Зоология

ВВЕДЕНИЕ. ПРЕДМЕТ И ЗАДАЧИ КУРСА. ЦАРСТВО ПРОТИСТЫ.

УРОВЕНЬ ОРГАНИЗАЦИИ САРКОДОВЫХ И ЖГУТИКОНОСЦЕВ

Введение. Общие сведения о зоологии

Зоология есть наука о животном мире. Хотя отдельные ее разделы касаются строения, жизненных функций, поведения и связей организмов как единого целого со средой, все же объектом зоологии оказываются не отдельные животные и даже не отдельные их типы, а все животное царство в целом. Зоология является составной частью биологии, изучающей живую природу.

Живые организмы по своей структуре несравненно сложнее объектов неживой природы, соответственно этому и биология гораздо сложнее физики и химии. Все живые организмы относятся к нескольким царствам. Животное царство – это часть живого мира, характеризующаяся гетеротрофным питанием и подвижностью. В этом главные отличия животных от растений. На первый взгляд различия между растениями и животными настолько очевидны, что не требуют обоснований. Однако, приведенное выше определение животного царства нуждается в дополнениях, главным образом из-за ряда исключений и пограничных случаев. Возьмем, к примеру, питание растений и животных. Первые из них – автотрофы. Они способны синтезировать питательные вещества из простых молекул в процессе фотосинтеза. Животные – гетеротрофы, добывают энергию путем поглощения питательного материала, синтезируемого растениями или другими живыми организмами. Они нуждаются в готовых органических соединениях, поскольку сами синтезировать их не могут. Однако грибы и многие бактерии, относящиеся к другим царствам, также гетеротрофы.

Далее, отнесение живых организмов к царству животных только на основе их подвижности также недостаточно аргументировано. Среди животных немало сидячих, прикрепленных организмов, например, губки, коралловые полипы, морские лилии или ряд моллюсков. С другой стороны, существуют подвижные растения, особенно из одноклеточных (зеленые жгутиконосцы). Не абсолютны и такие признаки, как наличие толстых целлюлозных оболочек в клетках растений и тонкой мембраны в животных клетках, ограниченный определенным периодом рост животных и продолжающийся всю жизнь рост растений и т. д. Среди животных оболочники имеют целлюлозные оболочки клеток, а крокодилы и черепахи растут в течение всей жизни. Поэтому правильнее будет характеризовать животных как организмы, обладающие комплексом следующих признаков. Большинство животных подвижно; их клетки покрыты тонкой мембраной; основные органы расположены внутри тела, имеющего довольно постоянную форму; рост обычно приурочен к определенному периоду развития; они гетеротрофы, а конечные продукты их обмена веществ – углекислый газ, вода и мочевина. Этот комплекс признаков в целом удовлетворительно отвечает на вопрос, что такое животное.

Задачи зоологии весьма разнообразны. С одной стороны, это изучение строения (внешнего и внутреннего) и функционирования животных организмов, их индивидуального развития, географического распространения, с другой – изучение взаимоотношений животных с другими организмами, в том числе с другими животными, выявление зависимости животных от условий среды обитания, изучение исторического развития различных групп и т. д. Так как среди животных немало видов, прямо или косвенно используемых человеком, а также вредителей культурных растений и переносчиков различных заболеваний, зоология интересуется и практическим значением животных, а полученные в результате зоологических исследований данные широко применяются в сельском и лесном хозяйстве, рыбоводстве, медицине и ветеринарии.

Разнообразие животного мира земного шара, разносторонность задач и многообразие методов исследования привели к выделению многих самостоятельных зоологических дисциплин.

Современная биология изучает живое на всех уровнях его организации – от молекулярного до биосферного. При этом мы наблюдаем постепенное усложнение уровней организации; на каждом уровне рождается новое качество, не свойственное предшествующему уровню. В то же время на каждом последующем уровне используются свойства простых компонентов, лежащих в основе более сложных систем.

ПЛАНЫ СТРОЕНИЯ ЖИВОТНЫХ

В настоящее время описано свыше миллиона видов животных. При сравнении представителей разных типов и классов создается впечатление, что они необычайно разнообразны. Тем не менее, различия между животными не бесконечны.

Ученые установили несколько планов сходства, в которые укладывается большое число вариантов. План строения – это общее, характерное для множества групп. Варианты же – это частности, детали, которые первыми бросаются в глаза и нередко маскируют принадлежность животного к определенному типу. Общность планов строения указывает на гомологию – сходство, основанное на родстве организмов.

За немногими исключениями, животные отличаются симметричным строением. Различают два типа симметрии – радиальную, или лучевую, и билатеральную, или двустороннюю. Оба этих типа одновременно встречаются только у беспозвоночных животных. Позвоночные – всегда билатеральны.

В теле радиально-симметричного животного можно различить главную продольную ось, вокруг которой в радиальном (лучевом) порядке расположены органы. Порядок радиальной симметрии зависит от числа повторяющихся органов. Если вокруг этой воображаемой главной оси расположено 5 одинаковых органов, то симметрия называется пятилучевой, если 4 – четырехлучевой и т. д. Вследствие этого через тело животного (его центр) можно провести строго определенное число плоскостей симметрии, которыми тело делится на две половины, зеркально изображающие друг друга.

Радиальная симметрия наблюдается у нескольких групп беспозвоночных (кишечнополостные, иглокожие и др.), которые характеризуются тем, что ведут (или их предковые формы вели) прикрепленный образ жизни. Значит, сидячий образ жизни способствует развитию лучевой симметрии. Биологическое объяснение такого строения заключается в следующем. Сидячие животные одним полюсом (аборальным) прикрепляются к субстрату, другой же полюс (оральный), на котором находится ротовое отверстие, свободен. Этот полюс со всех сторон поставлен в идентичные условия по отношению к факторам окружающей среды. Поэтому различные органы одинаково развиваются на радиально расположенных частях тела, а главная ось соединяет оба полюса.

Билатеральная симметрия тела животного характерна тем, что через это тело можно провести только одну плоскость симметрии, делящую его на две равные (зеркально отражающие друг друга) половины – левую и правую. Двусторонняя симметрия возникла у животных при переходе их планктонных предков к жизни и передвижению на дне. При этом, кроме переднего и заднего концов тела, у них стали различаться спинная (дорзальная) и брюшная (вентральная) стороны. Примерами билатерально-симметричных животных могут служить черви, членистоногие, все хордовые животные, в том числе и человек.

Биологическое объяснение билатеральности заключается в следующем. При переходе к ползающему (на дне) образу жизни две стороны животного – брюшная и спинная – попадают в разные условия по отношению к факторам среды. Один конец тела становится передним и к нему сдвигается ротовое отверстие, а также органы чувств. Это и понятно, поскольку при движении этот конец первым встречает источники раздражения. Главная ось тела проходит от переднего полюса, на котором оказывается рот, до заднего, где расположено анальное отверстие. Боковые части находятся в равном положении. Единственную плоскость симметрии можно провести только «разрезав» животное на левую и правую половины вдоль главной оси тела.

СИСТЕМА  ЖИВОТНОГО  МИРА

Систематика – наука о разнообразии живой материи, занимается классификацией организмов для построения системы, отражающей их родственные, или генеалогические, связи. К. Линней считал, что без систематики биологическая наука превращается в хаос. И действительно, какая бы проблема в биологии ни решалась, всегда необходимы четкая систематическая характеристика избранных для исследования объектов и представление об их историческом происхождении. В современной систематике животных используются не только морфологические особенности, но и физиологические, генетические, биохимические, экологические, географические. Таким образом, систематика, с одной стороны, базируется на достижениях многих биологических дисциплин, а с другой – способствует их развитию.

Основными систематическими категориями в классификации животного мира начиная с XIX в. приняты: тип (Phylum), класс (Classis), отряд (Ordo), семейство (Familia), род (Genus) и вид (Species). В дальнейшем прибавились высшие категории: разделы (Divisio), царства (Regnum). По мере усложнения системы животного мира понадобилось введение дополнительных систематических категорий, с приставкой sub – под и super – над, например: надкласс (Superclassis), подкласс (Subclassis) и т. п.

Выделение самых высших систематических категорий базируется на признаках уровня организации (одноклеточные – многоклеточные; пер-вичнополостные – вторичнонолостные). Характеристика типов животных включает план строения, т. е. особенности симметрии и общей морфологической архитектоники. Большой вклад в учение о морфотипах строения внесли работы русских зоологов В. Н. Беклемишева, А. В. Иванова.

ЦАРСТВО   ПРОТИСТЫ (PROTISTA)

Одноклеточные – это животные на клеточном уровне организации. В подавляющем большинстве они микроскопически малы, число современных видов свыше 30 тыс. Хотя одноклеточные состоят из одной клетки, они обладают всеми функциями организма. В теле их можно найти мембрану, ядро, цитоплазму с органоидами – митохондриями, рибосомами и другими, а также со специальными органеллами. К ним относятся вакуоли, фибриллярные образования и др. Одноклеточным присущ жизненный цикл – совокупность всех стадий развития, которые в существовании каждого вида повторяются с определенной закономерностью. Обычно цикл начинается с зиготы, соответствующей оплодотворенному яйцу многоклеточных. За этой стадией следует однократное или несколько раз повторяющееся деление клетки – бесполое размножение. После этого образуются половые клетки – гаметы, которые, сливаясь попарно, снова дают зиготу, и цикл завершается. В жизненном цикле нередко наблюдается инцистирование – переход к покоящейся стадии.

Одноклеточные обитают во всех средах и имеют всесветное распространение. Среди них много паразитов животных и человека.

Уровень организации саркодовых

Этот тип объединяет амебоидных простейших – саркодовых и жгутиконосцев. Ранее эти группы резко противопоставлялись по органеллам движения. В настоящее время их объединили в один тип в связи с тем, что между саркодовыми и жгутиковыми имеются переходные формы, обладающие сразу двумя типами органелл (Mastigamoeba). Кроме того, нередко наблюдается смена типов органелл в процессе жизненного цикла (гаметы со жгутиками, а взрослые формы – с псевдоподиями). У саркомастигофор может быть одно или несколько одинаковых ядер. Исключение составляют лишь некоторые многоядерные фораминиферы с разными ядрами. Половой процесс – копуляция, но большинство видов размножаются только бесполым путем.

Согласно современной системе, саркомастигофор подразделяют на три подтипа: подтип Саркодовые (Sarcodina), подтип Жгутиковые (Mastigophora), подтип Опалины (Ораlinata). Подтип саркодовых включает одноклеточных с псевдоподиями. Эта группа представляет собой преимущественно свободноживущих одноклеточных с голозойным способом питания, редко среди них встречаются паразиты. Гаметы со жгутиками. У жгутиковых наблюдается наивысшее разнообразие типов питания, органелл движения, типов оболочек и других особенностей. Кроме того, среди жгутиконосцев просматриваются переходные формы между одноклеточными растительными и животными жгутиконосцами.

Подтип опалин с многочисленными мелкими жгутиками представляет собой уклонившуюся группу эндопаразитов, у которых в связи с крупными размерами развились полиэнергидность (много ядер) и многожгутиковость.

Простейшие без постоянной формы тела, так как покрыты лишь мембраной и не имеют уплотненных оболочек, но могут выделять раковину или внутренний скелет. Передвигаются при помощи псевдоподий или за счет циркуляции цитоплазмы. Жгутики могут присутствовать лишь на кратковременной стадии развития (гаметы, агаметы, зооспоры). Для большинства видов известно лишь бесполое размножение: простое деление надвое или множественное. Половой процесс известен для немногих и осуществляется путем копуляции жгутиковых или амебоидных гамет.

Большинство саркодовых – свободноживущие виды, которые обитают в морях, пресных водах, во влажной почве. Редко среди них встречаются паразиты животных и человека.

Классификация саркодовых недостаточно устоялась в протозоологии. Новейшая система саркодовых очень сложная (выделяют около 12 классов) и вызывает пока еще много возражений. Поэтому мы ограничимся обзором важнейших таксономических групп по общепринятой традиционной системе. Среди саркодовых четко выделяются три класса: класс Корнерюжки (Rhizopoda), класс Лучевики (Radiolaria) и класс Солнечники (Heliozoa). Они хорошо различаются по форме псевдоподий, по скелетным образованиям, жизненным циклам и экологическим особенностям.

Псевдоподии саркодовых могут быть листевидными (лобоподии), нитевидными (филоподии), ветвистыми (ризоподии) и лучеподобными с опорными микротрубочками (аксоподии).

Тип Корненожки (Rhizopoda)

Для корненожек характерны пседовподии типа лобоподии или ризоподий, подобных ветвящимся корням растений. Отсюда возникло название класса – корненожки. У многих корненожек имеется скелет в форме раковины, органический или минеральный. Для большинства видов характерно только бесполое размножение, а у некоторых наблюдается чередование полового и бесполого размножения.