1. В водной среде условия жизни ее обитателей сильно различаются в разных частях водоема. В глубине океанов царит вечный мрак. Здесь огромное давление. В глубоких впадинах оно в тысячу раз больше, чем на поверхности Земли. У дна постоянная низкая температура около -2 С, низкое содержание кислорода. Живут здесь только микроорганизмы
и некоторые животные. В верхних слоях морей и океанов вода пронизана светом, аэрирована, температура ее меняется в течение года, в ней обитают водоросли и идет фотосинтез.
2. Пустынные животные обладают удивительными приспособлениями для экономии влаги. Например, у жуков-чернотелок обнаружен замкнутый цикл в использовании воды. Подлежащие выделению продукты обмена веществ поступают из выделительных органов в кишечник в виде растворов, но в задней части кишки вода отсасывается вновь и используется для нового цикла. Дышат насекомые через трахеи, и в сухом воздухе это грозит большой потерей влаги. У жуков-чернотелок надкрылья срослись в прочную непроницаемую для воды «крышу» над телом, полость под которой насыщена водяными парами. Сюда и открываются дыхальца, поэтому иссушение через трахеи жукам не грозит.
3. Разная плотность водной и воздушной среды определяет предельные скорости передвижения животных. Дельфины плавают со скоростью 45 км/ч, а самые быстроходные среди рыб - тунец и мечрыба - 75
и 90 км/ч. В воздухе же сокол-сапсан в пикирующем полете разгоняется до 290 км/ч, а стрижи летают с обычной скоростью 180 км/ч. Рекордсмен в беге по земле - гепард, его скорость достигает 120 км/ч. Для сравнения: человек в воде плывет со средней скоростью 7 км/ч, а в беге достигает скорости 36 км/ч.
4. Заморы - это массовая гибель водных обитателей от удушья, когда по каким-либо причинам сильно снижается аэрация воды. Летние заморы могут быть в прудах, озерах и даже морях из-за нагревания воды, при котором падает растворимость кислорода. Гибнут в первую очередь рыбы, моллюски и планктонные организмы. Летние заморы часто бывают в Азовском и Балтийском морях. Зимние заморы возникают даже в реках из-за ледового покрова, который мешает проникновению кислорода из воздуха в воду. Обширные заморные явления каждую зиму возникают на реке Оби, в которую стекают бедные кислородом болотные воды.
отсутствует кишечник, очень слабо развиты нервная система и органы чувств. Как вы думаете, почему? 4. Одно из экологических бедствий - кислотные дожди. Они образуются, когда в каплях дождя растворяются промышленные газы, в основном сернистый, в
результате чего выпадают практически растворы серной кислоты. Как это может повлиять
на жизнь в почве? 5. Что общего в приспособлениях к среде у таких разных наземных животных, как белый медведь и верблюд?6. Мелкие планктонные животные имеют очень разнообразные и причудливые формы. Рассмотрите рисунок 16 и решите, что же все-таки общего во внешнем строении этих видов в связи с их образом жизни в воде.
□ Темы ДЛЯ дискуссий. 1 . Влияет ли погода на обиташлей водоемов?2. Во многих районах с интенсивным земледелием в почвах исчезли черви из-за постоянного внесения ядохимикатов. Как вы думаете, отразится ли это на почвенном плодородии, если в землю регулярно вносят высокие дозы минеральных удобрений? 3. В научной фантастике рисуют
картины построения подводных городов для человека. С решением каких основных проблем столкнутся проектировщики таких городов? 4. В воздухе постоянно находятся поднятые
ветром мелкие насекомые, пауки, семена, споры. Почему же на суше нет сидячих животных, которые питались бы, фильтруя через себя воздух? 5. Как лучше называть: «воздушная среда жизни» или «наземно-воздушная среда жизни»? Обоснуйте ответ.
§ 5. Пути воздействия организмов на среду обитания
Живые организмы сильно влияют на среду обитания уже тем, что живут в ней. Они дышат, питаются, выделяют продукты обмена, растут и размножаются, перемещаются в пространстве, проявляют разные формы активности. В результате этого изменяются и газовый состав воздуха, и микроклимат, и почва, и чистота вод, и другие особенности местообитаний. И хотя воздействие каждого отдельного организма на окружающую среду может быть мало, масштабы суммарной активности живых существ огромны. Влияние организмов на среду обитания называют их средообразующей деятельностью.
Влияние растений на климат и водный режим. Фотосинтез - главный источник кислорода в земной атмосфере. Растения создают условия для дыхания миллиардам живых существ, включая людей. Потребности в кислороде лишь одного человека за 70-80 лет жизни составляют несколько десятков тонн. Если представить, что фотосинтез на планете прекратится, весь кислород атмосферы израсходуется всего за
Поглощение и испарение воды наземными растениями влияет на водный режим их местообитаний и на климат в целом. За час выделяется до 2,5 г воды с каждого квадратного дециметра листвы. Это составляет ежечасно многие тонны воды с гектара. Одно только дерево березы испаряет в день до 100 л воды.
Увлажняя воздух, задерживая движение ветра, растительность создает особый микроклимат, смягчающий условия существования многих видов. В лесу колебания температуры в течение года и суток меньше, чем на открытых пространствах. Леса сильно изменяют также условия влажности: снижают уровень грунтовых вод, задерживают осадки, способствуют осаждению росы и тумана, предотвращают эрозию почвы. В них возникает особый световой режим, позволяющий тенелюбивым видам расти под пологом более светолюбивых.
Почвообразующая деятельность живых организмов. Совместная деятельность множества организмов создает почву. Сбрасывая ежегодно листву, растительность образует на поверхности земли слой мертвого органического вещества. Этот слой растительного опада служит источником пищи и средой обитания для огромного количества мелких организмов - бактерий, грибов, животных, которые разрушают и перерабатывают его до неорганических молекул. Освободившиеся минеральные вещества вновь идут на питание растений. Некоторая часть органических веществ превращается в почвенный гумус. Это сложные соединения, которые улучшают структуру почвы, ее влаго- и воздухопроницаемость. Тем самым улучшаются условия для развития корней растений. Таким образом, процесс образования почвы в первую очередь зависит от пищевой активности множества живых существ, использующих
энергию мертвого органического вещества.
Плотина Хатка шахта
Вентиляционная
Средообразующая деятельность бобров
Поднятый
Каждый комочек почвы содержит миллионы клеток различных микроорганизмов. Кроме них, на каждый квадратный метр почвы приходятся сотни тысяч мелких животных, различимых только в микроскоп, и тысячи
Видимых простым глазом. Особенно лажна для жизни почвы деятельность дождевых червей. Их нормальная численность в лесах и на лугах составляет от нескольких десятков до нескольких сотен особей на квадратный метр. Дождевые черви разрыхляют и перемешивают слои почвы, улучшают условия для прорастания корней растений, затягивают вглубь растительные остатки. Выделения из их кишечников представляют прочные органо-минеральные комочки. Большое их количество в почве резко
улучшает ее структуру и повышает плодородие. При высокой численности дождевые черви за год могут образовывать до 120 т таких комочков на 1 га. Таким образом, почва - это среда обитания, созданная деятельностью самих живых организмов.
Деятельность животных может иногда определять особенности ландшафта. Настоящие плотины устраивают бобры (рис. 25). Крупные жи- вотные-норники, такие, как суслики или сурки, обеспечивают мозаичность растительного и почвенного покрова, так как за счет выбросов почвы формируется микрорельеф, перераспределяющий осадки и видовой состав растений (рис. 26).
Влияние водных организмов на качество природных вод. Качество воды в водоемах во многом зависит от фильтрующих животных. Многие из них ведут сидячий образ жизни или «парят» в толще воды, отцеживая из окружающей среды пищевые частицы. Многочисленные пластинчатожаберные моллюски, такие, как устрицы и мидии в морях, а в пресных водах - перловицы, беззубки, дрейссены, ресничками на ротовых лопастях подгоняют воду к ротовому отверстию и сортируют взвесь. При
этом частицы, непригодные в пищу, формируются в комочки и
осаждаются на дно. Мелкие рачки, такие, как дафнии, отцежива-
Обыкновенный
ПРГТПУ1111СЯ
Желтопузик
Перевязка
Роющая деятельность норных животных в степи
Ветвистоусые ранки - фильтраторы пресных водоемов
ют пищевую взвесь густыми щеточками щетинок на своих конечностях. Личинки мошек в ручьях отфильтровывают пищу пучками щетинок на голове, а личинки комаров - щетками на верхней губе. Активно процеживают воду через жаберный аппарат некоторые рыбы, как например толстолобик и китовая акула.
Фильтрационное питание наблюдается у 40 тысяч видов водных животных. В результате этой деятельности происходит биологическоесамоочищение водоемов , и от него зависит качество воды. Одна перловица длиной 5-6 см при температуре 20 С очищает до 16 л воды в сутки. В прудах и озерах, где много мелких рачков, весь объем воды пропускается через их фильтровальный аппарат всего за один день (рис. 27). Один квадратный метр морского мелководья, густо заселенный моллюсками мидиями, за сутки может очистить до 280 м3 воды. Таким образом, чистота и прозрачность природных вод - результат деятельности живых организмов.
Способность организмов изменять среду обитания широко используется в хозяйственной практике. Для улучшения микроклимата, условий увлажнения и защиты полей от иссушающих ветров в степных районах сажают лесополосы, для очистки воздуха в городах и курортных зонах создают парки и сады. На водоочистительных станциях строят специальные емкости, где поддерживается высокая активность мелких фильтраторов. Используя почвообразующую деятельность животных и микроорганизмов, предприятия по переработке органических отходов производят удобрения для внесения в истощенные почвы.
Условия жизни людей на Земле зависят от средообразующей роли миллиардов живых организмов. И состав воздуха, и качество вод, и почвенное плодородие, и микроклимат складываются из их суммарной деятельности.
Пути воздействия организмов на среду обитания - их питание,
дыхание, выделение, рост, размножение и другие формы активности. Суммарные результаты этого воздействия огромны и проявляются в масштабах всей планеты.
Средообразующая
деятельность организмов. Фильтрационное питание. Самоочищение водоемов.
■ Примеры и дополнительная информация
2. Для очистки промышленных и городских сточных вод от органических веществ используют деятельность бактерий и мелких фильтраторов (инфузорий, коловраток и др.). Один из видов очистных сооружений - аэротенки. Это длинные емкости глубиной 5 м и шириной 10 м, через которые протекает сточная жидкость. Со дна аэротенка подается воздух в виде мелких пузырьков, поднимающихся кверху. Ток воздуха создает благоприятные кислородные условия для микроорганизмов и простейших, которые размножаются в огромном количестве. Они очищают воду, образуя хлопья так называемого «активного ила». Из аэротенков вода поступает в отстойники, где «активный ил» оседает на дно, а затем вновь используется для зарядки аэротенка.
3. Зеленые насаждения в городе намного улучшают микроклимат. В городских парках в жаркий день температура на 6-8“ ниже, чем на улицах. Даже возле газонов на 2-3° прохладнее, чем на тротуаре, за счет испарения растениями влаги. Заметно изменяется и состав городского воздуха. Одно дерево выделяет столько кислорода, сколько нужно для дыхания 4 человек. Кроме того, растения поглощают примеси некоторых ядовитых газов и выделяют летучие вещества - фитонциды, которые губительны для бактерий, содержащихся в
воздухе. Один гектар парка из лиственных деревьев задерживает за год до 100 т пыли. В городах с интенсивной промышленностью рекомендуют высаживать особо газоустойчивые деревья и кустарники: различные тополя, тую западную, клен американский, черемуху, бузину красную и др.
4. Подсчитано, что в Волгоградском водохранилище мелкие двустворчатые моллюски дрейссены с апреля по ноябрь отфильтровывают 840 млрд м 3 воды, что в 24 раза превышает полный объем водохранилища. При этом ими осаждается на грунт 29 млн т несъедобной взвеси, в среднем более 8 кг на каждый квадратный метр.
5. Среднее число нор млекопитающих на 1 га составляет в лиственных лесах около 1000, в лесостепи - 7500, в степи - 5000, в пустынях - 1500. Ежегодно норы подновляются или роются на новом месте. Перерытые участки заселяются сорными растениями, которые способны прорастать только на нарушенных местах. Эти растения, которые широко распространены в настоящее время на пахотных почвах, существовали задолго до появления земледелия и обязаны
своим происхождением деятельности роющих животных.
□ Вопросы. 1. Известно, что бобовые растения улучшают условия для последующего
урожая зерновых. Что же меняют они в окружающей среде? 2. Приведите примеры диких животных и растений, для которых человеческая деятельность явно улучшила среду их обитания. 3. Приведите свои примеры преобразования организмами окружающей их среды.4. Загрязнены ли водоемы там, где вы живете? Много ли в них водных обитателей? Есть ли среди них фильтраторы?5. В почву часто вносят ядохимикаты для борьбы с вредителями растений. Как это может отразиться на процессах разложения растительных остатков?6 . Какое влияние оказывают лесополосы вокруг полей на условия произрастания сельскохозяйственных культур?7. Возможности самоочищения водоемов сильно снижаются при сбросе в них теплых промышленных вод. Почему? Почему это явление называют тепловым
загрязнением водоемов?
Q Темы ДЛЯдискуссий. 1. Растения можно выращивать без почвы, на гидропонике, т. е. в растворах питательных веществ, и получать большие урожаи. Значит ли это, что нарушения почвообразующей деятельности живых организмов уже не являются предметом беспокойства для людей?2. Г нус (комары и мошки) в некоторых районах сильно досаждает человеку. Обсудите, что произойдет с окружающей средой, если полностью уничтожить этих насекомых, применив ядохимикаты. 3. Если в природе так много фильтрующих организмов и так велики возможности самоочищения водоемов, то почему же возникла проблема загрязнения вод?4. Правильно ли используют роль зеленых насаждений для улучшения среды в том районе, где вы живете?
§6. Приспособительные формы организмов
ВСПОМНИТЕ
Почва Плотность воды,
Медведка и крот
менитые австралийские кенгуру, и пустынные азиатские тушканчики, и африканские прыгунчики, и многие другие прыгающие млекопитающие - представители различных отрядов, живущие на разных континентах (рис. 28). Они обитают в степях, прериях, саваннах - там, где быстрое передвижение по земле - главное средство спасения от хищников. Длинный хвост служит балансиром при быстрых поворотах, иначе
Текущая страница: 6 (всего у книги 18 страниц) [доступный отрывок для чтения: 12 страниц]
1. Какие характерные особенности имеют животные, относящиеся к типу хордовых?
2. Что отличает ланцетника от беспозвоночных животных?
3. Чем круглоротые отличаются от ланцетника?
4. Чем характеризуются Бесчерепные и Черепные хордовые?
Общая характеристика. К типу хордовых относятся двусторонне-симметричные животные с внутренним скелетом, который представлен прочным осевым стержнем – хордой. Низшие хордовые – ланцетник, минога, миксина имеют хорду в виде упругого эластичного тяжа, расположенного на спинной стороне тела от головного отдела к хвостовому.
Высшие хордовые – рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие (включая человека) имеют хорду в зародышевом состоянии. С ростом и развитием этих организмов она заменяется хрящевым или костным позвоночником. Хорда или позвоночник являются опорой для прикрепления мускулатуры.
Нервная система представлена трубчатым тяжем, лежащим над хордой. У высших хордовых нервная трубка в передней части расширяется и превращается в головной мозг. Пищеварительная система в виде трубки находится под хордой. Наземные хордовые имеют жаберные щели на ранних периодах зародышевого развития. Кровеносная система у хордовых замкнутая. Хордовые преимущественно свободноживущие организмы.
В типе хордовых мы рассмотрим подтип Бесчерепные и подтип Черепные, или Позвоночные.
Подтип Бесчерепные. Класс Ланцетники
Общая характеристика. К подтипу бесчерепных относится только один класс – Ланцетники. Это полупрозрачные, рыбообразные морские животные, длиной от 1 до 8 см (рис. 79). Форма тела напоминает хирургический инструмент ланцет (отсюда их название). К настоящему времени известно около 30 видов ланцетников, обитающих в умеренных и тёплых морях. Они распространены у берегов Атлантического, Индийского и Тихого океанов.
Обычно ланцетники живут на глубине от 10 до 30 м. Они зарываются в песок, выставив наружу переднюю часть тела с ротовым отверстием, окружённым щупальцами.
Рис. 79. Ланцетник
Ланцетники фильтруют воду. Пищей им служит планктон – взвешенные в воде одноклеточные животные и водоросли. Ланцетники беззащитны и имеют много врагов. Потревоженные, они мгновенно покидают убежище, переплывают на другое место и быстро вновь зарываются в грунт. Наиболее активны в ночное время.
Тело ланцетников сжато с боков, заострено с обоих концов, лишено обособленной головы. У них отсутствует череп, головной мозг не сформирован, нет парных плавников. Имеется непарный спинной плавник, который тянется вдоль спины, переходит в хвостовой плавник и заканчивается на брюшке. Снаружи ланцетники покрыты кожей, имеющей большое количество железистых клеток, обильно смачивающих тело слизью. Мышечный слой этого животного расположен по бокам тела и разделён перегородками на 50–80 сегментов. Внутренний скелет состоит из хорды, над ней располагается нервная трубка со светочувствительными клетками. Органы чувств развиты очень слабо. Хорда и нервная трубка покрыты общей оболочкой. Ланцетники – раздельнополые организмы. В ночное время при благоприятных для размножения условиях половозрелые особи вымётывают мелкую икру и сперматозоиды. Оплодотворение икры наружное. Личинки, выходящие из икры, плавают в толще воды в течение 3 месяцев. Половозрелыми становятся на 2–3 году жизни, живут 3–4 года.
Ланцетики служат хорошим кормом для многих водных позвоночных животных. Азиатский ланцетик служит объектом специального промысла. Местные жители Юго-Восточной Азии употребляют ланцетников в пищу в жареном, варёном и сушёном виде. Ежегодно вылавливают до 35 т ланцетников, что соответствует 280 млн особей этих животных.
Подтип Черепные, или Позвоночные
Общая характеристика. Позвоночные – группа животных, имеющая скелет головы, или череп, и позвоночник , состоящий из позвонков. Череп и позвоночник защищают головной и спинной мозг, который образовался из нервной трубки бесчерепных.
У позвоночных усложняются органы чувств. Особенно совершенствуются органы слуха и зрения. Многочисленные группы мышц обеспечивают значительную подвижность животным, осуществляемую в основном при помощи парных конечностей. Есть сердце, которое гонит кровь по замкнутой кровеносной системе. Дыхание водных животных происходит с помощью жабр, а наземных – с помощью настоящих лёгких.
Позвоночных насчитывают около 40–45 тыс. видов. Живут в воде, на суше, часть из них приспособлена к полётам и подземному образу жизни. К подтипу позвоночных, или черепных, относятся классы: Круглоротые, Хрящевые рыбы, Костные рыбы, Земноводные, Пресмыкающиеся, Птицы, Млекопитающие.
Класс Круглоротые
Общая характеристика. Круглоротые – наиболее примитивная группа современных позвоночных. К этому классу относятся миноги и миксины. У них нет костной ткани в скелете и в течение всей жизни сохраняется хорда. Рот круглый, имеет форму присасывательной воронки. Есть роговые зубы и мощный язык (рис. 80). Круглоротые не имеют челюстей и конечностей. По бокам головы находятся недоразвитые глаза, в отличие от всех позвоночных орган обоняния у круглоротых открывается на переднем конце одной ноздрёй (рис. 81). В воде круглоротые передвигаются, совершая червеобразные движения. Голая кожа обильно смачивается слизью. Миноги и миксины живут в морях и пресных водоёмах. К настоящему времени описано около 45 их видов.
Круглоротые предпочитают находиться на дне водоёмов, способны зарываться в грунт, но могут свободно плавать как у поверхности, так и на глубине.
Миксины – морские животные. По форме тела они напоминают больших червей. Миксины охотятся на морских беспозвоночных и рыб. Нападая на рыбу, миксина прогрызает тело жертвы, а затем попадает внутрь. От рыбы остаётся только кожа и скелет.
Рис. 80. Ротовая присоска миноги
Рис. 81. Морская минога (А) и миксина (Б)
Хорда. Череп. Позвоночник. Позвонок. Бесчерепные. Ланцетники. Черепные, или Позвоночные.
Вопросы
1. Каково наиболее существенное отличие ланцетников от беспозвоночных животных?
2. Какие черты приспособленности к жизни в воде имеет ланцетник?
3. Каких ранее изученных животных напоминает по своему облику ланцетник?
4. Можно ли утверждать, что круглоротые – исключительно вредные животные?
5. Обитают ли представители круглоротых в вашей местности?
6. Что общего в питании ланцетника и двустворчатых моллюсков?
Задания
1. Используя различные источники информации, подготовьте сообщение о личинках миног – пескоройках.
2. Докажите, что круглоротые не относятся к беспозвоночным животным.
ПозвоночныеЗнаете ли вы, что…
Ланцетник был впервые описан в XVIII в. Первооткрыватель ланцетника российский учёный П. С. Паллас принял его за моллюска и назвал ланцетовидным слизнем. Лишь спустя 60 лет была выяснена принадлежность ланцетника к хордовым.
1. Каковы отличительные признаки рыб?
2. В чём отличие хрящевых рыб от костных?
Общая характеристика. Рыбы – позвоночные животные, живущие только в воде. Появились рыбы более 400 млн лет назад в пресных водоёмах материков, а затем освоили и морскую солёную воду. Сегодня известно около 20 тыс. видов рыб, которые различаются по форме тела, размерам и массе. Большинство из них имеют хрящевой или костный скелет, хороню развитый головной мозг, плавательный пузырь, жабры, прикрытые жаберными крышками, костную чешую, парные грудные и брюшные плавники.
В зависимости от строения, питания, размножения и образа жизни рыб разделили на 2 класса: Хрящевые и Костные.
Хрящевые рыбы. Большинство из них – постоянные обитатели морской среды, в пресных водах встречаются лишь немногие виды. Современные хрящевые рыбы сохранили в своём строении ряд древних признаков: хрящевой скелет, жаберные щели, поперечное ротовое отверстие на нижней стороне головы и ряд других.
Костные рыбы – самая многочисленная группа рыб, обитающая в морях и океанах, в реках и озёрах, в постоянных и временных водоёмах. Они составляют 96 % от всех современных рыб на Земле. Форма тела разнообразная (рис. 82): вытянутая (щука, судак, треска), кругообразная (скалярия, рыба-луна), торпедообразная (налим, сом, рыба-меч), сплюснутая, листовидная (камбала, палтус), змееобразная (мурена, вьюн, угорь).
Наиболее распространены рыбы из следующих отрядов: сельдеобразные: океаническая сельдь, сельдь иваси; лососеобразные: кета, горбуша, сёмга, омуль, таймень; карпообразные: плотва, язь, карась, линь, лещ, вобла, тарань; щукообразные: обыкновенная щука; окунеобразные: окунь, судак, скумбрия, тунец; тресковые: треска, навага, пикша, налим.
Прекрасная приспособленность костных рыб к различным условиям водной среды, выработанная в процессе длительной эволюции, позволила им заселить разнообразные водоёмы. Некоторые рыбы приспособились жить даже в подземных водах.
Рис. 82. Формы тела рыб
Тело большинства рыб имеет вытянутую форму (рис. 83). Заострённая спереди голова слита с туловищем, которое начинается от свободного края жаберных крышек и заканчивается анальным плавником. Далее следует хвостовой отдел.
Рис. 83. Внешнее строение рыбы
Снаружи кожа рыб покрыта чешуёй. Чешуи своими концами налегают друг на друга, располагаясь черепицеобразно, рядами (рис. 84). Образующийся покров предохраняет рыб от механических повреждений. Чешуи могут быть микроскопическими, например у морского угря. Очень крупные чешуи, величиной с ладонь, имеют усачи, живущие в реках Индии.
В коже рыб располагаются различные железы, например слизеотделительные и ядоотделительные, у некоторых рыб есть светящиеся клетки. Выделяемая слизь способствует уменьшению трения и быстрому движению в воде.
Внутренний скелет костных рыб состоит из костей головы, образующих череп, позвоночника, скелета парных и непарных плавников. Парные плавники – грудные и брюшные – обеспечивают горизонтальное положение рыб, осуществляют повороты, способствуют движению вниз и вверх. Хвостовой, спинной, анальный – непарные плавники. Хвостовой плавник осуществляет поступательное движение, служит рулём при изменении направления.
Рис. 84. Различные формы чешуи рыб
Рис. 85. Внутреннее строение окуня
Пищеварительную систему составляют рот, ротовая полость, глотка, пищевод, желудок, кишечник, пищеварительные железы – печень и поджелудочная, анальное отверстие (рис. 85).
Плавательный пузырь имеют многие костные рыбы. Донные рыбы и рыбы, осуществляющие быстрые вертикальные перемещения в воде, не имеют плавательного пузыря. Пузырь заполнен смесью газов. Увеличение объёма пузыря уменьшает плотность тела и способствует свободному перемещению к поверхности воды. Уменьшение объёма увеличивает плотность тела и облегчает погружение.
Органы дыхания рыб – жабры (см. рис. 157, В). Они расположены с обеих сторон в головной части тела и покрыты жаберными крышками. Жабры осуществляют газообмен между водой и кровеносной системой организма. Процесс дыхания осуществляется благодаря движению воды, омывающей жабры. Нагнетание воды в ротовую полость и выталкивание её наружу осуществляют жаберные крышки и ротовое отверстие. Кровеносная система замкнутая. Состоит из сердца и одного круга кровообращения. Сердце двухкамерное, состоит из предсердия и желудочка и расположено в передней части тела.
Органами выделения рыб служат почки, расположенные под позвоночником в виде лент (см. рис. 167).
Органы размножения рыб – парные яичники у самок и семенники – у самцов. Рыбы раздельнополы. Яичники формируют яйца – икринки, семенники – сперматозоиды. Оплодотворение у большинства костных рыб наружное, в воде. Самки вымётывают икринки, самцы – молоки, содержащие сперматозоиды.
Нервная система примитивна. Отделы головного мозга располагаются линейно и характеризуются малыми размерами (см. рис. 176). Например, у щук головной мозг составляет 1 / 3000 часть от общей массы тела.
Органы чувств представлены органами зрения, слуха, обоняния, осязания. Органы зрения – глаза, располагающиеся по бокам головы и приспособленные к чёткому видению предметов на близком расстоянии.
Орган слуха рыб представлен внутренним ухом – лабиринтом, расположенным в задней части черепа.
Боковая линия рыб – своеобразный орган, воспринимающий направление и скорость течения (см. рис. 177). Она хорошо заметна сбоку и тянется от переднего конца тела до заднего.
Органы обоняния представлены двумя обонятельными, слепо замкнутыми ямками, расположенными на кончике морды. Дно и стенки носовых ямок снабжены нервными окончаниями. Рыбы воспринимают в воде различные запахи.
Органы вкуса рыб располагаются в ротовой полости, в коже и даже в хвосте. Рыбы различают горькое, сладкое, кислое, солёное, а имеющие предротовые усики, например сомы и налимы, распознают вкус пищи, не дотрагиваясь до неё.
Хозяйственное значение рыб для человека велико. Рыба – ценный пищевой продукт, она служит одним из основных источников пищевого белка. Ежегодно вылавливается 70–74 млн т рыб в морях и океанах и около 9 млн т в пресных водоёмах. Рыбий жир – целебный для человека продукт – содержит витамин D. Его получают из печени некоторых рыб, например тресковых. Плавники, плавательный пузырь осетровых служат источником производства клея.
Лабораторная работа № 7
Внешнее строение и передвижение рыб
Оборудование:
демонстрационные аквариумы (2–3 шт.), аквариумные рыбы. Микроскопы, чешуя карпа.
Ход работы:
1. Рассмотрите плавающих рыб в аквариуме.
Отметьте, какова форма тела рыб; равномерно ли окрашено тело рыб; видна ли боковая линия; каково расположение рта; имеется ли чешуя. Обратите внимание на расположение парных и непарных плавников; на характер движения плавников, когда рыба стоит на месте; когда движется (лучше смотреть сверху); на синхронность движения рта и жаберных крышек; существует ли связь между ними; каково отношение особей разных видов к резкому взмаху рукой у стекла, стуку по стеклу; каковы характер и скорость передвижения рыб в момент испуга.
2. Рассмотрите чешую рыбы под микроскопом.
3. Напишите выводы наблюдений о строении и передвижении рыб.
Хрящевые рыбы. Костные рыбы. Чешуя. Плавательный пузырь. Боковая линия.
Вопросы
1. В чём особенность строения всех костных рыб?
2. Чем отличаются костные рыбы по внешнему и внутреннему строению от ранее изученных хордовых животных?
3. Что такое боковая линия?
Задания
2. Составьте памятку для туристов, отдыхающих на побережье морей и океанов, где обитают акулы, мурены и другие опасные рыбы.
3. Наблюдая за поведением рыб в аквариуме, постарайтесь выработать у них условный рефлекс на стук. Отметьте время выработки рефлекса. Пронаблюдайте за его угасанием. Обсудите, каково значение образования и угасания условных рефлексов в жизни рыб.
Знаете ли вы, что…
У хищных рыб, например щуки, судака, окуня, сома, большой рот, снабжённый острыми зубами. Рыбы, питающиеся планктоном, например сельди, имеют рот средней величины без зубов. Сазан, лещ, жерех и ряд других рыб зубов во рту не имеют и разжёвывают пищу глоточными зубами, получившими такое название за своё расположение.
1. В чём сходство и отличие хрящевых рыб и круглоротых?
2. Все ли акулы опасны для людей?
К хрящевым рыбам относятся акулы, скаты и химеры. Скелет у них не костный, а хрящевой. Жаберных крышек нет, а с каждой стороны 5–7 жаберных щелей. Плавательного пузыря нет.
Отряд Акулы. К акулам относят рыб с удлинённой торпедообразной формой тела и длиной от 20 см до 20 м (рис. 86). Например, акула-лилипут из группы колючих, обитающая в Мексиканском заливе, не превышает длины 20 см во взрослом состоянии. Китовая акула, длиной 18–20 м и массой около 10 т, является гигантом среди всех рыб, существующих ныне на нашей планете.
Рис. 86. Акулы
Рис. 87. Строение акулы
Кожа акул шероховатая, покрыта чешуями, многочисленными зубчиками, зубцами. Чешуя имеет вид ромбических пластинок с острым, загнутым вершиной назад шипом. Парные грудные и брюшные плавники расположены горизонтально и обеспечивают движение рыбы вниз или вверх. Верхняя лопасть хвостового плавника, как правило, длиннее нижней. Движение вперёд и повороты осуществляются изгибами хвостового плавника влево или вправо. На голове имеются слаборазвитые глаза, способные видеть предметы только в чёрно-белом изображении. Дышат акулы с помощью жабр. Их жаберные дуги усеяны жаберными лепестками с обильно разветвлённой кровеносной системой (рис. 87).
Сельдевые акулы – довольно крупные рыбы, имеют равнолопастной хвостовой плавник, за исключением морской лисицы, и являются живородящими. Распространены они в Атлантическом и Тихом океанах, в их умеренных и субтропических водах.
Среди акул немало опасных для человека. Имея великолепное обоняние и систему улавливания малейших колебаний воды, акулы быстро появляются там, где плавают люди или есть запах крови. Акулы некоторых видов могут нападать на людей. Наиболее опасными являются акулы тигровая, тупорылая, молот, жако и большая белая (рис. 86, 88).
Рис. 88. Акула-молот
Акулы живут в морях и океанах, а также в южноамериканских реках Атлантического побережья.
Отряд Скаты. Это относительно крупные рыбы, некоторые из них достигают ширины 6–7 м и массы 2,5 т (рис. 89). Самый маленький из них, например скат двукрылый, обитает в Жёлтом море и бывает шириной 10–15 см. Самый крупный представитель отряда – манта, имеющая массу около 2,5 т и относящаяся к семейству широких дьяволов. Представители большинства видов ведут придонный образ жизни, освоили как мелководья вблизи берегов, так и значительные глубины (до 2700 м). Крупные скаты, например манты, живут в толще воды.
Приспособления к донному существованию отразились на общем строении тела скатов. Тело их плоское, сплющенное в спинно-брюшном направлении, ромбовидное – со сросшимися, расширенными по бокам грудными плавниками. Хвостовой плавник имеет вид вытянутого тонкого хлыста. У донных рыб глаза располагаются на верхней стороне головы. Поперечный рот и пять пар жаберных щелей находятся на брюшной стороне. Кожа некоторых скатов гладкая, но у многих из них развиты чешуя и шипы, схожие с акульими. Чешуи у скатов называют кожными зубами. Кожа, не имеющая чешуй и шипов, защищена слизью, вырабатываемой кожными железистыми клетками.
Рис. 89. Скаты
Рис. 90. Химера европейская
Отряд Химерообразные. К данному отряду относится малочисленная, своеобразная, преимущественно глубоководная группа малоподвижных хрящевых рыб (рис. 90). Их тело имеет мощный передний отдел, постепенно переходящий в тонкий задний хвостовой плавник, который заканчивается нитевидным придатком. Длина тела в пределах 60 см – 2 м. Кожа голая. Известно около 30 видов химерообразных. Обитают они в морях Индийского, Атлантического и Тихого океанов.
Наиболее известный вид – химера европейская, или морская кошка, встречающаяся в Баренцевом море на глубине свыше 1000 м. В умеренно спокойных зонах Тихого и Атлантического океанов живут носатые химеры. Химерообразные промыслового значения не имеют: их мясо считается несъедобным. Жир, извлечённый из огромной печени, находит применение в медицине, а в некоторых отраслях промышленности используется как смазочный материал.
Хрящевые рыбы: акулы, скаты.
Вопросы
1. Почему акул и скатов считают наиболее примитивными рыбами?
2. Каково значение акул и скатов в природе и жизни человека?
Задания
Докажите, что акулы и скаты – родственники ланцетников. Что их объединяет?
Знаете ли вы, что…
Семейство серых акул распространено в тёплых водах. Среди них суповая акула считается промысловой. Её плавники используются для приготовления деликатесного супа.
Акулье мясо употребляют в пищу, но особенно ценится печень и плавники. Печень некоторых видов содержит до 60–75 % жира и много витаминов. Прекрасные изделия делают из шагрени – специально выделанной акульей кожи.
У скатов некоторых видов есть электрические органы. Разряд длится 0,03 с, но редко бывает один, обычно их от 12 до 100 подряд с напряжением до 220 В. Электрические скаты малоподвижны и обычно лежат на дне, зарывшись в ил.
Оружием скатов других видов являются иглы или шипы на хвосте. Они часто ядовиты, вызывают мышечные судороги у жертвы и падение кровяного давления.
Класс головохордовые
Сравнительная характеристика беспозвоночных и позвоночных животных
| Признаки | Беспозвоночные | Позвоночные | |
| Скелет | Наружный | Внутренний: хорда, костный или хрящевой | |
| Нервная система | Узлового типа. Нервные стволы | Спинной мозг в виде трубки. Головной мозг состоит из пяти отделов. | |
| Органы дыхания | Местоположение | Грудь, брюшко | Голова. Грудь |
| Формы | Поверхность тела, дыхательные трубки, трахеи, жабры, легкие | Выросты кишечника: плавательный пузырь (у древних позвоночных), легкие, жабры, кожа | |
| Строение и положение сердца | Однокамерное или многокамерное, на спинной стороне тела | 2-, 3-, 4-камерное, на брюшной стороне тела | |
| Кровеносная система | Незамкнутая (кроме кольчатых червей) | Замкнутая | |
| Расположение органов чувств | Различные части тела | Голова | |
| Хватательный аппарат | Конечности | Челюсти; у некоторых- конечности |
Признаки сходства позвоночных с беспозвоночными
1. Сходство ранних этапов эмбрионального развития – зигота, бластула, гаструла (следующая стадия носит специальное название – нейрула и характерна для только для хордовых).
2. Развитие первичной, затем вторичной полости тела в процессе онтогенеза.
3. Развитие первичного, затем вторичного рта.
4. Метамерное (членистое) разделение тела, проявляющееся в строении позвоночника, грудной клетки, межреберных мышц, спинно-мозговых нервов, межреберных лимфатических и кровеносных сосудов.
5. Двухсторонняя симметрия.
6. Общий план строения пищеварительной системы.
ТИП ХОРДОВЫЕ
Тип хордовые объединяет более 40 тыс. видов животных, разнообразных по внешнему виду, образу жизни и условиям обитания. Хордовые живут на поверхности суши, в толще почвы, в воде и летают в воздухе. Несмотря на многообразие видов, они имеют в строении ряд общих черт:
- У хордовых имеется осевой скелет. Первоначально он возникает в виде спинной струны, или хорды, которая представляет собой нечленистый тяж. Хорда сохраняется пожизненно только у низших хордовых, а у высших замещается позвоночным столбом.
- Над осевым скелетом располагается полая трубка центральной нервной системы, почти у всех хордовых передний отдел нервной трубки, разрастаясь, образует головной мозг.
- Передний, или глоточный, отдел пищеварительной трубки сообщается с внешней средой двумя рядами отверстий, получивших название жаберный щелей, они пожизненно сохраняются только у водных низших хордовых, а у остальных бывают в эмбриональном состоянии.
- Кроме этого, хордовые имеют вторичных рот. Он образуется на конце, противоположном его первоначальному положению. На месте зарастающего рта появляется анальное отверстие.
- Хордовым свойственны вторичная полость тела и его двухсторонняя симметрия.
Хордовых подразделяют на две группы: низшие и высшие хордовые. Низшие хордовые – ланцетник, минога, миксина имеют хорду в виде упругого эластичного тяжа, расположенного на спинной стороне тела от головного отдела к хвостовому. Высшие хордовые – рыбы, земноводные, пресмыкающиеся, птицы, млекопитающие (включая человека) имеют хорду в зародышевом состоянии. С ростом и развитием этих организмов она заменяется хрящевым или костным позвоночником. Хорда или позвоночник являются опорой для прикрепления мускулатуры. Нервная система представлена трубчатым тяжем, лежащим над хордой. У высших нервная трубка в передней части расширяется и превращается в головной мозг. Пищеварительная система в виде трубки находится под хордой. Наземные хордовые имеют жаберные щели на ранних периодах зародышевого развития. Кровеносная система замкнутая. Хордовые преимущественно свободноживущие организмы.
Тип хордовых подразделяется на несколько подтипов. Из них будут рассмотрены только 2: подтип Бесчерепные и подтип Позвоночные , или Черепные .
Подтип бесчерепных объединяет небольшую группу примитивных морских бентосных хордовых животных.
У бесчерепных нет черепной коробки, нервная трубка не дифференцирована на спинной и головной мозг; органы чувств развиты слабо; кровеносная система замкнутая, но сердца нет; скелет представлен хордой; хорду и лежащую над ней нервную трубку окружает соединительно-тканная оболочка; парных конечностей нет.
Подтип позвоночных объединяет абсолютное большинство видов хордовых, стоящих на более высоком уровне организации, чем бесчерепные. Предки позвоночных, в отличие от малоподвижных и пассивно питающихся бесчерепных, перешли к активному поиску пищи и связанному с этим передвижению. Это привело к развитию жизненно важных систем органов, укреплению мускулатуры и осевого скелета, возникновению черепа, совершенствованию нервной системы, усложнению органов чувств, усилению кровообращения, образованию сердца и т.д.
У современных позвоночных покровы представлены кожей, состоящей из двух слоев: наружнего эпидермиса и внутреннего кутиса, или дермы. В толще кожи располагаются различные железы, а на ее поверхности формируются разнообразные придатки: чешуя, щитки, перья, волосы.
Под кожей располагается мускулатура. У водных позвоночных она состоит из продольных лент, разделенных тонкими перегородками на ряд сегментов, а у наземных форм дифференцируется на ряд сегментов, а у наземных форм дифференцируется на множество самостоятельных мышц.
Скелет позвоночных подразделяется на осевой и висцеральный и скелет конечностей с их поясами. Осевой скелет включает в себя позвоночный столб и мозговой череп. Позвоночный столб состоит из позвонков, несущих верхние дуги и образующих спинномозговой канал, в котором располагается спинной мозг. Мозговой череп образован рядом костей. Он возникает в связи с развитием головного мозга и органов чувств как защитное их образование. Висцеральный скелет – это скелет переднего отдела пищеварительного тракта. У большинства форм он представлен челюстным аппаратом, который образован специализированными костями. Конечности позвоночных бывают непарные и парные. Непарные – спинной, хвостовой и анальный плавники водных обитателей – состоят из хрящевых и косных лучей, не связанных с другими частями скелета. В парных конечностях выделяют скелет поясов конечностей и свободные конечности. Пояса конечностей располагаются внутри тела животного и состоят из трех пар костей, соединенных с позвоночным столбом. Пояс передних конечностей наземных обитателей образован лопатками, ключицами и коракоидами, а задних – подвздошными, лобковыми и седалищными костями. У рыб строение поясов конечностей проще. Они состоят из нескольких свободно лежащих в толще мускулатуры хрящевых или костных образований, к которым прикрепляются скелеты плавников. Скелет свободных конечностей других позвоночных представлен либо плавниками, либо пятипалыми конечностями. Плавники состоят из нескольких рядов хрящей или косточек, которые свободно перемещаются относительно пояса как единый рычаг. Передняя пятипалая конечность образована плечевой костью, двумя костями предплечья (локтевой и лучевой), рядом костей запясья, пястья и фаланг пальцев. В состав задней пятипалой конечности входят бедренная кость, две кости голени (большая и малая берцовые), кости предплюсны, плюсны и фаланг пальцев.
Пищеварительная система представлена в основе трубкой, которая обычно подразделяется на ротовую полость (рот), глотку, пищевод, желудок и кишечник, заканчивающийся анальным отверстием. Имеются также пищеварительные железы, например печень и поджелудочная железа.
Органы дыхания бывают двух типов: жабры и легкие. Жабры представляют собой пластинчатые или лепестковидные выросты глотки, в которых густо разветвлена сеть кровеносных сосудов. Легкие, как и жабры, формируются из парных выростов брюшной стенки глотки, пронизанных сетью кровеносных сосудов. У некоторых позвоночных существенное значение имеет кожное дыхание.
Кровеносная система позвоночных замкнутая. В нее входят сердце, приводящее кровь в движение; артериальные сосуды, несущие кровь к сердцу; капилляры, соединяющие окончания разветвлений артерий и вен. Сердце представляет собой толстостенный мускулистый мешок, подразделенный на несколько отделов, или камер. Основными из них будут предсердие и желудочек.
Нервная система подразделяется на центральную нервную систему, представленную головным и спинным мозгом; периферическую нервную систему, состоящую из нервов, отходящих от головного и спинного мозга; симпатическую нервную систему, образованную нервными узлами, лежащими около позвоночного столба и связанными продольными тяжами. Головной мозг состоит из ряда отделов: переднего мозга, подразделяющегося на правую и левую половину, промежуточного, среднего и продолговатого мозга, а также мозжечка. Мозжечок является центром координации движений.
Органы чувств позвоночных, например зрения, слуха, осязания, обоняния у представителей разных классов развиты неодинаково. Обычно ряд из них достигает высокого уровня совершенства в строении и выполняемой функции.
Органы выделения позвоночных представлены парными почками. Их строение у представителей различных классов неодинаково.
Позвоночные в основном раздельнополые животные. Лишь немногие виды низших позвоночных гермафродиты.
Половые железы позвоночных, как правило, парные. Первоначально они не имели выводковых протоков и половые продукты выпадали через разрывы стенок половых органов в полость тела, откуда через специальные поры выводились наружу. Впоследствии возникли половые пути, которые в той или иной мере связаня с протоками выделительных органов.
В зависимости от особенностей размножения, строения и развития эмбрионов позвоночных делят на две естественные группы. К первой группе относятся рыбы и земноводные. Оплодотворение у них наружное, личинка обязательно развивается в воде и не имеет зародышевых оболочек. Вторая группа – пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. Оплодотворение у этих животных происходит в половых путях самки. Вокруг развивающегося эмбриона образуется зародышевая оболочка – амнион. Между амнионом и зародышем находится околоплодная жидкость. Задний отдел кишечника эмбриона образует тонкостенный мешкообразный вырост – аллантоис. Он выполняет две функции: дыхания и накопления мочевых выделений зародыша. Снаружи эмбрион окружен еще и третьей зародышевой оболочкой – серозной.
Высокая степень организации позвоночных обеспечила им усложнение поведения, проникновение во все жизненные среды и широкое распространение. Подтип позвоночных объединяет несколько надклассов и классов. Основные из них, имеющие большое значение в природе и жизни человека, будут рассмотрены ниже.
| Тип хордовые двухсторонне-симметричные животные, внутренний скелет – хорда; пищеварительная и нервная системы представлены трубками | ||||||
| Низшие (подтип Бесчерепные) | Высшие (подтип Черепные или Позвоночные) | |||||
| - хорда сохраняется всю жизнь; - нервная трубка находится над хордой; - головной мозг отсутствует, поэтому черепа нет; - жабры всю жизнь (жаберные щели); - пищеварительная система слабо дифференцирована | - позвоночник (хорда только в эмбриональном состоянии); - нервная трубка, передний конец которой утолщается и превращается в головной мозг от которого отходит спинной мозг; - для защиты головного мозга формируется черепная коробка; - у водных форм жаберные щели или жабры, у остальных только в эмбриональном состоянии; - пищеварительная система дифференцирована | |||||
| Класс головохордовые (Представитель: ланцетник) | Надкласс Рыбы | Класс Земноводные | Класс Пресмыкающиеся | Класс Птицы | Класс Млекопитающие | |
| Класс хрящевые рыбы | Класс костные рыбы | |||||
Подтип Бесчерепные
Класс головохордовые
ЛАНЦЕТНИК
Это полупрозрачные, рыбообразные морские животные, 1-8 см длиной. Форма тела напоминает хирургический инструмент (ланцет), сплюснуто с боков, обособленной головы нет, но различают головной (передний) и хвостовой (задний ). В настоящее время известно около 30 видов ланцетников, обитающих в умеренных и теплых морях на глубине 10-30 метров. Они зарываются в песок, выставив наружу переднюю часть тела с ротовым отверстием , окруженным щупальцами . Ланцетники фильтруют воду.
Пища ланцетников – планктон. Активны в основном в ночное время. Ланцетник отличает свет от темноты, хотя у него нет настоящих глаз. Свет воспринимается скоплением светочувствительных клеток . Кроме этого на теле ланцетника находятся осязательные клетки . Органа слуха и осязания у ланцетника нет. На спинной стороне имеется складка кожи, образующая спиной плавник , переходящий в хвостовой. Вдоль нижнего края хвоста располагается подхвостовой плавник . Тело сегментировано . Вдоль оси тела проходит хорда (тяж в плотной оболочке). По бокам передней части туловища расположены жаберные щели .
Мускулатура – две ленты по бокам туловища, движения зигзагообразные. Покровы тела ланцетника – однослойный эпидермис, под ним тонкий слой соединительной ткани. Полость тела вторичная.
Пищеварительная система включает рот, ротовую полость, глотку, среднюю кишку , куда впадает проток печени и заднюю кишку, анальное отверстие . Желудка нет. Питается беспозвоночными, которые попадают в рот с током воды. Ланцетник – биофильтрат.
Дыхательная система: жабры в виде длинных косых щелей на стенке глотки. Жабры защищены околожаберной полостью , которая имеет отверстие на брюшной стороне. Вода поступает в ротовое и выходит в околожаберное отверстие.
Кровеносная система замкнутая. Представлена спинным и брюшным сосудами и капиллярами . Сердца нет, его роль выполняет брюшной сосуд, по которому кровь движется к жабрам. Кровь бесцветная, гемоглобина нет. Кровь разносит по организму питательные вещества и газы (О 2 , СО 2).
Выделительная система представлена выделительными трубками (метанефридиями) , расположенными по сегментам. Одним концом каждая трубка, открывается в полость тела, другим – в околожаберную полость. С кровеносной системой связана слабо.
Нервная система представлена в виде нервной трубки, расположенной на спинной стороне тела над хордой. Внутри трубки проходит канал. В каждом сегменте тела от трубки отходит пара нервов.
Органы чувств очень примитивны. Вдоль нервной трубки расположены светочувствительные клетки , в поверхностном слое кожи расположены нервные клетки, воспринимающие химические раздражения . Вкус и запах улавливают осязательные клетки по всему телу.
Ланцетник – раздельнополое животное. У самок яичники, у самцов семенники, расположенные по сегментам (25 пар). Половые клетки выходят через околожаберную полость в воду, оплодотворение наружное.
Развитие происходит в воде. Из зиготы развивается бластула, затем гаструла, после чего из яйца выходит личинка и развивается около трех месяцев. Активно питается беспозвоночными животными – зоопланктоном. После чего опускается на дно и во взрослом состоянии ведет довольно пассивный образ жизни, зарываясь в грунт.
Организм ланцетника содержит до 80% белка и 2 % жира, имеет промысловое значение (до 35 т ежегодно).
Ланцетник – переходная форма от беспозвоночных к позвоночным. 
1-рот со щупальцами, 2 – глотка с жаберными щелями, 3-печень, 4- кишка, 5 - анальное отверстие, 6- мышцы, 7 – хорда, 8 – нервная трубка.
Тип хордовые
