Строение головного мозга млекопитающего – победа эволюции! Характеристика подтипа Позвоночные высокоорганизованные животные их головной мозг

Формирование головного мозга у всех позвоночных начинается с образования на переднем конце нервной трубки трех вздутий или мозговых пузырей: переднего, среднего и заднего. В дальнейшем передний мозговой пузырь делится поперечной перетяжкой на два отдела. Первый из них (передний) образует передний отдел головного мозга, который у большинства позвоночных образует так называемые полушария большого мозга. На задней части переднего мозгового пузыря развивается промежуточный мозг. Средний мозговой пузырь не делится и целиком преобразуется в средний мозг. Задний мозговой пузырь также подразделяется на два отдела: в передней его части образуется задний мозг или мозжечок, а из заднего отдела образуется продолговатый мозг, который без резкой границы переходит в спинной мозг.

В процессе образования пяти мозговых пузырей полость нервной трубки образует ряд расширений, которые носят название мозговых желудочков. Полость переднего мозга носит название боковых желудочков, промежуточного - третий желудочек, продолговатого мозга четвертый желудочек, среднего мозга - сильвиев канал, который соединяет 3-й и 4-й желудочки. Задний мозг полости не имеет. В каждом отделе мозга различают крышу, или мантию и дно, или основание. Крышу составляют части мозга, лежащие над желудочками, а дно - под желудочками.

Вещество мозга неоднородно. Темные участки - серое вещество, светлые - белое вещество. Белое вещество - скопление нервных клеток с миелиновой оболочкой (много липидов, которые придают беловатую окраску). Серое вещество - скопление нервных клеток между элементами нейроглии. Слой серого вещества на поверхности крыши любого отдела мозга носит название коры. Таким образом, у всех позвоночных головной мозг состоит из пяти отделов, расположенных в одной и той же последовательности. Однако, степень их развития неодинакова у представителей различных классов. Эти различия обусловлены филогенезом. Выделяют три типа головного мозга: ихтиопсидный, зауропсидный и маммальный.

Ихтиопсидный тип

К ихтипсидному типу мозга относят мозг рыб и амфибий. Головной мозг рыб имеет примитивное строение, что выражается в незначительных размерах мозга в целом и слабом развитии переднего отдела. Передний мозг мал и не разделен на полушария. Крыша переднего мозга тонкая. У костистых рыб не содержит нервной ткани. Основную массу его образует дно, где нервные клетки образуют два скопления - полосатые тела. От переднего мозга вперед отходят две обонятельные доли. По существу, передний мозг рыб - только обонятельный центр. Промежуточный мозг рыб сверху прикрыт передним и средним. От его крыши отходит вырост - эпифиз, от дна - воронка с прилегающим к ней гипофизом и зрительные нервы.

Средний мозг - наиболее развитый отдел мозга рыб. Это зрительный центр рыб, состоит из двух зрительных долей. На поверхности крыши находится слой серого вещества (кора). Это высший отдел мозга рыб, поскольку сюда приходят сигналы от всех раздражителей и здесь вырабатываются ответные импульсы. Мозжечок рыб развит хорошо, поскольку движения рыб отличаются разнообразием. Продолговатый мозг у рыб обладает сильно развитыми висцеральными долями, связан с сильным развитием органов вкуса.

Головной мозг амфибий имеет ряд прогрессивных изменений, что связано с переходом к жизни на суше, которые выражаются в увеличении общего объема мозга и развитии его переднего отдела. Одновременно происходит разделение переднего мозга на два полушария. Крыша переднего мозга состоит из нервной ткани. В основании переднего мозга лежат полосатые тела. Обонятельные доли резко ограничены от полушарий. Передний мозг по-прежнему имеет значение лишь обонятельного центра.

Промежуточный мозг хорошо виден сверху. Крыша его образует придаток - эпифиз, а дно - гипофиз. Средний мозг меньше по размерам, чем у рыб. Полушария среднего мозга хорошо выражены и покрыты корой. Это ведущий отдел ЦНС, т.к. здесь происходит анализ полученной информации и выработка ответных импульсов. Он сохраняет значение зрительного центра. Мозжечок развит слабо и имеет вид небольшого поперечного валика у переднего края ромбовидной ямки продолговатого мозга. Слабое развитие мозжечка соответствует простым движениям амфибий.

Зауропсидный тип

К зауропсидному типу мозга относят мозг пресмыкающихся и птиц. У рептилий наблюдается дальнейшее увеличение объема головного мозга. Передний мозг становится наиболее крупным отделом за счет развития полосатых тел, т.е. основания. Крыша (мантия) остается тонкой. На поверхности крыши впервые в процессе эволюции появляются нервные клетки или кора, которая имеет примитивное строение (трехслойная) и получила название древней коры - археокортекс. Передний мозг перестает быть только обонятельным центром. Он становится ведущим отделом ЦНС.

Промежуточный мозг интересен строением дорзального придатка (теменной орган или теменной глаз), который достигает наивысшего развития у ящериц, приобретая структуру и функцию органа зрения. Средний мозг уменьшается в размерах, теряет свое значение ведущего отдела, уменьшается его роль и как зрительного центра. Мозжечок развит сравнительно лучше, чем у амфибий.

Для мозга птиц характерно дальнейшее увеличение его общего объема и огромный размер переднего мозга, прикрывающего собой все остальные отделы, кроме мозжечка. Увеличение переднего мозга, который, как и у рептилий, является ведущим отделом головного мозга, происходит за счет дна, где сильно развиваются полосатые тела. Крыша переднего мозга развита слабо, имеет небольшую толщину. Кора не получает дальнейшего развития, даже подвергается обратному развитию - исчезает латеральный участок коры.

Промежуточный мозг мал, эпифиз развит слабо, гипофиз выражен хорошо. В среднем мозге развиты зрительные доли, т.к. зрение играет ведущую роль в жизни птиц. Мозжечок достигает огромных размеров, имеет сложное строение. В нем различают среднюю часть и боковые выступы. Развитие мозжечка связано с полетом.

Маммальный тип

К маммальному типу мозга относят мозг млекопитающих, у которых эволюция головного мозга пошла в направлении развития крыши переднего мозга и полушарий. Увеличение размера переднего мозга происходит за счет крыши, а не дна, как у птиц. На всей поверхности крыши появляется слой серого вещества - кора. Кора млекопитающих не гомологична древней коре пресмыкающихся, выполняющей роль обонятельного центра. Это совершенно новая структура, возникающая в процессе эволюции нервной системы. У низших млекопитающих поверхность коры гладкая, у высших - она образует многочисленные извилины, резко увеличивающие ее поверхность. Кора приобретает значение ведущего отдела головного мозга, что является характерным для маммального типа мозга. Обонятельные доли сильно развиты, т.к. у многих млекопитающих являются органом чувств.

Промежуточный мозг имеет характерные придатки - эпифиз, гипофиз. Средний мозг уменьшен в размерах. Его крыша, кроме продольной борозды, имеет еще и поперечную. Поэтому вместо двух полушарий (зрительные доли) образуется четыре бугра. Передние связаны со зрительными рецепторами, а задние - со слуховыми. Мозжечок прогрессивно развивается, что выражается в резком увеличении размеров органа и его сложной внешней и внутренней структуре. В продолговатом мозгу по бокам обособляется путь нервных волокон, ведущих к мозжечку, а на нижней поверхности - продольные валики (пирамиды).

Эволюция мозга у позвоночных животных: основные этапы

Этап 1. Образование центральной нервной системы в виде нервной трубки впервые появляется у животных представителей типа хордовых. У низших хордовых, например у ланцетника, нервная трубка сохраняется в течение всей жизни, у высших хордовых - позвоночных животных - в эмбриональной стадии на спинной стороне зародыша закладывается нервная пластинка, которая погружается под кожу и сворачивается в трубку.

Этап 2. У позвоночных животных нервная трубка подразделяется на головной и спинной мозг. В эмбриональной стадии развития нервная трубка образует в передней части три вздутия - три мозговых пузыря, из которых развиваются отделы мозга: передний пузырь дает передний и промежуточный мозг, средний пузырь превращается в средний мозг, задний пузырь образует мозжечок и продолговатый мозг. Эти пять отделов мозга характерны для всех позвоночных животных.

Этап 3. Для низших позвоночных - рыб и земноводных - характерно преобладание среднего мозга над остальными отделами. Только у хрящевых акуловых рыб в связи с быстрым движением развит мозжечок, а сильно развитое обоняние привело к увеличению переднего мозга, который становится центром переработки обонятельных сигналов.

Этап 4. У земноводных несколько увеличивается передний мозг и в крыше полушарий образуется тонкий слой нервных клеток - первичный мозговой свод (архипаллиум), древняя кора. Помимо архипаллиума у земноводных усиливаются связи переднего и среднего мозга.

Этап 5. У рептилий значительно увеличивается передний мозг за счет скоплений нервных клеток - полосатых тел - на дне переднего мозга. Большую часть крыши полушарий занимает древняя кора. Впервые у рептилий появляется зачаток новой коры - неопаллиум. Полушария переднего мозга наползают на другие отделы, вследствие чего образуется изгиб в области промежуточного мозга. Начиная с древних рептилий, полушария головного мозга становятся самым большим отделом головного мозга.

В строении головного мозга птиц и пресмыкающихся много общего. На крыше головного мозга - первичная кора, хорошо развит средний мозг. Однако у птиц по сравнению с рептилиями возрастают общая масса мозга и относительные размеры переднего мозга. Крупные зрительные доли среднего мозга свидетельствуют об усилении роли зрения в поведении птиц. Мозжечок крупный и имеет складчатое строение. Значительную часть полушарий переднего мозга у птиц, как и у рептилий, образуют полосатые тела - разрастания дна переднего мозга.

Этап 6. У млекопитающих передний мозг достигает наибольшей величины и сложности. Большую часть мозгового вещества составляет новая кора - вторичный мозговой свод, или неопаллиум. Он состоит из нервных клеток и волокон, расположенных в несколько слоев. Новая кора больших полушарий служит центром высшей нервной деятельности.

Промежуточный и средний отделы мозга у млекопитающих невелики. Разрастающиеся полушария переднего мозга накрывают их и подминают под себя. У приматов полушария переднего мозга покрывают собой и мозжечок, а у человека и продолговатый мозг. У некоторых млекопитающих мозг гладкий, без борозд и извилин, но у большинства млекопитающих в коре мозга имеются борозды и извилины, которые образуются в процессе роста коры. Наибольшие образования борозд у китообразных, наименьшие - у насекомоядных и летучих мышей.

Этап 7. Появление борозд и извилин происходит вследствие роста мозга при ограниченных размерах черепа. Мозг как бы впечатывается в костные стенки черепа, утесняются оболочки мозга. Дальнейший рост коры приводит к появлению складчатости в виде борозд и извилин. В коре мозга всех млекопитающих находятся ядерные зоны анализаторов, т.е. поля первичного коркового анализа.

Хордовые - это самые высокоорганизованные существа из всех представителей царства Животные. Характерные черты строения позволили им стать вершиной эволюции.

Признаки хордовых

Основными чертами этих животных является наличие хорды, нервной трубки и жаберных щелей в глотке. Хордовые - это организмы, у которых перечисленные признаки могут существенно видоизменяться.

Так, скелет может быть наружным и внутренним. А развитие хордовых в онтогенезе может характеризоваться тем, что жаберные щели зарастают еще в зародышевом развитии организмов. При этом у них развиваются другие органы дыхания - воздушные мешки или легкие.

Осевой скелет

Основная характеристика хордовых - это наличие хорды. Она является внутренним который в виде цельного тяжа проходит через все тело. На протяжении всей жизни хорда остается не у многих представителей этого типа. К ним относятся разные виды ланцетников, представляющих класс Головохордовые подтипа Беспозвоночные.

У остальных представителей хорда развивается в скелет. Только у немногих он состоит из хрящевой ткани. Костные рыбы, птицы и млекопитающие имеют полностью окостеневший скелет. В процессе эволюции он усложняется. Его составными частями являются череп, позвоночник, грудная клетка, пояса и непосредственно верхние и нижние конечности.

Жаберные щели в глотке

Хордовые - это животные, у которых образуются как выросты глотки. В этом заключается их основное отличие от беспозвоночных. У данной группы они являются производными конечностей.

Безусловно, этот анатомический признак имеют не все хордовые. Жаберные щели сохраняются у ланцетника и хрящевых рыб: акул и скатов. У животных, которые приспособлены к дыханию атмосферным кислородом, на ранних стадиях зародышевого развития они зарастают. После формируются легкие.

Особенности нервной системы

Система, обеспечивающая взаимосвязь организма с окружающей средой, у хордовых первоначально формируется по типу нервной трубки. Она имеет эктодермальное происхождение.

Хордовые - это высокоразвитые животные во многом благодаря особенностям строения нервной системы. Так, у млекопитающих она представлена спинным мозгом, находящемся в канале позвоночника, а также головным. Они являются частями центральной нервной системы. Головной мозг надежно защищен костями черепа, которые соединены неподвижно. Он дифференцируется на отделы по функциональному признаку. Анатомически через отверстие, образуемое позвонками, головной мозг соединен со спинным мозгом. Периферическую часть системы образуют спинно - и черепно-мозговые нервы. Они выполняют роль «транспортной магистрали», объединяя сложный организм в единое целое и координируя его работу.

Обуславливает сложное поведение хордовых животных, формирование условных рефлексов и четкой программы инстинктивного поведения.

Разнообразие хордовых

Данный тип включает в себя три Личиночнохордовые (Оболочники) и Черепные (Позвоночные).

К первому из них относится только 30 видов, встречающихся в наше время. Их представителями являются ланцетники. Эти животные внешне напоминают хирургический инструмент под названием ланцет.

Тело этих небольших животных практически всегда наполовину находится в песке. Так ланцетнику удобнее фильтровать воду, заглатывая питательные частицы.

Самым многочисленным подтипом хордовых являются Позвоночные. Они освоили абсолютно все среды обитания, заполнили пищевые цепи и экологические ниши.

Водными обитателями являются рыбы. Их тело обтекаемой формы покрыто чешуей, они приспособлены к жаберному дыханию, двигаются при помощи плавников.

Первыми вышедшими на сушу являются земноводные животные. Это лягушки, жабы, тритоны, черви и рыбозмеи. Их общее название связано с тем, что они живут на суше, дышат при помощи легких и кожи, а вот процесс их размножения происходит в воде. Подобно рыбам, их самки мечут в воду икру, которую самцы поливают семенной жидкостью.

Типично наземные животные - это пресмыкающиеся. Ящерицы, змеи, черепахи и крокодилы проводят в воде лишь время охоты. Размножаются они яйцами, которые откладывают в особых укрытиях на суше. Их кожа сухая, покрыта плотными чешуйками.

Последний признак унаследовали от пресмыкающихся птицы. Неоперенная часть их ног называется цевка. Именно она и покрыта небольшими чешуйками. Этот факт ученые рассматривают как доказательство происхождения в процессе эволюции. Птицы способны к полету благодаря многим чертам внешнего и внутреннего строения. Это видоизмененные передние конечности, перьевой покров, легкий скелет, наличие киля - плоской кости, к которой крепятся мышцы, приводящие в движение крылья.

Наконец, Звери, или Млекопитающие, являются венцом эволюции. Они живородящие и выкармливают детенышей молоком.

Хордовые животные - самые сложноорганизованные, разнообразные по строению, играющие важнейшую роль в природе и жизни человека.

1. Наркотические вещества, их влияние на жизнедеятельность организма и здоровье потомства

Человечество тысячи лет знакомо с различными нейротропными (психоактивными) веществами, способными влиять на деятельность нервной системы. Эти соединения имеют разную природу и состав, однако в большинстве своем имитируют различные стороны деятельности медиаторов – веществ, передающих в ЦНС сигналы между нейронами в. Основными медиаторами нервной системы являются глутаминовая кислота, гамма-аминомасляная кислота, норадреналин, ацетилхолин (см. также вопрос 1 билета №21).

Можно выделить различные классы нейротропных соединений. Во-первых, это вещества, входящие в состав разрешенных к широкой продаже пищевых продуктов и родственных им товаров; во-вторых, наркотические препараты; в-третьих, нейротропные лекарственные соединения.

В качестве примера психоактивных веществ пищевого происхождения приведем кофеин и сходные с ним соединения, содержащиеся в кофе, какао, шоколаде, чае. Кофеин активизирует работу самых разных нейронов ЦНС и оказывает на нее стимулирующее действие. В эту же группу попадает этиловый спирт (алкоголь), содержащийся в большей или меньшей концентрации в различных напитках. В малых дозах алкоголь действует как стимулятор ЦНС, в больших, напротив, тормозит ее функции. Стимулирующее действие на работу нервной системы оказывает и никотин – главное действующее начало табака.

Проблема состоит в том, что все названные вещества кроме благоприятного действия на ЦНС вызывают значительное количество побочных эффектов. Первый из них – это привыкание, то есть ослабление эффектов при повторных применениях вещества. Это значит, что для достижения того же стимулирующего эффекта через некоторое время человеку приходится выпивать не одну, а две чашечки кофе или выкуривать большее количество сигарет.

При постоянном потреблении развивается зависимость человека от психоактивного вещества, т.е. ЦНС, приняв в расчет постоянное введение некоторого нейротропного соединения извне, снижает синтез (активность) того медиатора, эффекты которого «подменяет» данное соединение. Это, в свою очередь, приводит к тому, что без стимулятора нервная система уже не выходит на нормальный уровень активности, без дозы алкоголя уже не удается «успокоить нервы» и т.п.

Наконец, возникает много нарушений в деятельности других систем организма: кофеин может вызвать перевозбуждение сердца и рост кровяного давления, курение «сжигает» мерцательный эпителий воздухоносных путей и повышает риск раковых заболеваний. Но особенно много осложнений вызывает регулярное и неумеренное потребление алкоголя. В силу особенностей окисления в организме этилового спирта в ходе этого процесса образуется ряд промежуточных соединений, отравляющих многие органы и разрушительно действующих как на ЦНС, так и на сердце, печень, эндокринную систему. Возникшая стойкая зависимость от приема этилового спирта называется алкоголизмом и нередко приводит к полной деградации человека.

Наркотические препараты (кокаин, героин и др.) обладают всеми вышеописанными свойствами, но в значительно более яркой форме: эти вещества действуют в очень небольших количествах, их эффекты резко изменяют состояние ЦНС, а привыкание и зависимость вырабатываются быстро (после нескольких применений). Наркотические препараты запрещены к продаже, и их распространение является уголовно наказуемым.

2. Млекопитающие – высокоорганизованные позвоночные. Их приспособление к жизни в разных средах обитания

Млекопитающие – самый высокоорганизованный класс позвоночных животных. Млекопитающие распространены на всех материках, кроме Антарктиды, многие из них живут в воде, почве, способны к полету.

Тело млекопитающих покрыто волосами или шерстью. Их кожа относительно толстая, в ней много желез: потовых, сальных, у многих – пахучих. Детенышей млекопитающие выкармливают молоком – секретом молочных желез, являющихся видоизменением потовых желез.

Скелет состоит из позвоночника, черепа, поясов конечностей и костей конечностей. Позвоночник состоит из шейного (7 позвонков), грудного, поясничного, крестцового и хвостового отделов. К позвонкам грудного отдела полуподвижно присоединены ребра, образующие вместе с грудиной грудную клетку. Череп отличается большой мозговой коробкой. У млекопитающих появляется твердое костное небо, отделяющее носовой проход от полости рта. Зубы подразделяются на резцы, клыки и коренные. Пояс передних конечностей образован парными лопатками и ключицами. Пояс задних конечностей состоит из трех пар сросшихся костей, соединенных с крестцом. Скелет передних конечностей состоит из плечевой кости, двух костей предплечья и кисти с фалангами пальцев. Скелет задней конечности состоит из бедренной кости, двух костей голени и стопы с фалангами пальцев.

Мускулатура развита очень хорошо. Особая мускульная стенка – диафрагма – разделяет полость тела на грудную и брюшную. Хорошо развиты жевательные мышцы.

Пищеварительная система разделена на несколько отделов. Ротовое отверстие окружено губами. В ротовую полость открываются протоки слюнных желез, хорошо развит язык, который является органом вкуса и служит для перемешивания и глотания пищи. Из ротовой полости пища поступает в глотку, затем в пищевод, желудок и кишечник, оканчивающийся анальным отверстием. В кишечник открываются протоки поджелудочной железы и печени.

При дыхании воздух через носовую полость, гортань, трахею и бронхи попадает в легкие, состоящие из массы легочных пузырьков, оплетенных капиллярами малого круга кровообращения. Вдох и выдох происходят соответственно при расширении и сужении грудной клетки.

Основа кровеносной системы – сердце, оно состоит из четырех камер и кровь в нем не смешивается. Два круга кровообращения.

Выделительная система представлена двумя тазовыми почками, моча по мочеточникам поступает в мочевой пузырь, открывающийся наружу отдельным отверстием.

У млекопитающих постоянная температура тела (37–40 °С). Терморегуляция обеспечивается наличием волосяного покрова, подкожного жира, потовых желез.

Нервная система у млекопитающих развита очень хорошо. Головной мозг относительно размеров тела гораздо больше, чем у пресмыкающихся и птиц. Хорошо развиты мозжечок и большие полушария, покрытые корой. У многих животных (хищные, китообразные, приматы) кора мозга складчатая. У млекопитающих прекрасно развиты органы чувств, особенно хорошо развиты обоняние, слух, зрение. У них появилось наружное ухо, раковина которого усиливает остроту слуха.

Млекопитающие делятся на три подкласса. Представители первого из них – Яйцекладущие (ехидна, утконос) – откладывают яйца. Представители второго подкласса – Сумчатые (кенгуру, сумчатый медведь) – рождают маленьких детенышей после очень короткого срока беременности и донашивают их в специальной сумке, куда открываются млечные железы с двумя сосками. У представителей третьего подкласса – Плацентарных – зародыш развивается в особом органе – матке, и организм зародыша соединен с организмом матери посредством совместного органа – плаценты.

Плацентарные млекопитающие делятся на несколько отрядов.

Отряд Насекомоядные (кроты, ежи, землеройки, выхухоли). Представители имеют непостоянную температуру тела, одинаковые зубы.

Отряд Рукокрылые (летучие мыши, крыланы). Представители хорошо летают с помощью кожистой перепонки между пальцами, боками тела, задними конечностями и хвостом. У них есть киль, как у птиц. Имеют тонкий слух, способны к эхолокации.

Отряд Грызуны (мыши, крысы). Представители в основном растительноядные. У них хорошо развиты резцы.

Отряд Зайцеобразные (зайцы, кролики, пищухи). Передние конечности 5-, задние 4-палые. В верхней челюсти две пары резцов; более крупные – передние, растут постоянно; всегда острый режущий край.

Отряд Хищные (волчьи, кошачьи). Представители питаются животной пищей. У них всегда хорошо развиты клыки. Ключицы отсутствуют.

Отряд Ластоногие (тюлени, моржи, котики). Морские хищники. Представители имеют обтекаемое тело, толстый слой жира. Передние конечности превратились в ласты. Волосяной покров короткий. Ушные проходы и ноздри при нырянии закрываются. Размножаются на суше.

Отряд Сирены (ламантины, дюгони). Передние конечности в виде ластов, задние отсутствуют. Ушных раковин и волосяного покрова нет. Растительноядные.

Отряд Китообразные (киты, кашалоты, дельфины). Живут и размножаются только в воде. Волосяной покров утрачен. Имеют толстый слой жира. Питаются животной пищей. Хорошо развиты легкие.

Отряд Парнокопытные (олени, коровы, козы, кабаны, бегемоты). У представителей четное число пальцев, обычно с копытами. Чаще они опираются на два пальца. Ключиц нет. У жвачных (олени, корова, козы) желудок состоит из четырех отделов; съеденная трава через некоторое время отрыгивается и пережевывается коренными зубами и потом опять проглатывается. У большинства жвачных есть рога. У нежвачных парнокопытных пища проглатывается и переваривается без отрыгивания. Так питаются кабаны, бегемоты.

Отряд Мозоленогие (верблюды, ламы). Иногда включают как подотряд в отряд Парнокопытных. На ступнях подушкообразные, мозолистые утолщения.

Отряд Непарнокопытные (лошади, зебры, ослы, носороги). Представители имеют 1 или 3 пальца на конечностях, обычно с копытами. Лучше всего развит третий палец. Ключиц нет. Желудок один, очень хорошо развит слепой отросток, в котором происходит бактериальное переваривание растительной пищи.

Отряд Хоботные (индийский и африканский слоны). Представители имеют хобот – разросшийся нос, слившийся с верхней губой. Имеют бивни – видоизмененные резцы.

Отряд Приматы (лемуры, обезьяны, люди). Представители имеют пятипалые хватательные конечности. Большой палец может быть противопоставлен остальным четырем: это позволяет надежно захватывать предметы. Вместо когтей у приматов имеются плоские ногти. Глаза сближены и направлены вперед, поэтому хорошо развито бинокулярное зрение, что дает возможность точно определять расстояние до предметов. У приматов хорошо развит мозг, имеющий складчатую кору больших полушарий.

Из перечисления особенностей строения млекопитающих видно, что их различные группы приспособились к жизни в различных средах, освоили самые разнообразные пищевые базы. Все это доказывает то, что млекопитающие – самая высокоорганизованная группа позвоночных животных.

Наиболее высокоорганизованная группа позвоночных животных, эволюционное развитие которой привело к появлению человека.

Для млекопитающих особенно характерны:

1. высокая степень совершенства центральной нервной системы и высшей нервной деятельности;
2. сложная система терморегуляции, поддерживающая температуру тела на уровне 37-38° C;
3. приспособления к живорождению и выкармливанию детенышей молоком матери, что создает благоприятные условия для выживания молодняка.

Размеры млекопитающих колеблются от 2 см (землеройка-крошка) до 30 м и более (синий кит). Кожный покров млекопитающих более толстый и плотный, чем у птиц. У большинства поверхность тела покрыта волосами, играющими огромную роль в терморегуляции. У некоторых волосяной покров отсутствует; его исчезновение связано с приспособлением животных к особым условиям жизни (например, к водной среде). Волосяной покров слагается из огромного числа волос. Отдельный волос представляет собой нитевидное роговое образование, развивающееся из клеток наружных слоев(эпидермиса) кожи. Обычно волосы млекопитающего разделяются на две категории:

• грубые, толстые, длинные — остевые;
• нежные, тонкие, более короткие — пуховые.

Пуховые задерживают теплый воздух, окружающий тело животного, и обусловливают теплозащитные свойства меха. Остевые волосы защищают пуховые волосы и кожу от разных механических повреждений. В коже расположены сальные и потовые железы . Салистые выделения первых смазывают поверхность кожи и волосы, что способствует их большей эластичности и несмачиваемости. Выделение пота из потовых желез охлаждает тело при высоких температурах внешней среды.

Млечные железы, выделяющие молоко , которым самки выкармливают своих детенышей, — характерный признак млекопитающих.

Строение скелета млекопитающих

Мускулатура млекопитающих в связи со сложностью совершаемых движений слагается из большого числа мышц различного назначения.

Головной мозг млекопитающих

Для млекопитающих характерно разделение полости тела мускулистой перегородкой — диафрагмой — на грудную и брюшную части. Диафрагма имеет вид купола, вершиной прилегающего к легким. Она участвует в дыхании.

Пищеварительный тракт млекопитающих

Органы дыхания млекопитающих имеют ряд особенностей. Строение легких альвеолярное; бронхи, подводящие воздух к легким, разветвляются в них, образуя сложную сеть все утон­чающихся веточек — бронхиол. Последние заканчиваются ле­гочными пузырьками — альвеолами. Стенки их очень тонки, и через них легко происходит газообмен.Кровеносная система млекопитающих образует большой и малый круги кровообращения . Сердце четырехкамерное (два предсердия и два желудочка). Сердце пульсирует не столь часто, как у птиц. Температура тела постоянная (37-38° С).

Органами выделения млекопитающих служат парные бобовидные почки, ле­жащие в брюшной полости у позвоночника. От них тянутся трубочки — мочеточники, открывающиеся в мочевой пузырь. Накапливающаяся в нем моча периодически выделяется наружу.

Жизнь и разнообразие млекопитающих

Класс млекопитающих подразделяется на три подкласса:

• яйцекладущие;
• сумчатые;
• плацентарные.

1. Центральная нервная система. Строение и функции спинного мозга и отделов головного мозга

Центральная нервная система включает в себя спинной и головной мозг, развивающиеся у всех позвоночных из нервной трубки. Средняя масса спинного мозга составляет около 300 г, головного – около 1,5 кг. Спинной мозг расположен в позвоночном канале и делится в продольном направлении на 31 однотипно организованный сегмент. На поперечном срезе видно, что в центре спинного мозга расположены тела нейронов, образующие серое вещество. Вокруг серого вещества расположены отростки нервных клеток самого спинного мозга, а также приходящие в спинной мозг аксоны нейронов головного мозга и периферических нервных узлов, которые образуют белое вещество.

Головной мозг (продольный разрез):
1 – центральная борозда; 2 – мозговой свод; 3 – большой мозг; 4 – мозолистое тело; 5 – таламус; 6 – лобная доля; 7 – гипоталамус; 8 – перекрест зрительных нервов; 9 – гипофиз; 10 – средний мозг; 11 – варолиев мост; 12 – продолговатый мозг; 13 – спинной мозг; 14 – четвертый желудочек мозга; 15 – мозжечок; 16 – водопровод мозга; 17 – затылочная доля; 18 – шишковидное тело; 19 – теменно-затылочная борозда; 20 – теменная доля

На поперечном срезе серое вещество похоже на бабочку, и в нем различают передние, задние и боковые рога. В передних рогах расположены двигательные нейроны, по аксонам которых возбуждение достигает мышц конечностей и туловища. В задних рогах расположены тела вставочных нейронов, связывающих отростки чувствительных клеток с телами двигательных нейронов, а также воспринимающие сигналы из головного мозга. В боковых рогах расположены тела нейронов вегетативной нервной системы. От каждого из сегментов спинного мозга отходит пара спинномозговых нервов (всего 31 пара), и каждый сегмент спинного мозга отвечает за определенный участок тела человека.

Спинной мозг выполняет две основные функции: проводящую и рефлекторную. Первая из них заключается в том, что по волокнам белого вещества в головной мозг «поднимается» информация от кожных и мышечных рецепторов; в свою очередь, от центров головного мозга в спинной мозг поступают двигательные команды. Рефлекторная функция спинного мозга обеспечивается тем, что его нейроны управляют движениями скелетных мышц. Кроме того, находящиеся здесь вегетативные центры регулируют деятельность сердечно-сосудистой, дыхательной, пищеварительной и других систем, запуская различные вегетативные рефлексы. Примером простейшего рефлекса спинного мозга является описанный в билете № 20,1 коленный рефлекс.

Головной мозг делится на пять отделов: продолговатый мозг, задний мозг (к нему относят мост и мозжечок), средний мозг, промежуточный мозг и большие полушария мозга. Продолговатый мозг служит естественным продолжением спинного мозга и является древнейшим утолщением переднего конца нервной трубки. В связи с этим в нем лежат центры многих важнейших для жизни рефлексов. Так, в продолговатом мозге находятся дыхательный и сосудодвигательный центры. Последний, постоянно генерируя нервные импульсы, поддерживает оптимальный просвет артериальных сосудов (тонус их стенок). Область продолговатого мозга – место входа и выхода большинства черепно-мозговых нервов, выполняющих различные чувствительные, двигательные и вегетативные функции. В центральной части продолговатого мозга начинается ретикулярная формация – зона, содержащая главные центры сна и бодрствования.

Мост – это анатомическое и функциональное продолжение продолговатого мозга. С ним также связаны некоторые черепно-мозговые нервы. Мост играет важную роль в переключении двигательных сигналов, идущих из коры больших полушарий в мозжечок, который расположен позади продолговатого мозга и моста, под затылочными долями больших полушарий. Состоит мозжечок из червя (центральной части) и полушарий и покрыт снаружи серым веществом, имеющим слоистое строение, – корой. В мозжечок поступает информация от вестибулярной системы, системы мышечной чувствительности и различных двигательных центров (в том числе от больших полушарий). Используя ее, мозжечок регулирует как относительно простые двигательные функции (поддержание мышечного тонуса и равновесия; движения, связанные с перемещениями в пространстве, – ходьба, бег и т.п.), так и двигательное обучение, когда движение из произвольного, управляемого большими полушариями, при многократных повторах переходит в разряд «автоматических», выполняемых без участия или почти без участия сознания.

Верхняя часть среднего мозга состоит из четырех небольших бугорков – четверохолмия. Это зрительные и слуховые центры, реагирующие на появление новых сигналов и управляющие движениями глаз и головы так, чтобы наилучшим образом рассмотреть (расслышать) привлекший внимание объект (т.н. ориентировочный рефлекс). Под четверохолмием расположена область, являющаяся главным центром сна нашего мозга. Еще ниже расположены скопления нейронов, выполняющих двигательные функции (сгибание конечностей, регуляция уровня двигательной активности).

Две важнейшие части промежуточного мозга называются таламус и гипоталамус. Находящийся выше таламус содержит нейроны, анализирующие различные виды ощущений (кожные, слуховые, зрительные и т.д.). Цель такого анализа – пропустить в кору больших полушарий только наиболее значимую информацию, касающуюся стимулов, важных для реализации какой-либо текущей деятельности. Гипоталамус является высшим центром вегетативной регуляции; его передние области – зона парасимпатических влияний, а задние – симпатических. Внутренняя часть гипоталамуса – нейроэндокринный орган (см. также билет № 24,1). Наконец, в гипоталамусе расположено большое количество нейронов, реагирующих на изменение состояния внутренней среды организма. Так, при понижении в крови концентрации глюкозы возбуждается находящийся здесь центр голода. В гипоталамусе находятся центры жажды, терморегуляции, а также центры страха, агрессии, полового поведения и др.

Большие полушария – наиболее массивный отдел мозга, занимающий большую часть полости черепа. Снаружи полушария покрыты серым веществом (корой), внутри находится белое вещество, в глубине которого лежат так называемые подкорковые ядра (базальные ганглии). Белое вещество состоит из трех систем волокон: связывающих полушария с остальными отделами мозга; соединяющих различные структуры одного полушария; соединяющих симметричные отделы правого и левого полушарий. Базальные ганглии включают несколько скоплений (ядер) серого вещества, имеющих обширные связи с таламусом, корой больших полушарий, средним мозгом. Их основные функции связаны с управлением движениями, т.е. наряду с мозжечком базальные ганглии являются крупнейшим подкорковым двигательным центром.

Кора больших полушарий – высший отдел центральной нервной системы, она отвечает за восприятие всей поступающей в мозг информации, управление сложными движениями, мыслительную и речевую деятельность. Кора больших полушарий человека и ряда высших млекопитающих имеет складчатый вид. На ее поверхности выделяют многочисленные извилины, разделенные бороздами, что очень увеличивает ее площадь. Самая заметная борозда – боковая (сильвиева). Она отделяет височную долю коры от теменной и лобной. В глубине боковой борозды лежит островковая доля (не видна на поверхности мозга). Лобная доля отделяется от теменной центральной бороздой. Теменная доля отделяется от затылочной теменно-затылочной бороздой. Кроме того, в коре выделяют лимбическую долю, расположенную на внутренней (срединной) поверхности полушарий.

По своему происхождению кора больших полушарий разделяется на древнюю, старую и новую. Древняя кора включает структуры, связанные с анализом обонятельных раздражителей. Основную часть старой коры составляет гиппокамп, находящийся на внутренней поверхности височной доли. Гиппокамп – структура, тесно связанная с процессами научения и памяти. Остальные области – это новая кора. Ее можно разделить на сенсорные, двигательные и ассоциативные зоны.

К сенсорным зонам относятся поля, в которых заканчиваются аксоны нейронов таламуса, несущие сигналы о различных видах чувствительности. Каждому виду чувствительности соответствуют особые области коры. Зрительная зона находится в затылочной доле, слуховая – в височной, вкусовая и обонятельная – на внутренней поверхности височных долей и в островковой доле. Большую площадь занимает зона кожной и мышечной чувствительности – позади центральной борозды в теменной доле. Двигательная зона расположена в задней части лобной доли сразу перед центральной бороздой – здесь начинается главный двигательный путь, через который реализуются наши произвольные движения. Волокна, идущие от правого и левого полушарий, перекрещиваются при входе в спинной мозг и управляют мышцами левой и правой сторон тела соответственно.

К ассоциативной коре отнесены области, которым нельзя приписать каких-либо преимущественно сенсорных или двигательных функций. У человека они занимают большую часть коры. Эти зоны связывают (ассоциируют) друг с другом сенсорные и двигательные области и одновременно служат местом реализации высших психических функций. Основные ассоциативные области – это теменная (задняя половина теменной доли), лобная (лобная доля за вычетом двигательной зоны) и лимбическая. Если же описывать их назначение, то перечисленные области особенно важны соответственно для речи и высших сенсорных функций и построения целостных образов внешнего мира; высших двигательных функций; выбора и запуска оптимальных вариантов поведения; памяти и эмоциональных реакций.

Именно ассоциативная кора (особенно лобная) – является «верховным главнокомандующим» нашей центральной нервной системы. Деятельность остальных частей мозга в значительной мере направлена на то, чтобы предоставить ассоциативной коре необходимую для работы информацию и выполнить поступающие от нее команды.

2. Членистоногие – высокоорганизованные беспозвоночные животные, их родство с кольчатыми червями. Роль в природе

Тип Членистоногие – самый многочисленный и разнообразный тип царства животных. Происходя от кольчатых червей, представители типа сохраняют многие их признаки, однако у них появляется и большое количество собственных приспособлений, обеспечивающих успешную эволюцию и широкое распространение не только в водной, но и в других средах.

С кольчатыми червями членистоногих сближает прежде всего сегментированное строение тела. Первый и последний сегменты тела конечностей не несут. Между ними находится ряд промежуточных сегментов, каждый с парой конечностей и повторяющимся набором обслуживающих их структур – мышечных, нервных, скелетных. При этом не связанные с конечностями органы (пищеварительные, выделительные, половые) не сегментируются. Конечности членистоногих легко видоизменяются и приспосабливаются для выполнения плавательных и ходильных функций, захвата и измельчения пищи и др.

Для наиболее развитых классов членистоногих характерно то, что их тело покрыто плотной хитиновой кутикулой – наружным скелетом. Кутикула образует кольца, с одной стороны, защищающие тело и конечности, с другой – за счет подвижного соединения отдельных колец обеспечивающие их подвижность. При этом единый кожно-мускульный мешок, характерный для червей, распадается на отдельные мышечные волокна, прикрепленные изнутри к наружному скелету. Рост членистоногих сопровождается периодическим сбрасыванием хитинового покрова – линьками.

Пищеварительная система у членистоногих, как и у червей, сквозная. В ее передней части располагается глотка и в некоторых случаях зоб. Далее следуют желудок и кишечник, стенки которого могут образовывать слепые выросты, богатые пищеварительными железами. Анальное отверстие расположено на последнем сегменте тела.

Членистоногие, как и кольчатые черви, имеют кровеносную систему. Однако она незамкнутая – то есть происходит объединение кровеносных сосудов и полостей тела. Кровь, следовательно, течет не по капиллярам, пронизывающим внутренние органы, а омывает их снаружи. Движение крови обеспечивается сердцем, находящимся на спинной стороне тела и представляющим относительно просто устроенный мышечный мешочек. Кровь вытекает из сердца по артериальным сосудам и поступает в полости тела. Затем она проходит через органы дыхания и возвращается обратно в сердце.

Нервная система членистоногих имеет план строения, сходный с возникшим у кольчатых червей. Ее основными частями являются окологлоточные ганглии и брюшная нервная цепочка. Нервная система достигает высокого уровня развития у самых разных групп членистоногих, обеспечивая работу органов чувств, различные типы движений, сложные инстинктивные реакции.

Три наиболее известных класса членистоногих – это Ракообразные, паукообразные и насекомые. Все сказанное выше справедливо для каждого из них. Вместе с тем, эти классы членистоногих отличаются деталями внешнего строения, устройством дыхательной и выделительной систем, особенностями размножения.

Ракообразные характеризуются наличием двух пар усиков, трех пар челюстей и (у десятиногих раков) ногочелюстей, пяти пар ходильных ног (передние из них часто образуют клешни), плавательных ног. Их тело делится на головогрудь и брюшко.

Паукообразные не имеют усиков. У них одна пара челюстей, ногощупальца и четыре пары ходильных ног; тело делится на головогрудь и брюшко (пауки). На конце брюшка часто находятся паутинные железы, также являющиеся преобразованными конечностями.

У насекомых есть одна пара усиков, две пары челюстей и дополнительные ротовые придатки (губы и щупики), три пары ходильных ног. Тело делится на голову, грудь и брюшко; производными покровов верхней части груди являются две пары крыльев, характерные для большинства насекомых.

Ракообразные являются водными членистоногими. Соответственно, органами их дыхания служат жабры, развивающиеся как выросты конечностей. Они обычно расположены в полости, соединенной с внешней средой и прикрытой хитиновыми пластинками. Например, у речного рака такая полость находится под покровами головогруди, а четыре пары расположенных здесь жабр – выросты верхней части ходильных ног.

У паукообразных сосуществуют две дыхательные системы – легочные мешки и трахеи. Их появление связано с переходом к сухопутному образу жизни. Легочные мешки располагаются у пауков в передней части брюшка и представляют собой соединенные с внешней средой полости, стенки которых образуют многочисленные листовидные складки. Трахеи – это пучки дыхательных трубочек, проходящих по телу паука и открывающихся наружу дыхательным отверстием.

У насекомых имеются только трахеи. Они густо ветвятся, пронизывают все органы и настолько эффективно доставляют к ним кислород, что кровь насекомых теряет способность к его переносу и осуществляет транспорт только питательных веществ.

Выделительная система ракообразных обычно представлена парой находящихся в голове желез (у речного рака – зеленые железы). Эти железы обладают воронкой, сходной с воронкой метанефридиев кольчатых червей. У паукообразных имеются мальпигиевы сосуды – слепозамкнутые выделительные трубочки, впадающие в кишечник. У насекомых сохраняются только мальпигиевы сосуды, позволяющие выводить отходы обмена веществ в очень концентрированном (даже кристаллическом) виде, а значит, максимально снизить потери воды.

Все членистоногие раздельнополые. Они нередко заботятся о кладке своих яиц и даже родившемся потомстве. Ярким примером такой заботы являются пчелы, муравьи, термиты, образующие сложно организованные семьи. При этом из яйца нередко выводится личиночная форма, мало напоминающая взрослое членистоногое. Особенно это характерно для насекомых с полным превращением. Личинки мухи, жука, пилильщика, бабочки имеют червеобразное тело, а нередко – и дополнительные конечности (ложные ножки).

Роль членистоногих в природе чрезвычайно велика. В море, где обитают в основном ракообразные, они образуют огромные массы планктона. Планктонные организмы, представителями которых являются пресноводные циклопы и дафнии, парят в толще воды, питаются одноклеточными водорослями и мелкими органическими частицами и сами служат пищей для рыб, птиц и т.д. Крупные донные ракообразные поедаются рыбами, млекопитающими, головоногими моллюсками. В целом можно сказать, что ракообразные занимают в морских экологических системах множество ниш и, приспособившись к добыче самой разнообразной пищи, являются обычно первичными консументами либо редуцентами.

В целом можно сказать, что, являясь одной из вершин эволюции беспозвоночных, членистоногие наряду с моллюсками успешно освоили самые различные экологические системы моря и суши, причем последние – гораздо успешнее моллюсков. При этом решающую роль сыграли именно те приспособления, которыми членистоногие отличаются от своих предков – кольчатых червей. Разнообразие конечностей позволило им использовать не только различные способы движений, но и добывать самую разнообразную пищу (пример – грызущие, сосущие, лижущие и прочие видоизменения челюстей насекомых). Возникновение же прочного хитинового покрова защитило тело не только от механических воздействий, но и от высыхания. «Ценой» за развитие наружного скелета стала утрата кожного дыхания, что, в свою очередь, вызвало развитие жабр, легочных мешков, трахей.