Глава 8 Наши родственники. Похожие на нас и не очень (тип хордовые)

Глава 8

Наши родственники. Похожие на нас и не очень (тип хордовые)

Хордовые возникли позже, чем другие типы царства Животные. Однако и их возраст начитывает не одну сотню миллионов лет. К этому типу относятся самые крупные животные моря и суши – киты и слоны, гигантские вымершие пресмыкающиеся динозавры, крошечные, размером со шмеля, колибри и огромные вымершие страусы, впрочем, как и вообще все птицы. Рыбы и земноводные – тоже хордовые. Тип Хордовые – самая совершенная конструкторская разработка Природы. Этот тип приспособлен к условиям моря и суши, пресных водоемов и даже к полету в воздухе. Только что перечисленные нами животные относятся к самому главному подтипу Хордовых – Позвоночные. К нему относится и человек вместе с другими представителями класса Млекопитающие. Этот класс имеет еще и другое название – Звери. Кроме позвоночных к типу Хордовые принадлежат еще два подтипа: Оболочники и Бесчерепные.

Головной мозг позвоночных: А – костной рыбы, Б – амфибии, В – рептилии, Г – птицы, Д – зверя

Остановимся на основных признаках типа Хордовые.

Во-первых, все они имеют хорду (по ней тип и получил свое название). Она называется еще спинной струной и действительно напоминает хрящевую струну, тянущуюся вдоль всего тела. По хорде можно провести ось двусторонней симметрии, которая присуща большинству представителей типа Хордовые. Хорда может сохраняться всю жизнь или со временем заменяться на хрящевой или костный осевой скелет. Осевой скелет является основным конструкторским элементом, который поддерживает тело. Он состоит из позвонков и ребер. Когда Природа создает «конструкторские схемы» для выхода на сушу, к позвонкам и ребрам она добавляет еще грудину. У наиболее совершенных хордовых осевой, да и вообще весь скелет взрослых организмов костный. Этого требуют большие нагрузки, которые может выдержать только крепкий конструктивный материал. А нагрузки на скелет у хордовых бывают очень большими. Представьте себе хотя бы нагрузку на кости ног того же гигантского динозавра диплодока. По подсчетам ученых, его вес достигал 60 т.

Над хордой находится центральная нервная система трубчатого строения, из которой возникает спинной мозг. Из передней части нервной трубки со временем возникает головной мозг.

Под хордой расположена пищеварительная трубка (кишечник). А под пищеварительной трубкой содержится центральный орган кровообращения – сердце.

Многим органам присуще разделение на сегменты. Это разделение бывает более или менее отчетливым. Некоторые ученые считают, что разделение на сегменты является свидетельством происхождения хордовых от предков кольчатых червей или членистоногих. Однако окончательно вопрос о происхождении хордовых не выяснен.

Такова общая схема строения хордовых. Она оказалась очень удачной – иногда усложняя ее, меняя отдельные элементы, Природа создала разнообразных хордовых, завладевших морем, сушей, пресными водами и даже воздушным пространством.

Далее мы расскажем вам о самых простых вариантах этой схемы – подтипе Бесчерепные (черепа у них действительно еще нет, потому что нет головного мозга, нуждающегося в такой «броне»).

Затем речь пойдет о различных этапах ее усложнения – классах подтипа Позвоночные:

Бесчелюстные — есть такие животные: уже с черепом, но еще без челюстей. К ним относятся два класса: один вымер, а представители другого занимают скромное место в животном мире нашей планеты, однако некоторые имеют даже хозяйственное, промышленное значение (рыбаки считают их рыбами, ученые выделяют в отдельный класс Круглоротые).

Рыбы – у них уже есть челюсти, а у некоторых, как у акулы, например, – еще и какие челюсти; однако не только челюсти – много интересного создала Природа на этом этапе.

Земноводные — эти животные уже имеют четыре ноги, вышли на сушу, но не очень удалились от воды.

Пресмыкающиеся (рептилии) – они окончательно вышли на сушу, некоторые даже научились летать.

Птицы — наиболее удачная и многообразная конструкция для полета.

Млекопитающие (звери) – универсальная конструкция для активных действий в любых условиях. Некоторые из млекопитающих даже понемногу осваивают космическое пространство за пределами Земли. Угадайте, кто это?

И наконец, оригинальные, хоть и сравнительно простые варианты. Однако, возможно, не простые, а упрощенные для лучшего существования в определенных условиях. Это подтип Оболочники. Но это уже совершенно отдельный случай. Поэтому мы расскажем о нем не там, где речь идет о всех хордовых, а в отдельном разделе, называемом «Эскизные разработки конструктора Природы».

«Живые схемы» типа Хордовые (подтип Бесчерепные)

Современные представители подтипа Бесчерепные – это небольшие рыбообразные животные. Подтип включает около 30 видов. Это совсем небольшое количество не только для подтипа, но даже для класса в составе типа. (Приведем примеры для сравнения: класс Рыб объединяет 20 000 видов, класс Земноводные считается бедным по своему видовому составу – около 4000 видов, класс Насекомые типа Членистоногие в этом чемпион – он объединяет более миллиона видов.) И все равно этот подтип играет важную роль в системе типа Хордовые. Представителя этого подтипа – ланцетника — всегда упоминают, когда речь идет об общих чертах всего типа Хордовые. Потому что ланцетник вполне обоснованно называют «живой схемой» типа Хордовые.

Ланцетники (вверху) и схема строения их тела (внизу). Эта схема может служить обобщенной схемой строения всех хордовых

Ланцетник – неприметное животное, что-то вроде небольшой рыбки. Образ жизни у него не очень рыбий – зарывшись в песок на мелководье, он выставляет наружу переднюю часть тела с венчиком щупалец у рта и вылавливает из воды мелкие организмы. Однако некоторые рыбы тоже ведут малоподвижный образ жизни на дне, а ланцетник иногда плавает в воде, меняя одну песчаную норку на другую.

Тело ланцетника небольшое (до 7 см), узкое, удлиненное и немного сплющенное с боков. Голова у него не обособлена от тела. Из органов чувств на переднем конце тела имеется только обонятельная ямка. Ланцетник имеет непарный плавник. На спине он идет вдоль всего тела, до головной части. С брюшной стороны плавник присутствует только на задней части тела. По бокам живота также имеются парные кожные складки. Обратите внимание на эту деталь! Ученые считают, что из этих складок возникли конечности позвоночных, в частности человеческая рука. А рука, вспомним, «помощник и учитель мозга».

Мышцы ланцетника разделены на сегменты. Сегменты имеют форму углов, вершины которых направлены к передней части тела.

Хорда у него сохраняется всю жизнь в виде хрящевого стержня вдоль оси тела. Подобные этому стержни образуют скелет непарного плавника (вспомните, в плавниках рыб имеются лучи, иногда в виде шипов). Центральная нервная система имеет вид трубки, тянущейся вдоль хорды, немного над ней, с незначительным расширением в передней части. Поэтому и мозг практически неразвит. Конечно, нет четкого разделения на спинной и головной мозг, нет и специальной защиты для мозга – черепа (отсюда и название подтипа). Жизнь ланцетника очень проста. Поэтому едва обозначенный мозг дальнейшего развития не получил. Не нужен ланцетнику «главнокомандующий». Не нужна и очень подробная информация, для которой необходима централизованная обработка сигналов, поступающих от органов чувств. Мы уже упоминали об обонятельной ямке на переднем конце тела ланцетника. А еще у него есть чувствительные к свету глазки, расположенные в нервной трубке. К каждому сегменту тела от нервной трубки отходят парные спинные и брюшные корешки.

Органы пищеварения и дыхания ланцетника начинаются ото рта, который расположен на дне окруженной щупальцами воронки. Пищеварительная трубка сквозная – то есть имеются и ротовое, и анальное отверстия.

Кровеносная система этого животного замкнута. Кровь не имеет цвета. Роль сердца ланцетника выполняет пульсирующий брюшной сосуд, называемый аортой. Обратите внимание, сосуд с таким названием есть и у нас – людей.

Итак, все пока достаточно просто, но с большой перспективой на будущее.

Еще не рыбы, но уже позвоночные (подтип Бесчелюстные)

Подтип Бесчелюстные делится учеными на два класса: Круглоротые и Щитковые. На данный момент Щитковые – это вымерший класс, а единственными представителями бесчелюстных, ныне обитающих на нашей планете, являются круглоротые: миноги и миксины. Миноги живут и в морской, и в пресной воде, миксины – только в море. (Они проще миног по строению.) Как миноги, так и миксины – паразиты рыб, и поэтому они могут наносить вред рыболовству.

Жизнь миног в природе: личинка миноги – пескоройка – в норе, взрослая минога, которая напала на форель

Глубоко погружаясь в тело рыбы, они вводят в него свои пищеварительные соки и заживо высасывают ее. Однако здоровая и сильная рыба, свободно и быстро плавающая, легко избегает подобной участи. Добычей миног и миксин чаще бывает больная рыба. Поэтому в естественных условиях круглоротые освобождают водную среду от больных и слабых, укрепляя жизнеспособность рыбьих популяций. Можно сказать, что миноги и миксины, так же как и другие хищники и паразиты, могут приносить и пользу. Вред от них возникает, когда круглоротые присасываются к рыбе, уже попавшей в сети, то есть они представляют опасность не для природного равновесия, а для рыбного хозяйства. Но, кроме того, сами миноги являются ценной добычей для людей, большинство из которых считает их рыбами.

Миксина – плывет (вверху), завязалась узлом (внизу)

Ученые придерживаются иного мнения: круглоротые еще недостаточно сложны для того, чтобы называть их рыбами. Однако внутреннее строение миног уже сложнее, чем у бесчерепных. Во-первых, у них появляется осевой скелет. Хорда сохраняется в течение всей жизни, но к ней есть существенные добавления. Это, прежде всего, хрящевой череп, который защищает достаточно развитый головной мозг и органы чувств. Есть хрящевая опора и для ротовой воронки, которой минога присасывается к своей добыче. Жабры имеют хрящевой скелет – жаберную решетку. В отверстия этой решетки проходят жаберные мешки. Сердце защищено околосердечным хрящом. И, наконец, появляются зачатки позвонков – небольшие хрящи, охватывающие спинной мозг. Они расположены в каждом сегменте. Итак, мы видим, что скелет круглоротых поддерживает и защищает важнейшие органы и системы органов. Хорда придает телу упругость и играет важную роль в качестве опоры разделенных на сегменты мышц. Защищенные черепом мозг и органы чувств развиты значительно лучше, чем у бесчерепных. Однако по сравнению с другими позвоночными, мозг круглоротых еще невелик. У миног хорошо развиты глаза, на верхней части головы есть одна ноздря. Как мы только что говорили, скелет защищает также органы дыхания и кровообращения, в частности такой важный орган кровообращения, как сердце. Дышит минога, засасывая воду ртом и выпуская ее через жаберные мешки с отверстиями на передней части тела. Жаберные мешки имеют разветвленную сеть кровеносных сосудов. Кровь у миног, как и у всех позвоночных, красная. Именно начиная с миноги, все животные (и человек в том числе) имеют исключительно красную кровь. Такой цвет придает крови гемоглобин – органическое вещество, содержащее в себе железо. Проходя сквозь жабры, кровь насыщается кислородом и приобретает ярко-алый цвет. Далее кровь движется по всему телу, где отдает необходимый для жизнедеятельности кислород. Сердце у миног двухкамерное, то есть имеет два отдела: предсердие и желудочек. Из желудочка кровь по сосудам, называемым артериями, движется к жабрам, затем идет по всему телу и возвращается в предсердие по сосудам, которые называются венами. При таком строении кровеносной системы речь идет об одном круге кровообращения. Запомните, что артерии несут кровь от сердца, а вены – к сердцу. Есть еще капилляры – тончайшие сосуды, которые соединяют артерии и вены. Именно через разветвленную сеть капилляров в жабрах кровь обогащается кислородом. (Так же происходит в любых органах дыхания хордовых: и в наших легких, и во влажной скользкой коже лягушек.) Через капилляры кровь также отдает телу кислород. Следует сказать, что, совершенствуя позвоночных, Природа сделала четкое разделение крови на артериальную (насыщенную кислородом) и венозную (в которой кислорода мало). Это необходимо для того, чтобы разнонаправленные процессы забора и отдачи кислорода не мешали друг другу.

Органы выделения у миног – парные лентовидные почки – расположены вдоль спинной стороны полости тела. Пищеварительная система относительно проста, ведь при их образе питания очень сложный аппарат не нужен. Для размножения миноги заходят в небольшие реки с быстрым течением (оно способствует обогащению воды кислородом). Это делают и морские, и пресноводные миноги. На дне этих рек самки в ямках откладывают икру. Самцы поливают икру молоками. Происходит оплодотворение. Оно внешнее, то есть с момента оплодотворения потомство уже не защищено телом матери. Из отложенной и оплодотворенной икры выводится личинка, которая называется пескоройкой. Пескоройки несколько лет живут в песчаных норках и питаются мелкими беспозвоночными.

Окаменелые останки древних родственников миног и миксин – щитковые

Миксины, как мы уже говорили, живут только в морях и устроены проще, чем миноги. Глаза скрыты под кожей, на голове есть органы осязания – усики. Они очень глубоко проникают в тело рыб и проводят там практически всю жизнь, поэтому им достаточно такого упрощенного строения.

Восстановленный учеными, реконструированный по ископаемым останкам вид древних щитковых

Вымершие представители бесчелюстных, которых ученые относят к классу Щитковые, не были паразитами, поэтому у них было более сложное строение. Щитковые чаще жили на дне морей, имели достаточно прочный наружный скелет – панцирь. Он лучше развился на передней части тела и состоял из отдельных щитков (поэтому и возникло название этих древнейших представителей подтипа Позвоночные). Панцирь защищал щитковых от врагов. Важную роль играли расходящиеся в стороны края панциря. Они работали как крылья самолета, помогая существу быстро подняться вверх, избегая опасности. Помогала в этом также энергичная работа хвостом. Главными врагами щитковых были ракоскорпионы. (Эти ныне вымершие членистоногие сочетали черты раков и скорпионов, достигая в длину 1,8 м.) Сами щитковые питались придонными беспозвоночными животными. Можно предположить, что отсутствие челюстей создавало при этом определенные трудности, поэтому следующей задачей конструктора Природы было создание челюстей.

Созданные для воды (класс Рыбы)

Рыбы – это, возможно, одна из самых совершенных разработок конструктора Природы. Может, поэтому в мире их насчитывается около 20 тысяч видов. Среда обитания рыб – разнообразные водоемы: от океанов до луж. Пожалуй, вас это удивит, уважаемый читатель, но, по нашему мнению, в давние времена самые интересные рыбы жили не в морях и океанах, а именно в лужах. Почему? Потому что лужи, даже большие, иногда пересыхают. Поэтому их жителям, чтобы не погибнуть, надо было двигаться к другим лужам, и двигаться по суше. А для такого путешествия желательно иметь ноги или что-то вроде ног, а также легкие, пригодные для дыхания кислородом воздуха (с помощью жабр можно дышать только кислородом, растворенным в воде). Конечно, у рыб, о которых идет речь, ног не было, были плавники, в чем-то подобные ногам, а легкие – это лишь немного измененные плавательные пузыри знакомых всем нам рыб. Но если имеешь какие-либо средства для передвижения и легкие, можно вообще не возвращаться в воду, а продолжать жить на суше. Таким образом позвоночные животные освоили новую среду обитания, что является одним из важнейших этапов в развитии жизни на Земле. И случилось это благодаря рыбам из луж. От них произошли первые четвероногие: земноводные (такие животные, которые живут в основном на суше, но еще очень связаны с водой), затем рептилии (пресмыкающиеся), птицы, млекопитающие. Именно из-за такого исключительного значения рыб в цепи эволюции мы и начали свой рассказ с тех представителей этого класса, которые стали предками обитателей суши.

Хрящевые рыбы

Но большинство этих рыб все-таки стремились к океану, где их потомки живут и поныне. Живут и не очень отличаются от предков, существовавших несколько сотен миллионов лет назад. Океан – очень удобная среда для «живых ископаемых», потому что оставаться долгое время неизменным можно только в неизменной среде, каковой и являются глубины океана. Чуть позже мы расскажем о «живом ископаемом» – рыбе латимерии (ее иногда называют еще целакантом).

Двоякодышащие рыбы, живущие в небольших пересыхающих водоемах Африки (сверху), Южной Америки (посередине) и Австралии (снизу). В дополнение к жабрам они имеют легкие

Все рыбы имеют плавники. Они, может, и не очень внешне напоминают конечности, но, как и наши ноги и руки, имеют свои мышцы и свой скелет. Скелет у рыб бывает хрящевой или костный. Позвоночник, состоящий из настоящих позвонков, – это одно из главных достижений эволюции, которым мы обязаны рыбам. Его унаследовали также их потомки, которые вышли на сушу. По этому признаку ученые разделяют рыб на два класса – класс Хрящевые и класс Костные. Хрящевые – это акулы и скаты. У них еще нет плавательного пузыря, и это создает им определенные неудобства при плавании, к тому же не из чего возникнуть легким, поэтому у потомков хрящевых нет шанса выйти на сушу.

Наибольшей рыбой на Земле является китовая акула. Она может достигать 20 м в длину, но не представляет большой опасности для человека из-за того, что питается планктоном. Чаще совершают нападение на людей голубые акулы, имеющие длину до 5 м. Самая маленькая из известных ученым рыб во взрослом возрасте имеет длину 8 мм.

К костным принадлежит большинство знакомых вам рыб и множество незнакомых. К костным рыбам также относятся двоякодышащие и кистеперые — ближайшие родственники тех, что когда-то вышли на сушу и стали предками первых четвероногих. У костных рыб тоже бывают в скелете хрящевые элементы, в частности такой хрящевой элемент, как хорда, полученная в наследство от общего предка всех хордовых. У большинства рыб хорда во взрослом возрасте исчезает, у некоторых же, например осетровых, остается на всю жизнь (из хорды, «спинной струны» осетровых, называемой визига, готовится одноименная начинка для пирожков).

Скелет конечностей древних ископаемых существ: А, Б – кистеперой рыбы, В – амфибии

Скелеты рыбы и наземного позвоночного

У всех рыб есть череп с челюстями. Челюсти – это такое устройство для хватания добычи, которое само по себе предполагает активный образ жизни. А он, в свою очередь, требует развитых средств переработки информации – нервной системы. У рыб по сравнению с круглоротыми нервная система совершенствуется. Важнейшие отделы нервной системы – головной и спиной мозг – должны быть защищены. Поэтому вместе с черепом появляются настоящие позвонки, которые защищают спинной мозг. А позвоночник является основой для мощных сегментированных мышц тела. Движение рыб осуществляется преимущественно за счет ритмичных изгибов тела. Обеспечивает эти изгибы как раз сегментированная мускулатура тела. Но хорошо устроенное плавательное средство должно иметь руль. Эту задачу выполняют плавники, которые имеют свои мышцы и кости. Плавники бывают непарными – на спине и вблизи анального отверстия, и парными – грудные и брюшные. Из парных плавников и образовались конечности всех четвероногих.

Древняя гравюра – ужасная пасть акулы и ее зубы (сверху)

Кровеносная система у рыб устроена так же, как и у круглоротых: двухкамерное сердце гонит кровь по одному кругу кровообращения. Жабры у костных рыб имеют жаберные крышки, приводимые в движение специальными мышцами. За счет движения жаберных крышек костные рыбы направляют струю воды с кислородом в жабры. Некоторые рыбы, например толстолобик, через жабры фильтруют питательные частицы – мелкие растения и беспозвоночных животных. У хрящевых рыб вместо крышек имеются лишь жаберные отверстия – по этому признаку они ближе к круглоротым.

Разнообразие промысловых костных рыб

Пищеварительные системы рыб бывают очень разнообразны по своему строению. Это и понятно, ведь среди них есть хищники, а есть и такие, как упомянутый только что толстолобик, который фильтрует через жабры преимущественно растительную пищу. Способы размножения рыб тоже очень разнообразны. Некоторые костные рыбы являются живородящими, то есть их потомство, еще не вышедшее из икринок, защищено телом матери. А некоторые, такие как колюшка, строят гнезда для икры и охраняют ее. Но большинство рыб не заботятся о потомстве. Зато рыбы очень плодовиты, они откладывают тысячи икринок. Из мальков, которые вылупятся из этих икринок, лишь немногие доживут до взрослого возраста.

Предком знаменитой аквариумной красавицы – золотой рыбки является серебряный карась, которого можно встретить во многих водоемах Евразии.

Далее мы увидим, что с усложнением позвоночных на смену такой жестокости появляется забота о потомстве. Мальки рыб обычно бывают мало похожи на взрослых рыб, только со временем они приобретают их черты. Питаются они другой пищей. Это иногда позволяет хищным рыбам, таким как щуки, окуни, существовать в озерах, где нет больше никаких рыб. В таких «щучьих» или «окуневых» озерах рыбья молодь питается беспозвоночными, взрослые – молодью.

Внешний вид и образ жизни

По форме и окраске тела рыбы можно легко определить, какой образ жизни она ведет. Рыбы, живущие на дне, имеют плоское брюхо, они как бы немного придавлены сверху. Те же рыбы, которые свободно плавают в верхних слоях воды, сжаты с боков и сильно сужаются к животу. Если такую рыбу достать из воды и положить на стол, она не будет лежать на животе, а упадет на бок. У придонных рыб цвет спины, как правило, повторяет цвет дна. Их брюшко мало кто видит, следовательно, неважно, какого оно цвета, и чаще всего оно бывает белым. Что касается активно плавающих рыб, в основном они имеют такую окраску: темно-зеленоватую или голубоватую спину, белое брюшко и серебристые бока, отражающие солнечные лучи, как зеркало. Оказывается, что это лучшая защитная окраска для существ, плавающих в воде. Когда мы смотрим на рыбу сверху, с мостика или берега, мы видим только ее темную спину, почти сливающуюся с водой. Заметить ее довольно трудно, для этого нужно пристально вглядываться в глубину. Зеленый, голубоватый или даже желтоватый оттенок окраски зависит от цвета воды. В прозрачных морях чаще встречаются рыбы с голубоватым оттенком. Щука, которая плавает среди водорослей, бывает зеленой с темными полосами. Желтый цвет часто имеют жители мутных прудов. И только когда рыба поворачивается, сверкнув на солнце серебристой чешуей, мы, наконец, замечаем ее. Но хищники, плавающие в реке, чаще видят рыбу не сверху, а сбоку или чуть снизу. В этом случае серебристые бока пригодились больше, чем любой другой «камуфляж». Они отражают подводный пейзаж, и место, где находится рыба, кажется пустым.

Теперь выясним, какую роль играет белая окраска живота рыбы. Приходилось ли вам когда-нибудь изображать на рисунке какой-то выпуклый предмет, например вазу или бутылку? Если приходилось, то вы знаете: более отдаленный от нас край предмета должен быть темнее, чем более близкая к нам середина, хоть весь предмет и окрашен одной и той же краской. Тогда плоский рисунок будет казаться объемным. Когда мы смотрим на рыбу сбоку, нижняя ее часть наиболее удалена. Следовательно, она казалась бы темной, если бы все тело имело одинаковую окраску. Но живот гораздо светлее боков, и поэтому рыба кажется плоской, ее опять-таки трудно заметить. У рыб, которые плавают у самой поверхности, зеркальные бока часто сходятся снизу под острым углом. Это происходит по той причине, что жителям поверхностных слоев водоема чаще угрожает опасность снизу. Если бы эти животные имели другое строение, то хищник, проплывая в глубине, видел бы их четкие темные силуэты на светлом фоне. Но солнечные лучи отражаются от зеркальных поверхностей, расходятся под острым углом, и размывают этот силуэт. Оказавшись под рыбой, наблюдатель видит лишь нечеткую темную линию.

Рыбы необычной формы

Существуют рыбы, которые значительно отличаются своей формой от большинства представителей своего класса. Иногда форма бывает довольно причудливой. Увидев такое создание, вы можете не сразу догадаться, что перед вами именно рыба. К таким рыбам относится, например, рыба-луна. Это странное существо производит большое впечатление еще и потому, что к тому же имеет огромные размеры. Встречаются экземпляры весом до тысячи килограммов! Очень сплюснутая с боков, рыба-луна имеет форму тела, близкую к кругу. У нее нет хвостового отдела, который играет такую важную роль в передвижении других рыб. Туловище очень короткое. Может даже показаться, что тело рыбы состоит из одной головы. Спинной и анальный плавники обычно бывают непарными у большинства рыб, у рыбы-луны они почти одинаковы по размерам и форме. По бокам расположены два слабо развитых грудных плавника. Громадная рыба-луна очень медлительна и неуклюжа в своих движениях. Она питается планктоном, а сама является легкой добычей для многочисленных хищников.

Форму, мало приспособленную для быстрого движения, имеет рыба-еж (не надо путать с морским ежом, который не является рыбой, а относится к типу Иглокожие). Рыбе-ежу и не требуется особой подвижности, она охотится на малоподвижную добычу, а от хищников ее защищают многочисленные иглы. В спокойном состоянии эти иглы прижаты к телу, но как только рыба почувствует опасность, она наполняется водой. Испуганная рыба-еж становится похожей на мячик, из которого во все стороны торчат иглы.

Костные рыбы необычной формы

Очень своеобразный внешний вид имеет морской конек, которого можно встретить в Черном море. Его тело изогнуто в форме буквы S, и конек плавает в вертикальном положении с помощью движений спинного плавника. Таким образом невозможно передвигаться очень быстро, но от многих хищников конька спасает достаточно прочный панцирь, к тому же украшенный шипами. А на свою собственную добычу – мелких рачков – конек охотится, притаившись в зарослях водорослей, зацепившись за стебли длинным тонким хвостом, лишенным хвостового плавника.

Близким родственником нашего черноморского конька является рыба-тряпка, которая живет в морях, омывающих Австралию. Изогнутые очертания рыбки дополняются многочисленными шипами и лентовидными образованиями, которые делают рыбу-тряпку совсем незаметной среди водорослей.

В тропических и субтропических зонах Мирового океана можно встретить рыб, которые научились летать. Конечно, это не настоящий полет, как у птиц или насекомых. Но успехи летучих рыб весьма впечатляющие. Отделившись от воды, они способны пролететь в воздухе до сотни метров. Полет осуществляется с помощью чрезвычайно развитых грудных плавников рыбы, но рыба не взмахивает ими, а держит их неподвижно, наподобие крыльев самолета. Роль пропеллера играет хвост, нижняя лопасть которого значительно больше, чем верхняя. Как и самолет, летучая рыба, для того чтобы летать, нуждается в хорошем разгоне. В течение какого-то мгновения хвост рыбы, которая уже выпрыгнула на поверхность, остается погруженным в воду. Она мчится, словно глиссер, стремительно набирая скорость. Затем отделяется от поверхности и летит несколько секунд, как безмоторный планер. Таким образом рыбы часто спасаются от своих врагов, которые могут преследовать их только в водной среде. Правда, во время полета они часто становятся жертвами альбатросов и других птиц-рыболовов.

Таинственные угри

Среди рыб, обитающих в реках, одной из самых интересных является европейский угорь. Он привлекает к себе внимание прежде всего своим необычным внешним видом. Эта рыба больше похожа на змею как по форме тела, так и по способу плавания. Плавая, угри волнообразно изгибают все тело. Плавники имеют для них сравнительно небольшое значение. Видимо, благодаря такому сходству этих рыб со змеями в средние века возникла легенда, будто ночью угри выползают из реки и направляются на поля и огороды, чтобы полакомиться горохом и бобами. Впрочем, возможно, такие взгляды имеют весьма серьезные основания. Жабры угрей устроены так, что сохраняют влагу очень долго. Итак, возможно, что эти рыбы действительно способны осуществлять небольшие путешествия по суше, хотя, конечно, они это делают не ради бобов. В этом они не уникальны. В Индии можно встретить рыб анабасов, обитающих в мелких прудах и лужах. Когда родной пруд пересыхает, они переползают в другой. В поисках новых водоемов анабасы способны жить, прячась во влажной траве, в течение шести дней.

Развитие угря

Но вернемся к угрям. Еще одна особенность этих рыб стала поводом для многочисленных легенд. В течение многих веков рыбаки вылавливали угрей, но никогда не видели среди них ни самок, готовых к метанию икры, ни мальков, размеры которых были бы меньше 20 см. На этом основании древнегреческий мыслитель Аристотель утверждал, что угри развиваются из дождевых червей, а российские рыбаки прошлых веков считали, что они самозарождаются из речного ила. И только в 20-е годы XX века ученые выяснили, в чем дело.

Однажды был выловлен экземпляр лептоцефала (личинки угря) длиной 184 см. Ученые выдвинули две гипотезы. Первая утверждает, что такие лептоцефалы никогда не превращаются во взрослых рыб, вторая – что они являются личинками еще не открытых исследователями гигантских угрей.

Оказалось, что угри живут в европейских реках около десяти лет, не производя потомства. Затем они отправляются в трудное путешествие. Сначала плывут в моря, оттуда попадают в Атлантический океан и направляются к далекому Саргассову морю, единственному морю на Земле, которое не имеет берегов. Здесь они спариваются, и вскоре на свет появляются многочисленные личинки, совсем не похожие на взрослых рыб. Это плоские прозрачные существа, которых ученые называют лептоцефалами. Они были известны натуралистам и в позапрошлом веке, но их на протяжении длительного времени считали отдельным видом животных. Взрослые рыбы уже никогда не возвращаются в свои реки, а личинки живут в океане около трех лет, дрейфуя по течению Гольфстрим к берегам Европы. Попав из соленой океанской воды в более пресную, они превращаются в молодых угрей, не отличающихся от взрослых по форме, и продолжают свою жизнь в реках.

Живые ископаемые

В декабре 1938 года в музей южноафриканского города Ист-Лондона попала удивительная рыба. Она была обнаружена среди добычи экипажем траулера, который рыбачил в Индийском океане. Рыба имела голубоватую окраску, крупную чешую и своеобразное строение плавников, которые делали ее немного похожей на большую ящерицу. Длина рыбы была 1,5 м, а вес составлял 57,5 кг. Когда рыбу привезли в Ист-Лондон, она уже начала портиться, и директор музея М. Куртене-Латимер позаботилась о том, чтобы хоть частично сохранить этот уникальный экземпляр.

«Живое ископаемое» – современная кистеперая рыба латимерия

Внутренности пришлось выбросить, но из кожи сделали чучело. Через некоторое время с находкой ознакомился известный специалист-зоолог профессор Дж. Смит. Он определил, что таинственная рыба является не чем иным, как целакантом, представителем семейства, которое считалось вымершим много миллионов лет назад. Ближайшие родственники ист-лондонской рыбы жили в древних водах нашей планеты, когда суша была еще необитаема. Именно от целакантов ведут свое происхождение амфибии, первые четвероногие жители суши.

Плавник латимерии довольно похож на настоящие ноги сухопутных позвоночных (таких, как крокодил, например)

Возможность для освоения новой среды предоставили им унаследованные от целакантов особенности: во-первых, то, что рыбы эти были двоякодышащими, то есть могли дышать не только жабрами, но и легкими, следовательно, для дыхания им был пригоден атмосферный кислород; во-вторых, эти рыбы имели особые плавники – мясистые, похожие на лапы, окруженные перьями.

Вымершая родственница латимерии, жившая во времена динозавров

За эти плавники древние рыбы получили свое второе название – кистеперые. Что касается современной представительницы этого древнего семейства, профессор Смит дал ей имя в честь директора Ист-Лондонского музея. Он назвал ее латимерией. Через некоторое время удалось поймать еще несколько таких рыб в районе Коморских островов в Индийском океане, а в 1953 г. был сделан первый фотографический снимок живой латимерии под водой.

Отцы и дети

Рыбы, как правило, не очень заботятся о своем потомстве. Они откладывают тысячи, а некоторые виды даже миллионы икринок и забывают о них. Только из нескольких икринок вырастают взрослые рыбы, остальные погибают. Если бы было иначе, потомство одной пары рыб за несколько поколений заполонило бы все моря и океаны. Но есть и исключения из этого правила. Например, небольшая рыбка колюшка старательно строит гнездо для своей икры, а затем, когда икра уже отложена, самец бережно охраняет ее от врагов. Защищая своих будущих детей, маленькая рыбка способна на отчаянную храбрость. Она может броситься на врага, который значительно превышает ее своими размерами, а также на человека, который приблизился к гнезду. К счастью, самец колюшки неплохо защищен от хищников. Он имеет панцирь с острыми шипами, поэтому в водоеме не много обитателей, которые захотят иметь с ним дело. Из-за описанных обстоятельств часто случается, что колюшки размножаются в водоемах в огромном количестве. И это при том, что они откладывают всего 1300 икринок, очень немного по сравнению с другими рыбами. Так, щука и сазан, которые не заботятся о своем потомстве, откладывают до миллиона икринок, а рыба-луна, которая даже во взрослом состоянии сама о себе не может позаботиться, – 300 миллионов.

Первые четвероногие (класс Земноводные, или Амфибии)

Из названия этого класса животных – Земноводные – видно, что живут они одновременно и в воде, и на суше, ведут двойной образ жизни (их еще называют амфибии, что в переводе с греческого языка означает – «ведущие двойной образ жизни»). Это – первый класс позвоночных, который осторожно и не очень далеко вышел из воды на сушу. На суше обитают только взрослые животные, личинки-головастики живут исключительно в воде и телосложением очень похожи на мальков рыб. Земноводные – не очень большой по числу видов класс (около 4000).

Скелет крокодилоподобной вымершей амфибии – капитозавра

Это в основном небольшие животные, как, например, известные всем нам лягушки и тритоны. Африканская лягушка-голиаф считается великаном среди лягушек – ее размеры достигают 35 см. Для лягушки размеры впечатляющие, но – только для лягушки. Крупнейший представитель ныне живущих амфибий – гигантская саламандра, которая обитает в водоемах Японии и Китая. Ее длина достигает полутора метров, это размеры не очень крупного крокодила. Некоторые вымершие амфибии, внешне очень похожие на крокодилов, достигали в длину трех метров, треть приходилась на голову с зубастой пастью. Животное, как видим, солидного телосложения, но это – чемпион, великан. Напомним, что великанами среди других позвоночных являются киты и слоны, вымершие динозавры весом около 60 тонн и длиной – до 25 метров. Поэтому по размерам земноводные не очень впечатляющий класс.

Развитие бесхвостых амфибий – от рыбообразного головастика, который только что вылупился из яйца (сверху), до взрослого животного, которое еще не успело избавиться от хвоста (снизу)

Но он занимает важное место среди других разработок конструктора Природы, потому что это первый вариант использования четвероногости. Это первые у позвоночных конечности, пригодные для передвижения по суше. И это первые конечности с пальцами, в типичном случае – с пятью пальцами (как у нас с вами, кстати). А именно из пятипалой конечности возникла рука – «помощник и учитель мозга». Чтобы такие конечности выполняли свою задачу, требуются значительные изменения в строении скелета.

Гигантская саламандра

Изменения, ставшие позже полезными не только земноводным. А почему бы и в самом деле конструктору Природе не использовать и дальше такую удачную схему? Любой разумный конструктор от такой возможности не отказался бы. Скелет – опора для мышц. Поэтому появляются развитые мышцы конечностей. Отдельные мышцы прикреплены к определенным костям. Это так называемые скелетные мышцы. Очень мудрая схема и тоже очень похожа на схемы, которые конструктор Природа использовал в дальнейшем. Мышцам для энергичной работы требуется много питательных веществ («горючего») и кислорода. «Горючее» и кислород транспортирует – разносит – по организму кровеносная система. По сравнению с рыбами кровеносная система земноводных имеет уже существенные усовершенствования. Прежде всего, это два круга кровообращения – малый и большой. Малый круг несет кровь к легким, где она обогащается кислородом. (У большинства земноводных есть легкие – органы дыхания, крайне необходимые для жизни на суше.) Большой круг гонит обогащенную кислородом кровь по всему телу. Сердце имеет три камеры – два предсердия и желудочек. Два предсердия позволяют иметь два круга кровообращения. Один общий желудочек не позволяет полностью разделить артериальную кровь (обогащенную кислородом) и кровь венозную (обедненную кислородом). Это, конечно, определенный недостаток: несовершенная система подачи кислорода не позволяет производить нужное для организма количество энергии. А энергия – это, в частности, тепло. Земноводные – животные холоднокровные. Это значит, что они не могут согревать свое тело сами. Точнее – температура их тела очень зависит от внешней температуры. У нас с вами не так. У здорового человека температура тела при любых условиях колеблется в пределах одной-двух десятых градуса. Понятно, что речь идет о температуре головы и туловища. Руки, ноги, нос или уши могут очень сильно охлаждаться. Примерно так у земноводных охлаждается все тело, в частности нервная система. «Бортовой компьютер» амфибий удовлетворительно работает только тогда, когда тепло. Поэтому зимой в наших краях земноводные прячутся, в отличие от теплокровных животных и птиц. А вообще большинство амфибий – жители теплых краев. Из всех животных теплокровными являются только звери и птицы. Поэтому они и заселили всю нашу планету – от Африки до побережья Антарктиды. Но вернемся к амфибиям. Конечно, то, что в их кровеносной системе смешивается артериальная и венозная кровь, не очень хорошо. Такое смешение несколько снижает эффективность этой разработки конструктора Природы. Но в целом система кровообращения у земноводных достаточно удовлетворительная. Следует принять во внимание и то обстоятельство, что легкие – не единственный орган дыхания земноводных. Они также дышат и кожей – влажной и скользкой. Есть среди них и очень небольшие животные, которые не имеют легких и дышат только кожей. Кислород из кожи попадает в большой круг кровообращения, поэтому и венозная кровь у амфибий несет кислород. И следовательно, смешение артериальной и венозной крови в сердце – не очень существенный недостаток. К тому же сердечные сокращения выбрасывают сначала артериальную кровь и только потом – венозную. Заметим также, что легкие есть не у всех амфибий. А у тех, кто их имеет, они появляются только во взрослом возрасте, – головастики же имеют жабры.

Таковы важнейшие особенности земноводных. В остальном они несущественно отличаются от рыб. Как и рыбам, большинству земноводных забота о потомстве не свойственна. Поэтому большая часть вылупившихся головастиков обречена на гибель. А еще больше их погибает, так и не появившись из икринки на свет (оплодотворение происходит вне тела матери).

Древние амфибии

Древнейшим представителем класса Амфибий можно считать ихтиостегу – первое четвероногое животное, которое было способно передвигаться не только в воде, но и в случае необходимости по суше. Выход ихтиостеги на сушу произошел в девонский геологический период.

Скелет древнего земноводного – плагиозавроида

Окаменелые останки древнейшей амфибии были найдены учеными в Гренландии. Это было сравнительно небольшое животное, длиной около 90 см. Впрочем, размер достаточно солидный, если сравнивать с современными земноводными, ведь большинство из них – это совсем мелкие существа.

Ископаемые амфибии – хвостатая (сверху) и бесхвостая (снизу)

Но прежде на Земле жили родственники тритонов величиной с большого крокодила. Крупнейший представитель этого класса достигал в длину 4,5 м, а длина его черепа равнялась 125 см. Из-за такой непропорционально большой головы древние земноводные получили название стегоцефалы. Самые крупные современные амфибии лишь немного превышают размерами длину головы своих ископаемых родственников.

Амфибии-парашютисты

Среди земноводных есть и такие, которые не ограничиваются водой и сушей и посягают на воздушное пространство. Правда, их успехи в освоении воздушного пространства очень скромны, но они имеются. Речь идет о яванской летающей лягушке. Ее можно встретить не только на острове Ява, но и на Калимантане и, вероятно, на других островах Индонезийского архипелага.

Летающая лягушка с острова Ява

Большую часть своей жизни лягушка проводит на деревьях. Конечно, она не имеет крыльев, но при этом у нее очень длинные, широко расставленные пальцы, соединенные прочными перегородками. Когда лягушка прыгает с ветки на ветку или с дерева на землю, она растопыривает пальцы. Площадь перегородок оказывается достаточной, чтобы лягушечьи лапки сработали как парашюты и помогли ей дольше продержаться в воздухе, значительно смягчив посадку.

Рептилии – бывшие властелины суши

Из пресмыкающихся, которые сейчас живут на нашей планете, вам, уважаемый читатель, прежде всего известны такие, как ящерицы, змеи, черепахи и крокодилы. Нашим современником также является гаттерия, невзрачное, похожее на ящерицу животное, обитающее в заповедниках на небольших островках Новой Зеландии. Гаттерия является живым ископаемым. Все ее родственники вымерли сотни миллионов лет назад. Ее родословная уходит в те времена, когда динозавры были еще только «в проекте» Природы. Такая родословная заставила ученых предоставить гаттерии особое место в научной классификации – отряд, состоящий из единственного вида, занял особое место в классификации пресмыкающихся.

Разнообразие современных рептилий

Это невзрачное существо входит в состав отдельного отряда Клювоголовые. Другие отряды – Черепахи, Крокодилы и Чешуйчатые (это ящерицы и змеи) – все вместе насчитывают около 7000 видов. Но когда-то пресмыкающихся было значительно больше, поэтому современных рептилий ученые иногда называют остатками класса. Пресмыкающимися были вымершие динозавры (хоть они и не ползали брюхом по земле, а довольно-таки прилично ходили, некоторые даже на двух ногах).

Первые рептилии появились на Земле около 300 млн лет назад. Их непосредственными предками были примитивные амфибии. Но, в отличие от амфибий, рептилии уже потеряли прочную связь с водной средой и выбрали для существования сушу.

Отдельные виды рептилий, такие как крокодилы, морские змеи и черепахи, ящерицы игуаны, вернулись к жизни в воде. Древние пресмыкающиеся, похожие на крокодилов с плавниками или же на длинношеих, как лебеди, тюленей, обитали в морях. Летающие пресмыкающиеся достигали 11,5 м в размахе крыльев. По данным некоторых инженерных расчетов, это были совершенные «живые летательные аппараты» со скоростью полета до 55 км в час. (Сейчас к планирующему полету способны лишь небольшие ящерицы, обитающие в тропических лесах.) Рептилии – первые из позвоночных, которые в полной мере освоили сушу. До этого на сушу вышли членистоногие – скорпионы, впоследствии насекомые, но таких удивительных «живых конструкций», как, например, динозавры, Природа еще не создавала. Они были разными по размеру и приспособлены к различным условиям жизни. Это свидетельствует о том, что в конструкцию рептилий были заложены очень удачные новые разработки. Что это за разработки?

«Прабабушка динозавров» гаттерия, которая и сейчас живет на островках у побережья Новой Зеландии. Это небольшое (до 65 сантиметров длиной) невзрачное ящерицеподобное животное имеет в своем строении очень древние черты

Ороговевшая сухая кожа защищает тело пресмыкающихся от высыхания (в отличие от скользкой влажной кожи земноводных). Это позволяет уходить на большие расстояния от водоемов, селиться на новых пространствах и территориях (некоторым современным пресмыкающимся, например черепахам в пустынях, хватает воды, содержащейся в растениях, которыми эти черепахи питаются). Еще большую роль играет прочная, плотная скорлупа яиц. Оплодотворение у рептилий происходит внутри тела матери. Оплодотворению часто предшествует ухаживание самца за самкой, а также «турниры» между самцами за право на благосклонность самки. Такие турниры проходят по достаточно благородному «дуэльному кодексу». Например, змеи не используют во время брачных турниров ядовитые зубы.

Скелет ископаемой рептилии – родственника гаттерии

Данный текст является ознакомительным фрагментом.