Почему появление хорды и позвоночника у животных считается ароморфозом
Тип Хордовые объединяет животных, для которых характерно наличие внутреннего осевого скелета, гибкого упругого тяжа —
хорды (или позвоночного столба). К хордовым, называемым также позвоночными, относитесь и вы — величайшее творение эволюции, человек.
В сравнении с остальными животными, неоспоримым фактом является достижение хордовыми значительного прогресса в эволюционном
плане.
Мы — хордовые (как звучит то!)) достигли невероятно высокого уровня организации, сложнейшего строения, и
находимся в периоде расцвета по отношению к остальным типам. Хордовые заселили все пространства земного шара, освоили
самые разные среды обитания.
В мире описано более 60 тысяч хордовых. Хордовые — двусторонне-симметричные вторичноротые животные, имеющие вторичную
полость тела. Чтобы более подробно вникнуть в эту тему, давайте посмотрим классификацию, ароморфозы и общие черты строения
типа хордовые.
Классификация
В состав типа хордовые входят три подтипа: бесчерепные, оболочники и позвоночные. Позвоночные — единственный подтип, для
которого характерно наличие черепа.
Приступим к изучению ароморфозов хордовых, которые позволили занять такое высокое эволюционное положение.
Ароморфозы хордовых
- Появление хорды
- Трубчатый тип нервной системы
- Жаберные щели в глотке
- Парные конечности
- У амниот (о которых мы в дальнейшем поговорим подробнее) появился ряд важных ароморфозов: специализированные зародышевые
оболочки и плотные яйцевые оболочки (плотные яйцевые оболочки отсутствуют только у класса млекопитающих, за исключением яйцекладущих).
Хорда — гибкий упругий тяж мезодермального происхождения, который у представителей типа хордовые может быть
соединительно-тканным, хрящевым или костным. У позвоночных хорда замещается хрящевой и костной
тканью, носит более привычное для нас название — позвоночник.
Центральная нервная система представлена узкой трубкой с каналом внутри (невроцель). Располагается нервная трубка
на спинной стороне тела, над хордой. У позвоночных нервная трубка развивается в спинной и головной мозг.
Обеспечивают активный газообмен для водных животных, что делает процессы жизнедеятельности более эффективными.
Активное передвижение у большинства животных приводит к появлению парных конечностей: у водных — грудные и брюшные плавники,
у наземных — передние и задние конечности. Отсутствуют парные конечности только у круглоротых (миног и миксин).
Общее строение хордовых традиционно изучается на примере ланцетника, который отлично для этого подходит.
Ланцетник
Ланцетник — примитивное хордовое, относится к подтипу бесчерепные. Основные признаки хордовых сохраняются в течение
всей жизни. Название этому животному дано из-за того, что задний конец его тела напоминает хирургический инструмент —
ланцет. Длина ланцетника в среднем составляет 5-8 см.
Голова у ланцетника не обособлена, тело уплощено с боков. Имеется двусторонняя (билатеральная) симметрия тела.
Суженный спинной плавник постепенно переходит в хвостовой, который имеет ланцетовидную форму.
Обитает в морях, предпочитает донный образ жизни. Покровы тела состоят из двух слоев: верхний — эпидермис
(от греч. epi — над и derma — кожа) и глубокий — дерма (греч. derma — кожа), или кутис. Опорную функцию
выполняет скелет — хорда. Мышечная система представлена сегментами — миомерами.
У ланцетника имеется вторичная и околожаберная полость тела.
Зарывается в песок, питается пассивно, используя в пищу лишь те организмы, которые попали в рот. Ротовая
воронка расположена на переднем конце тела и окружена щупальцами, с помощью которых ланцетник втягивает воду
с органическими частицами и планктоном, которыми и питается.
На нижней поверхности жаберной полости находится особое образование — эндостиль. Эндостиль — углубление, выстланное
мерцательным эпителием и железистыми клетками, которые выделяют слизь. К этой слизи в ходе фильтрации воды приклеиваются
пищевые частицы, которые затем перемещаются в кишечник.
Одновременно вода служит и для дыхания: поступая в глотку, она омывает около 100-120 жаберных щелей,
располагающихся в ней. Здесь кислород из крови поступает в кровеносные сосуды, расположенные на жаберных
перегородках, а углекислый газ удаляется обратно в воду.
Кровеносная система замкнутого типа. Функцию сосуда-сердца выполняет брюшной сосуд, пульсация которого создает ток крови.
Органы выделения — видоизмененные протонефридии, напоминающие по строению протонефридии плоских червей.
Нервная система трубчатая, впереди невроцель (полость нервной трубки) расширяется. Передний конец трубки осуществляет
важную рефлекторную регуляцию животного. Органы чувств примитивны. Имеются органы зрения — глазки Гессе, светочувствительные
органы, расположенные вдоль нервной трубки по бокам невроцели. Осязательные щупальца локализуются вокруг ротового отверстия.
Ланцетники — раздельнополые животные. Половой диморфизм отсутствует, оплодотворение наружное, происходит в воде. Из зиготы
развивается личинка, которая свободно плавает в течение 3 месяцев. Жабры личинки открываются наружу, кожная складка (спинной
плавник) отсутствует. Спустя некоторое время личинка опускается на дно и зарывается в песок, после чего превращается во взрослое
животное.
Изучив строение ланцетника, становится очевидна тесная связь с кольчатыми червями. Поэтому ланцетника с уверенностью можно
назвать формой, занимающей промежуточное эволюционное положение между древними кольчатыми червями и современными позвоночными.
Оболочники (личиночнохордовые)
Оболочники — подтип хордовых. Морские животные. Тело мешкообразной формы, окружено мантией.
По типу питания являются фильтраторами, которые улавливают
органические остатки растений и планктон, взвешенные в воде. Характерно наличие сифонов, через которые вода поступает внутрь
организма и покидает его.
Кровеносная система незамкнутого типа, интересной особенностью является нерегулярность направления, в котором сердце качает кровь:
это направление постоянно меняется.
Круглоротые
Мы с вами уже изучили два подтипа хордовых — бесчерепных и оболочников. Хочу предупредить распространенную ошибку: «бесчерепные» — это подтип хордовых, а беспозвоночные — это совершенно иное понятие, объединяющее всех, кроме хордовых — кишечнополостных, червей,
моллюсков и членистоногих.
Самое время перейти к изучению следующего подтипа хордовых — черепных, или — позвоночных. В состав этого подтипа и входит класс
круглоротые. Известные представители круглоротых: миксины и миноги.
Круглоротые отличаются от рыб многими признаками:
- Отсутствие чешуи
- Отсутствие парных конечностей
- Отсутствие челюстей — поэтому их и относят к бесчелюстным
- Хорда сохраняется на протяжении всей жизни
- Круглый (или овальный) рот, в котором располагаются зубы и всасывающий аппарат
Важной общей чертой с остальными позвоночными (черепными) является наличие у круглоротых черепа, который имеет
довольно своеобразное строение. Он окружает головной мозг только с нижней стороны и с боков (у миксин не развиты боковые
части черепа).
Миксины нападают чаще всего на больных и ослабленных рыб, запутавшихся в сети. Они прогрызают стенку тела и внедряются во
внутреннюю среду, поедая органы, ткани, а затем и мышцы.
Миноги паразитируют на рыбах. Они впиваются своими роговыми зубами в тело жертвы, постепенно выделяя пищеварительные соки,
расщепляют ткани рыбы и питаются ими.
Анамнии и амниоты
Подтип позвоночные делится на две большие группы: анамнии и амниоты.
Анамнии (от греч. άν (an) — отрицание и αμνίον (амнион) — оболочка зародыша) — низшие первичноводные позвоночные животные.
Эта группа животных не имеет зародышевой оболочки — амниона и особого зародышевого органа — аллантоиса.
Анамнии привязаны
к воде, в которой проводят большую часть жизни или начальный этап развития. К анамниям относятся бесчелюстные, различные
группы рыб и земноводные.
Амниоты (от греч. αμνιον (амнион) — оболочка зародыша) — высшие позвоночные животные, для которых на ранних стадиях
характерно образование зародышевых оболочек и особого эмбрионального органа — аллантоиса.
Амниоты отрываются от привычного водоема, обретают независимость, в отличие от анамний.
Удивительно, но теперь этот «водоем» образуется внутри материнского организма: зародыш находится в плодном пузыре (амнионе),
заполненном амниотической жидкостью (околоплодными водами), своеобразном аналоге водоема.
К амниотам (высшим позвоночным) относятся три класса: пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. Несомненно, что человек также
относится к группе амниот.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2020
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение
(в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов
без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования,
обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Согласно теории эволюции, все животные и растения, существующие в современном мире, произошли от тех примитивных организмов, которые населяли Землю миллионы лет назад. Усовершенствование живых существ может происходить за счет различных процессов. Это и идиоадаптация, и дегенерация, и ароморфоз. Идиоадаптация — одно из основных направлений эволюции, благодаря ей организм подстраивается под конкретную среду обитания, при этом кардинально не изменяя свою структуру. Дегенерация предусматривает исчезновение каких-либо органов в процессе эволюции. При этом можно наблюдать образование рудиментов, то есть остатков органов, которые у предков выполняли важные функции. У человека это, например, полулунная складка во внутреннем уголке глаза, копчик и т. д. На таком направлении эволюции, как ароморфоз, в этой статье мы остановимся подробнее.
Что это такое?
Ароморфоз — это усложнение структуры организма в ходе эволюции для повышения его жизнедеятельности. Сюда можно отнести, например, возникновение полового размножения, многоклеточности, теплокровности, двойного оплодотворения у растений и т. д. Благодаря данному процессу, сформировалась столь разнообразная биосфера планеты Земля.
Возникновение жизни и первые ароморфозы
Миллиарды лет назад в океане зародилась жизнь, и первыми организмами на планете были одноклеточные прокариоты. Их клетки обладали примитивной структурой, не имели в своем составе ядра и многих органелл, которые есть у эукариотов. Эра, на протяжении которой существовали эти первые организмы, называется архейской. Она охватывает период от 4 до 2,5 миллиардов лет назад. Во время архейской эры Земля была еще совсем не такой, какой мы видим ее сейчас: в атмосфере еще почти не было кислорода, существовал только один материк, на суше еще не было жизни, газовая оболочка планеты была более плотной, в связи с чем на поверхность попадало мало солнечного света.
На протяжении этой эры уже появлялись первые цианобактерии, подобные одноклеточным водорослям, которые будут населять Землю позже, однако они были еще прокариотами. Но эти организмы были уже не гетеротрофами, как первые бактерии, населявшие планету, а автотрофами, они были способны из солнечной энергии, углекислого газа и воды синтезировать питательные вещества самостоятельно. Можно сказать, что возникновение фотосинтеза — это ароморфоз, который послужил толчком для дальнейшего развития жизни на Земле. Благодаря тому что организмы начали использовать данный процесс для выработки органических веществ, атмосфера стала постепенно обогащаться кислородом.
Возникновение и развитие растений
Можно сказать, что первыми растениями были цианобактерии, сформировавшиеся в архейский период, так как они уже были способны к фотосинтезу. Дальнейшее развитие данного царства подразумевает формирование организмов, которые состояли уже не из одной клетки.
Возникновение многоклеточности — это ароморфоз, который наравне с появлением фотосинтеза входит в список самых важных. Благодаря данному изменению стало возможным развитие живых существ, формирование основных царств, которые существуют и по сей день. Красные и зеленые водоросли были широко распространены на протяжении протерозойской эры, до конца ордовикского периода палеозойской эры они были единственными растениями, обитавшими на Земле.
Выход на сушу первых организмов
В силурском периоде произошел важнейший ароморфоз у растений — это возникновение первых споровых, риниофитов. Данное явление можно считать чрезвычайно значимым, так как эти организмы уже вышли на сушу: они могли обитать как на земле, так и на мелководье.
Также они, по сути, были первыми растениями, тело которых было представлено побегом, а не талломом, как у водорослей. 410 миллионов лет назад риниофиты уже освоили сушу и широко распространились по территории планеты. В этот же период, силурийский, благодаря растениям в атмосфере уже было достаточно кислорода для существования первых наземных животных. Следующий важнейший ароморфоз — это появление у растений семян вместо спор. Так появились голосеменные. Ароморфоз — это и появление цветка и плода, формирование покрытосеменных растений.
Первые ароморфозы животных
Параллельно с развитием растительного царства на месте не стояла и эволюция животного мира. Самый ранний ароморфоз — это появление двух зародышевых листов и радиальной симметрии у многоклеточных животных. Так сформировались кишечнополостные, к которым относятся коралловые полипы, губки, медузы и т. д.
Первые животные на суше
Затем у организмов появился третий зародышевый лист — мезодерма, а также двусторонняя симметрия тела, сформировались мышечные ткани, нервная и выделительная системы. Все это характерные особенности таких типов, как плоские и кольчатые черви, которые стали следующей ступенью эволюции животных. Сначала они обитали в воде, а затем стали первыми животными, вышедшими на сушу.
К дальнейшим ароморфозам можно отнести формирование двухкамерного, трехкамерного, а затем и четырехкамерного сердца, двух кругов кровообращения, возникновение таких органов, как почки. Еще одним крупным ароморфозом считается появление хорды и дальнейшее образование позвоночника и всей опорно-двигательной системы.
Теплокровность — это ароморфоз, который также является одним из важнейших в истории эволюции. Он послужил толчком к дальнейшему развитию на Земле птиц и млекопитающих. Первыми животными, которые обладали теплокровностью, были некоторые динозавры, существовавшие с начала триасового периода мезозойской эры, а также первое птицеподобное животное — археоптерикс. Данное существо уже имело такие изменения, как появление перьев, клюва, свойственных птицам. Дальше произошло формирование шерсти, плаценты у других видов фауны — так появились млекопитающие. Вследствие перечисленных в этой статье ароморфозов возникли все существующие на сегодняшний день типы и классы животных.
Источник
Ароморфоз — это прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов. Ароморфоз — это расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности.
Возникновение ароморфозов в процессе эволюции животных и растений таблица
Справочная таблица содержит возникновение крупнейших аромрфозов в животном и растительном мире в ходе эволюции, характерные для конкретных геологических эр и периодов.
Эра, период | Животный мир (фауна) | Растительный мир (флора) | |
Кайнозойская | Антропоген | Появление человека | |
Мезозойская | Мел | Возникновение цветка и плода (покрытосеменные) | |
Юра Триас | Четырехкамерное сердце, полное разделение артериального и венозного кровотоков, теплокровность (птицы, млекопитающие) | ||
Палеозойская | Пермь | Внутреннее оплодотворение, накопление желтка в яйцеклетке, размножение вне воды, ороговение кожи (пресмыкающиеся) | Образование семени, появление пыльцевой трубки (семенные папоротники, голосеменные) |
Девон | Преобразование плавников в конечности, плавательных (воздушных) пузырей — в легкие, выход на сушу первых позвоночных (стегоцефалы) | Расчленение тела на органы: корень, стебель, лист (высшие споровые) | |
Силур | Расчленение тела на отделы (голова, туловище, хвост), образование у позвоночных челюстей и поясов конечностей (рыбы) | Выход растений на сушу (псилофиты), дифференциация тела на ткани | |
Протерозойская | Двусторонняя симметрия, хорда, вторичная полость тела | ||
Половой процесс, морфологически оформленное ядро (эукариоты), многоклеточность | |||
Архейская | Фотосинтез, аэробное дыхание | ||
На рисунке ниже показаны примеры крупных ароморфозов у животных:
Список крупнейших ароморфозов у животных и растений в ходе эволюции
Ароморфозы у растений | Ароморфозы у животных |
1. Появление автотрофного питания 2. Способность к фотосинтезу 3. Наличие специальных фотосинтетических пигментов 4. Появление органоидов — хроматофоров 5. Половое размножение 6. Появление клеточной стенки из 2х слоев: целлюлозного и пектинового 7. Чередование полового и бесполого поколений 8. Появление тканей 9. Разделение тела на стебель и листообразные пластинки 10. Появление половых органов — мужских (антеридии), женских (архегонии) 11. Появление корня 12. Возникновение оплодотворения, не связанного с водой 13. Возникновение семени 14. Появление шишки — видоизмененного побега 15. Возникновение семенных зачатков 16. Возникновение хвои 17. Возникновение семенных зачатков, из которых после оплодотворения развиваются семена | 1. Многоклеточность 2. Лучевая симметрия 3. Возникновение 2х зародышевых листков (эктодермы, энтодермы) 4. Нервная система — диффузного типа 5. Двусторонняя симметрия 6. Появление 3го зародышевого листка — мезодермы 7. Появление первичной полости тела 8. Появление вторичной полости тела (целом) 9. Дыхательная система — жабры 10. Возникновение нервной системы — окологлоточное нервное кольцо и нервные стволы 11. Расчленение тела на голову, грудь, брюшко 12. Возникновение наружного хитинового скелета 13. Членистые конечности у насекомых 14. Развитие с личиночной стадией (полное, неполное) 15. Возникновение хорды 16. Дыхательная система — легкие развиваются как парные выпячивания задней части глотки 17. Дифференциация мускулатуры |
_______________
Источник информации: Биология: Справочник для старшеклассников и поступающих в вузы/ Т.Л.Богданова —М.: 2012.
Источник