Млекопитающие

Млекопитающие: разнообразие и значение

Млекопитающие – это разнообразный класс животных, относящихся к позвоночным. Они играют важную роль в биологических системах и окружающей среде. Давайте рассмотрим некоторые интересные факты о млекопитающих.

Происхождение названия

Название млекопитающие в различных языках имеет свои особенности. Например, в русском, немецком, голландском и украинском языках оно калькировано с латинского и означает вскармливающие молоком. Во французском, испанском и португальском языках та же калька с латинского означает имеющие молочную железу.

Значение в природе

Млекопитающие демонстрируются на многих почтовых марках и монетах, посвященных заповедникам и дикой природе. Их изображения можно увидеть в различных формах и местах, что подчеркивает их важность в природе.

Иные области применения

Млекопитающие различаются по массе и размерам тела. Некоторые из них являются абсолютными рекордсменами в этом плане. Существуют различные подклассы и инфраклассы в классе млекопитающих, что отражает их разнообразие и сложность.

На русском языке

На русском языке существует множество названий млекопитающих, отражающих их разнообразие и особенности. Русский язык богат словами, описывающими этих удивительных созданий.

Размножение и забота о потомстве

Млекопитающие заботятся о своем потомстве с особым вниманием. Размножение и воспитание детенышей у каждого вида имеют свои особенности и стратегии. Половой диморфизм также широко распространен среди млекопитающих, что делает их еще более уникальными.

В целом, млекопитающие представляют собой удивительный класс животных, способных адаптироваться к различным условиям и играющих важную роль в экосистеме. Изучение и защита млекопитающих являются важными задачами современной науки и общества.

Самец северного морского котика и его гарем

Телёнок, сосущий молоко матери

Состав молока млекопитающих

Поведение и интеллект

Большая песчанка у входа в нору

Плотина, построенная бобрами

Львицы прайда на охоте

Вожак гамадрилов и его гарем

Семья японских макак

Таксономия и систематика

Донаучный период

Систематика зародилась в период палеолита: первобытный человек должен уметь распознавать и группировать животных и растения в целях выживания. Внутри родовых групп выделялись организмы, значимые по каким-либо признакам: съедобность, полезность, места обитания. Эти признаки становятся группообразующими – к ним на основании сходства присоединяются другие. Этот период Предсистематики – народной систематики, носившей прагматичный, утилитарный (а не познавательный) характер.

Уровни систематики

• Альфа-систематика: определение и диагностика уже известных видов.
• Бета-систематика: осмысление и ревизия накопленных данных, что обычно приводит к пересмотру ранее существующих представлений и выделению новых таксонов в ранге видов и родов.
• Гамма-систематика: создание упорядоченной системы отдельных групп организмов и всего биологического мира, распределение их по таксонам разного ранга.

Процедура таксономического определения

Процедура таксономического определения заключается в том, что весь материал, собранный в экспедиции, должен быть рассортирован и предварительно определён хотя бы до отряда, семейства или до рода. Затем коллекции рассылают более узким специалистам для точного определения. Процесс определения состоит из следующих этапов:

1. Предварительное определение по таблице отрядов и семейств.
2. Определение до рода и вида.
3. Сравнение с типовыми, эталонными экземплярами.

Биотопическая изменчивость

Биотопическая изменчивость (экофенотипы) – фенотип, измененный под действием внешних экологических факторов среды. Негенетическая модификация фенотипа в ответ на воздействие внешних условий. Одним из примеров являются деревья, растущие в лесу с длинными прямыми стволами и ветвящимися кронами высоко в кроне, в то время как тот же вид, растущий отдельно на открытом воздухе, развивает раскидистую форму, ветвящуюся намного ниже к земле. Растение Hieracium umbellatum произрастает в двух разных местообитаниях в Швеции. Одна среда обитания – скалистые утесы на берегу моря, где растут кустистые растения с широкими листьями и разросшимися соцветиями; другая – среди песчаных дюн, где растения растут распростертыми, с узкими листьями и компактными соцветиями. Эти места обитания чередуются вдоль побережья Швеции, и среда обитания, в которую попадают семена H. umbellatum, определяет фенотип произрастания.

Аллометрия в развитии животных

Аллометрия – неравномерный рост частей тела (в более широком смысле — различие пропорций у организмов с разными размерами). Аллометрическая изменчивость, также известная как аллометрия, относится к изменению относительных пропорций между частями организма по мере роста и развития индивидуума.

Аллометрический рост может привести к непропорциональному увеличению размеров некоторых структур по отношению к остальным частям тела. Если у индивидуумов некоторой популяции имеет место аллометрический рост, то у животных разных размеров будет наблюдаться аллометрическая (гетерогоническая) изменчивость.

Примеры аллометрии
Аллометрическая изменчивость часто наблюдается у организмов с различными стратегиями роста, такими как быстрый рост, медленный рост и промежуточный рост. Например, у животных с быстрым ростом, таких как грызуны, голова и конечности растут быстрее, чем туловище, что приводит к непропорционально большой голове и конечностям относительно туловища.

Прекопуляционные механизмы изоляции

Прекопуляционные механизмы изоляции – это механизмы, которые предотвращают спаривание, не приводя при этом к вымиранию ни материнских, ни отцовских гамет. Они могут быть первичными (случайными) или вторичными (формирующимися под действием естественного отбора в пользу наивысшей плодовитости и выживаемости).

Виды межвидовой изоляции:

1. Пространственно географическая (ареалы видов не перекрываются)
2. Пространственно биотопическая (виды обитают на одной территории, но входят в состав разных биоценозов)
3. Сезонная (виды размножаются в разное время)
4. Этологическая (различия в брачных ритуалах животных опылителей)
5. Механическая (различия в строении репродуктивных органов)

Посткопуляционные механизмы изоляции

Посткопуляционные механизмы изоляции обусловлены несовместимостью геномов родителей. Они могут приводить к невозможности оплодотворения, снижению жизнеспособности или даже смерти потомства.

Презиготические механизмы:
Предотвращают оплодотворение, элиминируя только мужские гаметы.

Постизиготические механизмы:
Предотвращают передачу генов родительских видов в последующие поколения через гибридов. Могут включать неприспособленность или сниженную приспособленность гибридов, а также полное или частичное снижение фертильности гибридов.

Все эти механизмы способствуют разнообразию видов и играют важную роль в эволюции животных.

Зоны гибридизации, возможные причины и следствия их существования

Гибридные зоны

Гибридные зоны или зоны гибридизации возникают после нарушения целостности географического изоляционного барьера между двумя дивергирующими, но репродуктивно еще не изолированными популяциями. В таких зонах может происходить гибридизация, что приводит к появлению гибридной популяции или зоны вторичной интрогрессии. Гибридные популяции обладают сильной изменчивостью и состоят из особей, часть которых похожа на один подвид, а другая часть — на другой. Большинство гибридов имеют промежуточный фенотип. Ширина такой зоны может варьировать от нескольких метров до многих километров.

Зона гибридизации остается стабильной благодаря препятствию комплекса прекопуляционных барьеров. Ее появление способствует формированию более широких ареалов распространения, а также созданию форм, комбинирующих устойчивость к различным факторам обоих родителей. Если гибриды имеют низкую плодовитость, формируется гибридная зона, где полезные гены могут проникнуть в один вид, а ненужные гены сохраняются в зоне гибридизации.

Причины стадийности онтогенеза

Постепенная реализация генетической информации и относительная независимость стадий позволяют усовершенствовать приспособленность на каждой из них. Отличия между стадиями онтогенеза могут касаться не только их организации, но и экологических условий. Чем лучше стадия приспособлена к окружающей среде, характерной для нее, тем выше вероятность перехода к следующей стадии.

Автономизация онтогенеза

Автономизация онтогенеза представляет собой отделение онтогенеза от воздействия внешней среды. Этот процесс обусловлен эмбрионизацией и ведет к эволюции защитных механизмов ранних стадий развития (например, развитие в материнском организме или в яйце). Автономизация происходит под воздействием стабилизирующего отбора. Примером могут служить хвостатые амфибии и бесхвостые амфибии, где метаморфоз у хвостатых определяется внешними факторами, а у бесхвостых — уровнем гормона тироксина.

Рационализация онтогенеза

Рационализация онтогенеза — это процесс оптимизации развития. Ее причины и эволюционные последствия связаны с улучшением приспособленности к условиям окружающей среды. Примерами рационализации могут служить изменения в структуре организма и процессе развития для лучшего выживания и размножения.

Автор: [Your Name]

Автономизация ранних стадий развития обеспечивает еще один аспект эволюции онтогенеза – eгo рационализацию, то есть вторичное упрощение и ускорение развития. Рационализация, упрощая и ускоряя онтогенез, обеспечивает возможность все более сильной eгo эмбрионизации.Пример: Яйцеклетки плацентарных млекопитающих лишены желтка. Но их развитие не вернулось к процессам гаструляции, свойственным маложелтковым яйцам амфибий или ланцетника. У млекопитающих в результате дробления образуется полый пузырек – трофобласт, состоящий из одного слоя клеток. Трофобласт обеспечивает имплантацию. На eгo внутренней поверхности образуется плотная гpуппа клеток – зародышевый узелок – гомолог зародышевогo щитка рептилий. 3ародышевый узелок просто расслаивается на эктодерму и энтодерму, что и является гаструляцией млекопитающих. В результате рационализации млекопитающие утратили все признаки гаструляции низших позвоночных. Этот процесс у них предельно упрощен и ускорен.

Эутелия – постоянство клеточного состава, свойственное многим беспозвоночным, например, нематодам, является результатом рационализации индивидуального развития. В результате рационализации онтогенеза сохраняются те морфогенетические корреляции, которые наиболее важны для продолжения индивидуального развития.

Что такое эмбрионизация онтогенеза? Каковы ее причины и эволюционные последствия? Приведите примеры эмбрионизация онтогенеза.

Эволюция по пути защиты ранних стадий.В процессе эмбрионизации все большее число ранних стадий развития протекает под оболочками яйца или в организме матери. В результате рождается организм более сформированный, более устойчивый к внешним воздействиям.Эмбрионизация приводгит к двоякому результату : эмбриональные стадии утрачивают ставшие ненужными приспособления, обеспечивавшие предкам существование во внешней среде (развитие млекопитающих) . Эти приспособления функционально замещают вторичные зародышевые оболочки, обеспечивающие развитие под плотными покровами яиц или в материнском организме. В результате эмбриональное развитие и упрощается и ускоряется. Преимущество вторичных эмбриональных оболочек состоит в том, что они отбрасываются при вылуплении или при рождении и не влияют на дальнейшее развитие. При далеко зашедшей эмбрионизации утрачивается и стадия метаморфоза, которая становится ненужной, т. е. редуцировались личиночные адаптации, например амфибиям, предкам рептилий, было свойственно развитие с метаморфозом.

Что такое гетерохрония? Какова роль гетерохроний в эволюции онтогенеза? Приведите примеры гетерохроний.

Изменения сроков закладки и (или) темпов развития opгaнoв в ходе филогенеза.Более поздняя закладка и (или) замедление темпов индивидуального развития признака была названа Геккелем ретардацией, а ускорение развития, как и более paннее eгo начало – акцеллерацией. По своему происхождению гетерохронии не представляют собой единoгo целого. Часть акцеллераций бывает обусловлена рационализацией онтогенеза, а часть, необходимостью более paннeгo начала функционирования opгaнa системогенезом (Анохин 1968). Ретардация также обусловлена системогенезом, а, кроме тoгo, рудиментацией opгaнов. Согласно концепции системогенеза, функциональная система система взаимодействующих структур, необходимая для выполнения той или иной функции на данной стадии онтогенеза, должна сформироваться к тому моменту, когда это необходимо для жизнеобеспечения организма. Если ее функционирование необходимо на более paнней чем у предков стадии онтогенеза, система развивается ускоренно, происходит акцеллерация.Гетерохрония меняет морфологию, создает новые функции на тех или иных этапах онтогенеза и, в то же время меняет условия функционирования других синхронных с ней структур. Это резко повышает эволюционную пластичность соответствующих стадий и, тем самым, создает возможность резкого изменения направления их эволюции.

Перечислите типы онтогенетических корреляций по И.И.Шмальгаузену. Каковы возможные направления эволюции корреляционных взаимодействий?

И. И. Шмальгаузен описал три основных типа корреляций, а именно: геномные, морфогенетические и эргонтические. Геномные взаимозависимости определяются непосредственными факторами развития, т. е. генами, через биохимические процессы, происходящие в клетках того же самого материала, в котором реализуются изменения. Морфогенетические также наследственно запрограммированы, но осуществляются путем передачи веществ или возбуждения от одной части организма к другой. Лишь эргонтические корреляции зависят от функционирования самих членов корреляционной пары, или цепи, влияющей на изменение их строения и способа функционирования.Геномные + морфогенетические = специфичны для периодов роста и созревания, эргонтические – для дефинитивных функций сформировавшегося взрослого организма.

Каковы возможные пути преобразования онтогенеза с точки зрения теории филэмбриогенеза А.Н.Северцова?

Филэмбриогенез – эволюционное изменение хода онтогенеза.Возможные пути преобразования онтогенеза: 1.анаболия (Представляет собой дальнейшее развитие признаков, существовавших у предков. Возникают чаще других путей, поскольку отбор идет по функциональным признакам фенотипа, их дальнейшее развитие всегда более вероятно, чем перестройка более ранних стадий морфогенеза.2. девиация ( Это уклонение на промежуточных стадиях развития. При девиации происходит не дальнейшее развитие, а изменение морфогенеза органа. Развитие пера у птиц, по сравнению с развитием чешуи у их предков рептилий.)3. архаллаксис ( Это изменение первичных зачатков — явление еще более редкое, чем девиация.Посредством архаллаксиса возникают новые структуры, отсутствовавшие у предков. Развитие позвоночника и осевой мускулатуры у змей по сравнению с ящерицами.)

Поскольку естественный отбор идет по функциональным признакам, трудно предполагать, что уклонение на промежуточных дофункциональных стадиях, а, тем более, изменение первичных зачатков может происходить под действием движущего отбора. Вероятнее предположение, что в начале возникает анаболия, а затем под действием стабилизирующего отбора происходит рационализация процессов развития соответствующих структур, и их морфогенез отклоняется от первоначального пути на все более ранних стадиях.

Переход от одного качественного состояния к другому, от фазы к фазе, от периода к периоду называется узловыми точками развития.Хотя узловые точки индивидуального развития животных в отличие от геометрических точек и имеют определенную протяженность во времени, их протяженность по сравнению со временем прохождения фаз и периодов очень невелика, а изменения индивидуального развития животных в узловых точках большие, энергозатратные и часто идут в ущерб другим происходящим в теле процессам. Из-за этого в узловых точках развития животных часто отмечаются задержка роста и понижение жизнестойкости организма. В настоящее время рассматриваются три эволюционные гипотезы, объясняющие возникновение таких периодов в развитии: а) случайные процессы, б) эпигенетические процессы (филотипический период появляется как результат взаимодействий между клетками, тканями, развивающимися органами, поэтому изменения в одном элементе ведут к изменениям многих взаимодействующих структур и функций. Все стадии развития потенциально открыты для эволюционных преобразований, но поскольку эпигенетические взаимодействия так фундаментальны, ранние эволюционные стадии стабильны)в) процессы естественного отбора.

Каковы основные эволюционные тенденции эволюции сложных жизненных циклов?

сложный жизненный цикл — это не один, а, по меньшей мере, два, а в некоторых случаях и более онтогенезов, поскольку включает в себя две или более генерации организмов, отличающихся способом размножения. Потеря некоторых стадий – рационализация онтогенеза.Основные тенденции:1. усложнение;2. разнесение жизненных стадий по разным экологическим нишам/хозяевам;3. гетерохрония формирования половых продуктов.

В чем состоит концепция модульности онтогенеза и сложных признаков фенотипа? Как в ее рамках решается проблема гомологии сложных признаков и структур?

В чем состоит гипотеза коопции генов и модулей генетических регуляторных сетей? Приведите примеры коопции.

Коопция подразумевает образование новой функции путём совместного отбора уже существующих исполнителей для выполнения новой функции. Эволюция организмов происходит за счёт мутаций генов, приводящих к изменениям в контактах между модулями (реже в самих модулях) в виде: 1. их диссоциации (пространственной или временной) (гетерохрония и аллометрия. Гетрохрония может быть объяснена мутациями в эндокринной системе. Пример гетерохронии – неотения и индуцированный метаморфоз у аксолотля -Ambystoma mexicanum (рост в воде с тироксином) 2. дупликации (умножения с последующей дивергенцией) 3. коопции (вовлечения в другие ранее не свойственные этим модулям процессы)( пример: формирование (в итоге 3-х) костей среднего уха млекопитающего из костей нижней челюсти рептилии)

в результате аккомодации ещё может происходить другой процесс – коопция генных сетей и генетических модулей. Когда новая структура образуется, то для ее детерминации в онтогенезе может использоваться уже существующая генная сеть и уже существующие генные взаимоотношения.

Ситуация trade off, когда отбору препятствует усиление элиминации по другим признакам фенотипа и тесно связанный с этой ситуацией контрбаланс векторов движущего отбора снижает эффективность движущего отбора.

Анатомия и физиология

Рога арсинойтерия в отличие от рогов современных носорогов были сформированы костной тканью (картина Г. Хардера)

Кожа млекопитающих: 1 — волос, 2 — эпидермис, 3 — сальная железа, 4 — подкожная мышца, 5 — дерма, 6 — волосяная сумка, 7 — потовая железа

Череп собаки. 1 — верхнечелюстная кость; 2 — лобная кость; 3 — слёзная кость; 4 — нёбная кость; 5 — скуловая кость; 6 — носовая кость; 7 — предчелюстная кость; 8 — теменная кость; 9 — межтеменная кость; 10 — чешуйчатая кость; 11 — затылочная кость; 12 — зубная кость.

Скелет капского дамана

Схема строения головного мозга собаки. 1 — Передний (конечный) мозг, 2 — средний мозг, 3 — мост, 4 — мозолистое тело, 5 — промежуточный мозг, 6 — мозжечок, 7 — продолговатый мозг, 8 — спинной мозг

Строение глаза млекопитающего: 1 — склера, 2 — сосудистая оболочка, 3 — канал Шлемма, 4 — корень радужной оболочки, 5 — роговица, 6 — радужная оболочка, 7 — зрачок, 8 — передняя камера, 9 — задняя камера, 10 — цилиарное тело, 11 — хрусталик, 12 — стекловидное тело, 13 — сетчатка, 14 — зрительный нерв, 15 — цинновы связки.

Анатомия человеческого уха: Наружное ухо: череп; слуховой канал; ушная раковина. Среднее ухо: барабанная перепонка; овальное окно; молоточек; наковальня; стремечко. Внутреннее ухо: полукружные каналы; улитка; нервы; .

Схема дыхательной системы человека

Схема строения кровеносной системы млекопитающих. 1 — голова и передние конечности, 2 — верхняя полая вена, 3 — лёгкое, 4 — нижняя полая вена, 5 — правое сердце, 6 — печень, 7 — почки, 8 — задние конечности и хвост, 9 — левое сердце, 10 — межжелудочковая перегородка, 11 — аорта, 12 — кишечник

Клетки крови млекопитающих

Голый землекоп — единственное пойкилотермное млекопитающее

Зубы собаки: 1, 2, 3 — резцы, 4 — клыки, 5 — премоляры, 6 — моляры

Пищеварительная система млекопитающего. 1 — печень, 2 — жёлчный пузырь, 3 — жёлчный проток, 4 — ободочная кишка, 5 — слепая кишка, 6 — прямая кишка, 7 — пищевод, 8 — желудок, 9 — привратник желудка, 10 — поджелудочная железа, 11 — тонкая кишка, 12 — Сигмовидная кишка, 13 — анальное отверстие.

Выделительная система и осморегуляция

Строение почки и нефрона млекопитающих. 1 — корковый слой, 2 — мозговой слой, 3 — почечная артерия, 4 — почечная вена, 5 — мочеточник, 6 — нефроны, 7 — приносящая артериола, 8 — сосудистый клубочек, 9 — капсула Шумлянского — Боумена, 10 — почечные канальцы и петля Генле, 11 — выносящая артериола, 12 — околоканальцевые капилляры.

Эндокринные железы собаки. 1 — эпифиз (шишковидное тело), 2 — гипофиз, 3 — паращитовидные железы, 4 — надпочечники, 5 — щитовидная железа, 6 — поджелудочная железа, 7 — яичники, 8 — семенники.

Половая система самок сумчатых (слева) и плацентарных (справа). 1 — яичник, 2 — матка, 3 — боковая вагина, 4 — вагина, 5 — родовые пути

Половая система самца кролика