротых, рыб и личинок земноводных. Легкие — у всех остальных позвоночных. У низших позвоночных большую роль играет кожное дыхание.

Жабры представляют собой пластинчатые выросты стенок жаберных щелей. В таких пластинах находится сеть мелких кровеносных сосудов.

В процессе эмбрионального развития легкие образуются как пара выростов глотки. У земноводных и пресмыкающихся легкие мешкообразные. У птиц имеют губчатое строение. У млекопитающих разветвления бронхов оканчиваются альвеолами (мелкими пузырьками).

Выделительная система позвоночных

Органами выделения позвоночных служит пара почек. Почки имеют разное строение у разных групп позвоночных. Бывают головные, туловищные, тазовые почки. В процессе эмбриогенеза происходит смена головных на туловищные или туловищных на тазовые.

Половая система и эмбриональное развитие позвоночных

Почти все виды позвоночных раздельнополы. Имеются парные половые железы (семенники или яичники). За исключением круглоротых, у остальных есть специальные протоки, выводящие половые продукты.

Челюстноротых разделяют на две группы: анамнии и амниоты. К анамниям относятся рыбы и земноводные, так как их личиночная стадия живет в воде, а развитие эмбриона проходит без образования специальных зародышевых оболочек. Для анамний обычно наружнее оплодотворение.

К амниотам относятся пресмыкающиеся, птицы и звери. Их эмбрион имеет зародышевые оболочки (амнион и аллантоис). Характерно внутреннее оплодотворение.

Источник

Особенности органов чувств позвоночных животных.

Кожные органы чувств — простейшие органы, воспринимающие механическое раздражение, представлены у позвоночных свободными окончаниями нервов. Они разбросаны по поверхности кожи, по слизистой оболочке кишечника и различных других органов. Кроме того, имеются специальные концевые органы — осязательные тельца, собранные в группы и окруженные соединительнотканой оболочкой.

Органы боковой линии свойственны только первичноводным позвоночным и представляют собою специализированные кожные органы чувств. Расположены они продольными рядами по бокам тела (у рыб обычно одним рядом с каждой стороны) и сложной сетью на голове. Они воспринимают легкие колебания воды, действующие на различные части тела. Благодаря этому животное может ощущать не только скорость и направления водных течений и положение предметов, возбуждающих отраженные токи воды, но и движения собственного тела. Таким образом, это органы, при помощи которых животное ориентируется в водной среде.

Орган слуха, который одновременно служит и органом равновесия, всегда парный. В простейшем случае он представлен только внутренним ухом, или перепончатым лабиринтом, который заключен в слуховую капсулу и имеет вид тонкостенного пузырька, разделенного перехватом на две части: верхнюю, или овальный мешочек, и нижнюю, или круглый мешочек. От овального мешочка отходят полукружные каналы, которые, описав дугу, возвращаются к овальному мешочку. Число полукружных каналов у всех позвоночных, исключая круглоротых, равно трем. Они располагаются в трех взаимно перпендикулярных плоскостях — фронтальной, сагиттальной и трансверзальной. От круглого мешочка отходит вверх узкий слепой канал — эндолимфатический проток, представляющий собой остаток первоначального впячивания эктодермы, из которого развивается перепончатый лабиринт. Сбоку образуется полый вырост — улитка.

Внутренняя полость перепончатого лабиринта заполнена жидкостью — эндолимфой, в которой во взвешенном состоянии находятся многочисленные кристаллики углекислой извести. Всякое изменение положения тела, а также звуковые волны приводят в движение эти кристаллики, которые раздражают чувствующие клетки внутренних стенок лабиринта, что передается окончаниям слухового нерва.

У высших позвоночных, начиная от земноводных, к внутреннему уху присоединяется еще второй отдел — среднее ухо, или барабанная полость. В ней помещается слуховая косточка — стремя, а у млекопитающих три слуховые косточки. Кроме того, у некоторых рептилий, всех птиц и млекопитающих появляется наружный слуховой проход, выполняющий функцию защиты барабанной перепонки и организации звукового потока. Добавление к слуховому проходу наружного уха в виде кожно-хрящевой раковины (млекопитающие) или в виде складок и перьев специальной структуры (птицы) еще более усиливает акустические звукообразующие функции наружного уха.

Особенности кровеносной системы позвоночных.

У наземных позвоночных в сердце вливается как венозная, так и артериальная кровь благодаря образованию легочного круга кровообращения.

Вследствие этого у амфибий и рептилий получаются смешанные потоки крови, и только у птиц и млекопитающих в связи с образованием четырехкамерного сердца потоки крови разделяются. Для всех наземных характерно, что система жаберных сосудов с капиллярами замещается дугами аорты. Далее кардинальные вены постепенно замещаются задними полыми венами, причем у хвостатых амфибий и у зародышей позвоночных высших классов встречаются в туловище одновременно и кардинальные вены, и задние полые. У рептилий и млекопитающих от кардинальных вен остаются особые вторичные сосуды. Венозные сосуды головы объединяются в передние полые вены. В связи с переходом к четвероногости прогрессивно развиваются сосуды конечностей.

Воротная вена почек постепенно заменяется внутрипочечной фильтрацией из крови продуктов распада, и у млекопитающих воротной системы почек нет.

Сердце эмбрионально развивается из прямого трубчатого сосуда путем его постепенного свертывания в изогнутую петлю; оно лежит на брюшной стороне зародыша под жаберным аппаратом. Передний отдел этой петли превращается в желудочек сердца, а задний — в предсердие и венозный синус. Вентральные карманы целомической полости тела, окружающие зачаток сердечной трубки, превращаются в околосердечную перикардинальную полость. Можно думать, что филогенетическое развитие сердца шло таким же путем.

У круглоротых сердце сохраняет петлеобразную форму и разделяется на три отдела — желудочек, предсердие и еще не оформившийся в отдел сердца венозный синус, или венозную пазуху.

У акуловых рыб впереди желудочка перед брюшной аортой обособляется передний отдел сердца — артериальный конус, характеризующийся наличием системы полулунных клапанов. Таким образом, у хрящевых рыб (Chondrichthyes) двухкамерное сердце состоит из четырех отделов: артериального конуса, желудочка, предсердия и венозного синуса.

У костных рыб (Osteichthyes) на брюшной аорте развивается расширение—луковица аорты (bulbus aortae), которая в ряду рыб (осетровые, ганоиды, костистые рыбы) вытесняет артериальный конус.

У двоякодышащих артериальный конус, наоборот, сохраняется и снабжен продольным клапаном, как у амфибий.

У амфибий предсердие разделяется на два предсердия (правое — венозное и левое — артериальное); образуется так называемое трехкамерное сердце. Но, кроме того, перед желудочком имеется артериальный конус с продольным клапаном, а позади правого предсердия — венозный синус.

У рептилий строение сердца сходно с амфибиями, но исчезает артериальный конус, и в желудочке начинается образование перегородки.

У птиц и млекопитающих имеется типичное четырехкамерное сердце с правой — венозной половиной и левой — артериальной. Левое предсердие и правый желудочек относятся к легочному кругу кровообращения; правое предсердие и левый желудочек — к большому кругу кровообращения.

Источник

Эволюция органов чувств позвоночных.

Развитие и дифференцировка центральной нерв­ной системы сопровождались возникновением и совершенствованием органов чувств –зрения, слуха и равновесия, обоняния, вкуса, восприятия движения воды (органы боковой линии водных позво­ночных). Это улучшало возможности ориентации в пространстве, необходимость которой росла по мере увеличения подвижности живот­ных.

Схема строения глаза едина во всех классах позвоночных животных. Отличия сводятся к ча­стным деталям строения и связанных с ним об­разований — век, глазных желез. У хрящевых, к примеру, глаза устроены на ближнюю ориентацию и черно-белое зрение, у костных наоборот же. У амфибий появляются подвижные веки (приспособление к суше от высыхания и загрязнения) и третье веко, более совершенная аккомодация. У рептилий есть мигательная перепонка, а у змей и некоторых ящериц веки срастаются. Теперь хрусталик не только перемещается, но и меняется его кривизна. У птиц аккомодация достигается совершенства.

Органы зрения позвоночных животных представлены парными глазами более или менее шаровидной формы, лежащими в орбитах — впадинах черепа. Слой плотной соединительной ткани или хряша образует наружную оболочку глаза – склеру. На перед­ней поверхности глаза (перед зрачком) склера переходит в тонкую прозрачную роговицу, покрытую прозрачным эпителием. Изнутри к склере прилегает сосудистая оболочка, обильно снабженная кровеносными сосудами, за ко­торой следует темная пигмент­ная оболочка. На границе меж­ду склерой и роговицей края сосудистой и пигментной оболо­чек образуют кольцевую склад­ку — радужину, ограничивающую отверстие – зра­чок, который может расширяться благодаря мышечным волокнам. Ресничное тело участвует в аккомодации глаза, изменяя форму хрусталика, и, участи наземных позвоночных, перемещая его по отношению к сетчатке. За зрачком лежит круглое или сплюснутое в двояковыпуклую линзу прозрачное тело – хрусталик. Внутренний слой стенки глаза – сетчатка – тесно примыкает к пигментной оболочке. Она сложно устроена и состоит из светочувствительных (рецепторных), нервных и опорных клеток. К пигментному слою примыкает слой фоторецепторов, наружные членики которых имеют вид палочек или колбочек и содержат светочувствительный пигмент. Ганглиозные клетки дают длинные нервные волокна (аксоны), образующие внутренний слой сетчатки и далее составляющие зритель­ный нерв. В месте выхода зрительного нерва светочувствительный слой сетчатки редуцируется и этот участок называют «слепым пят­ном». В центре сетчатки обычно располагается область повышенной оптической чувствительности — желтое пятно. Внутренняя полость глазного бо­кала (яблока) заполнена прозрачным студенистым стекловидным телом. Вокруг глаза развивается складка кожи, которая у наземных позвоночных, начи­ная с амфибий, превращается в подвижное верхнее и нижнее веки. У многих позвоночных развивается еще тонкое полупрозрачное третье веко — мигательная перепонка. В области век развиваются железы, секрет которых смачивает роговицу, предохраняя ее от высыхания.

Указы­вается на существование у круглоротых добавоч­ных светочувствительных органов: париетального (теменного) и пинеального (эпифиз). У части рыб, некоторых амфибий и пресмыкающихся имеется теменной орган, принимающий глазоподобное строение.

Органы слуха анатомически связаны с органами равновесия у позвоночных животных они всегда парные (правое и левое «ухо»). У водных позвоночных такой комплексный орган образован капсулами внутреннего уха. Слу­ховой пузырек перехватом разделяется на два отдела: из верхнего формируется овальный мешочек и соединенные с ним три полукруж­ных капала, лежащие в трех взаимно перпендикулярных плоскостях, – opган равновесия (вестибулярный аппарат); нижний отдел превращается в круглый мешочек. У высших позвоночных, образующий спирально завитой канал (улитку) – орган слуха.

Слуховую функцию у рыб несут чувствующие поля полого выроста круглого мешочка. У наземных позвоночных его размеры заметно увеличиваются, и в образовавшейся таким путем улитке (обособляется у рептилий) происходит усложнение воспринимающего аппарата за счет разрастания чувствующих клеток и добавочных мембран. Наряду с усложнением воспринимающего аппарата внутреннего уха у назем­ных позвоночных образуется среднее ухо, снабженное барабанной перепонкой и слуховыми косточками (окончательно 3 появляется у млекопитающих ), а затем формируется и наружное ухо (хорошо развито у млекопитающих). Эти преобразования обеспечивают возможность слуха в воздушной среде, отличающейся более слабой звукопроводимостью. Часть ушного лабиринта, функционирующая в качестве органа равновесия (овальный мешочек, полукружные каналы), у всех позвоночных сохраняется примерно на одном уровне развития; лишь у круглоротых он, видимо, вторично упрощен.

У водных позвоночных имеются специальные сейсмосенсорные кожные органы боковой линии. Они служат преимущественно для восприятия слабых колебаний и токов воды. У круглоротых и живу­щих в воде амфибий эти органы представляют собой лежащие на поверзночти или в мелких ямках утолщения небольших участков эктодермы, в которых среди опорных клеток лежат грушевидные чувствующие клетки: их выдающиеся над поверхностью части снабжены щетинками (жгутиками), а основания оплетены концевыми окончаниями боковой ветви блуждающего нерва.
У рыб в толще кожи образуются каналы, открывающиеся
наружу специальными отверстиями. У рыб встречаются и отдель­ные органы боковой линии, лежащие на поверхности ко­жи. Улавливая органами боковой линии слабые токи воды, водные позвоночные могут ориентироваться в течениях, а воспринимая волны, идущие от плывущих животных или отраженные волны собствен­ного перемещения, могут об­наруживать приближение хищника или добычи, плыть, не натыкаясь в темноте на подводные предметы. У наземных позво­ночных орган боковой линии исчезает (исключение личинка амфибии).

Орган обоняния развивается как утолщение эктодермы, которое затем погружается в кожу, образуя обонятельный мешок, открываю­щийся наружу отверстием – ноздрей. Эпителий обонятельного мешка состоит из опорных и удлиненных чувствующих клеток. Выходящие на поверхность эпителия концы чувствующих клеток несут пучок волосков, а проксимальные концы их соединяются с волокнами обо­нятельного нерва. У круглоротых парные вначале обонятельные мешки срастаются в 1 мешок, открывающийся наружу одной нозд­рей. У остальных позвоночных органы обоняния парные. У некоторых рыб каждая ноздря разделяется кожистой перемычкой на дня отверстия – через одно вода поступает в обонятельный мешок, а через

второе выводится наружу. У двоякодышащих и кистеперых рыб полость обонятельного мешка через ноздрю открывается наружу, а через внутреннюю ноздрю или хоану сообщается с ротовой полостью. Переход к воздушному дыханию и выход на сушу сопровождался превращением обонятельного тракта в дыха­тельно-обонятельный: воздух через на­ружные ноздри проходит в обонятель­ный мешок и через хоаны поступает в ротовую полость, гортань и легкие. В связи с этим уже у амфибий обонятель­ный мешок начинает подразделяться на дыхательный, или респираторный, и обонятельный, или ольфакторный (выстлан чувствующим эпителием) отделы. В обонятельном отделе обычно появляются складки, увеличивающие его поверхность. Еще отчетли­вее дифференцировка у настоящих наземных позвоночных. У рептилий повышается чувствительность обоняния. Имеются углубления впереди хоан – якобсонов орган. Но у птиц обоняние развито слабо. Однако происходит разрастание носовых раковин. Особенно сложно строение обонятельного отдела у млекопитающих, у которых развиваются ажурные переплетения решетчатой кости, обра­зующей костные обонятельные раковины с очень большой общей поверхностью, выстланной обонятельным эпителием.

Органами вкуса у позвоночных служат вкусовые почки, представ­ляющие скопления чувствующих и опорных клеток. Основания чув­ствующих клеток оплетаются концевыми окончаниями нервов (лице­вого, а у млекопитающих еще и языкоглоточного). Вкусовые почки у рыб есть в пищеводе, глотке и ротовой полости, а также на губах, усиках, иногда на плавниках и других участках тела. У остальных позвоночных они сосредоточены в ротовой области (преимущественно на языке и иногда в начальной части глотки).

Восприятие тактильных, химических, электрических (электро­магнитных), температурных и других раздражений обеспечивается наличием свободных окончаний чувствующих нервов по всей поверх­ности кожи. В некоторых случаях они представляют специальные органы (электрорецепторы хрящевых рыб) или входят в состав системы органов боковой линии.

Источник