Гръбначни животни: характеристики, класификация, нервна система, храносмилателна система, репродукция

Гръбначните (Vertebrata) са група животни, характеризираща се с наличие на скелет, съставен от прешлени и краниална кутия със защитни функции. В тази група се срещат повече от 60 000 вида.

Състои се от риба и тетраподи: земноводни, влечуги, птици и бозайници - включително и хората. В тези линии ние откриваме голямо разнообразие от гледна точка на телесни модели, физиологични, методи за придвижване, хранене, наред с други.

Произходът на гръбначните животни е предмет на важни дискусии сред еволюционните биолози. Има серия от вкаменелости, които ни позволяват да проследим нейната еволюционна история. Например, малкият организъм Haikouella lanceolata е създание, което днес прилича на риба. Палеонтолозите предлагат тази вкаменелост да е семеен таксон на гръбначни животни.

Освен това има и други спекулации, свързани с произхода на групата. Някои изследователи предлагат, че гръбначните животни могат да произхождат от протокорадосите. Изкопаемите данни изглежда подкрепят тази теория.

Диагностични характеристики на хордовете

Вторичният връхнищник представя редица характеристики, които позволяват да се разграничат от безгръбначните. Субтифът Въртебрата е включен в Типа Chordata, така че има диагностични характеристики на тази група: носови, дорзални тубуларни нервни въшки, фарингеални цепки, ендостилни и постнатални опашки.

Тези пет характеристики се намират в някои ембрионални състояния. В някои случаи те могат да изглеждат модифицирани и също така е обичайно те да изчезват с развитието на животното.

notochord

Нотохардът е структура, която прилича на тръстика, е гъвкава и се простира из цялото тяло. Той осигурява място за закрепване на мускулатурата и благодарение на неговите свойства позволява вълновите движения на организма. В гръбначните животни, нотохордът се заменя.

Гръбначен нервен шнур

Типичен за тази група е дорзалният нервен шнур - при безгръбначните я намираме във вентрална позиция. Това е защитено от нервните арки на прешлените. Също така, мозъкът е защитен от череп.

Фарингеални цепнатини

Фарингеалните цепнатини функционират в примитивните групи като филтър, който позволява хранене. При рибите тази структура е васкуларизирана и позволява обмен на газове, образувайки хрилете.

Endostyle

Ендостилът се намира в основата на фаринкса и при гръбначните животни се трансформира в щитовидната жлеза.

Кола postanal

Постанаталната опашка, заедно с мускулатурата, допринася за движението на базалните хорди. Предлага се да се развие в полза на селективния натиск, който водният живот предполага. При хората се намира само като малък рудиментален орган: опашната кост.

Обща характеристика на гръбначните животни

Епидермални тъкани

Обвивката на гръбначните животни има две ясни деления: външен епидермис, който ембриологично произлиза от ектодермата и вътрешна дерма, образуваща съединителна тъкан, получена от мезодермата.

При гръбначните животни има редица много разнородни модификации във външните тъкани, като например наличието на люспи, пера, нокти и др.

Бозайниците се отличават особено с присъствието на коса и жлезиста тъкан. Последният е отговорен за отделянето на вещества и хормони, които пряко участват във физиологията на индивида и в процеса на възпроизвеждане и избор на партньор.

скелет

Името на групата произлиза от тази отличителна черта: наличието на прешлени. В допълнение към тях, гръбначните животни имат краниална кутия със защитни функции, получени главно от клетките на нервния гребен

Единственото изключение за наличието на прешлени е примитивна група риби, известни като вещици или миксини.

системи

В гръбначните животни можем да разграничим редица сложни системи, които организират физиологичните механизми, които се случват в организма.

Мускулната система позволява движения и се характеризира с мускулни сегменти или зигоматично оформени миомери. В групата те откриват голямо разнообразие от механизми за придвижване, така че мускулите се модифицират, за да отговорят на изискванията на животното.

Нервната система се състои от мозък, разделен на три части и десет или дванадесет двойки черепни нерви.

Храносмилателната система позволява усвояването на хранителните вещества. В тази система може ясно да се разграничи наличието на черния дроб и панкреаса. Тази система, заедно с нервната система, ще бъде подробно описана в следващите раздели.

Кръвоносната система се състои от вентрално сърце, съставено от поредица от камери, които изпомпват течност в тялото. В допълнение, те представят серия от съдове, наречени артерии, вени и капиляри, които медиират притока на кръв. Еритроцитите съдържат хемоглобин - протеин, отговорен за транспорта на кислород - вътре.

Гени Хокс

Въпреки че морфологичните характеристики са много полезни за разграничаване на тази група, съществуват редица особености на молекулярно ниво, които според проучванията са уникални за гръбначните.

Hox гените са семейство гени, които са отговорни за контролирането на специфичния модел на структурите на тялото. Те са организирани в генни комплекси и проявяват няколко много особени характеристики: има перфектна корелация в реда на гените с предната и задната локализация на продуктите на ембриона.

Изследването на тези гени е от ключово значение за еволюционната биология на развитието и благодарение на откритието му са предложени някои теории, които претендират да обяснят произхода на гръбначните животни.

Във всички метазои са открити Hox гени, но при гръбначните животни тази група гени претърпява процес на дублиране. Затова открихме само едно копие на Hox гените в безгръбначните, а от първите гръбначни открихме четири копия.

Предложено е това ново генетично изобретение да доведе до развитие на сложността на животинския свят.

класификация

Класификацията на гръбначните, според Hickman (2007), е следната: Subphylum Vertebrata принадлежи към Phylum Cordata.

Subphylum се състои от два суперкласа: Agnata и суперкласа Gnathostomata. Агнатите са риби без челюсти и на свой ред се състоят от два класа: Myxini, известни като риба от вещици и Petromyzontida, често наричани lampreys.

Суперкласът Gnathostomata се състои от група риби с челюсти и дори с добавки. Останалите класове гръбначни принадлежат към тази суперклас.

Клас на хондриците: акули и лъчи

Класът Chondrichthyes включва почти 1000 вида скатове, химери и акули. Групата се характеризира с наличието на хрущялен скелет и спирален клапан в червата. Няма плувен мехур, вместо това използвайте масла, по-плътни от водата, за да насърчите флотацията

Клас Actinopterygii и Sarcopterygii: риба

В този раздел ще разгледаме двата класа, които съответстват в популярната терминология на "рибата".

Класът Actinopterygii има закостенял скелет и един брахиален отвор, покрит със структура, наречена операкулум. Има дори алели, които се поддържат от серия от кожни лъчи.

Плувният мехур представлява хидростатичен плуващ орган. В този клас има около 27 000 вида.

От друга страна клас Sarcopterygii включва рибената риба. Подобно на предишния клас, те представят един закостенял скелет и отвора на хрилете, покрит с операкулум.

Плавниците са най-забележителната характеристика на този род, те имат скелет и вътрешна мускулатура. Опашната перка е трудна. Парафилетичната група, ако не включим тетраподите.

Клас на земноводните: жаби, саламандри и цецилии

Земноводните са родословието, което свързва начина на живот, както водния, така и наземния. Те са ектотермични организми, дишането става чрез белите дробове или газовия обмен, медииран от кожата. Кожата е влажна, има слузести жлези и нямат никакви скали.

Екскреторната система се образува от мезонефрични или опистонефрични бъбреци, а азотният отпадъчен продукт е карбамид.

Що се отнася до сетивата, земноводните имат тъпанчева мембрана и коломела, която предава вибрации в околната среда на вътрешна омраза. За миризма те имат обонятелен епител вътре в носната кухина. В допълнение, те имат система от лещи, която им позволява поглед от въздуха.

Най-известните групи са жаби и саламандри. Имайте предвид, че терминът жаба и жаба нямат таксономична валидност, първата се отнася до земноводни с кожа и разяжда с брадавици, докато жабите обикновено са грациозни и цветни.

Последната група са цецилианците. Той е малко известен и се състои от организми, чиято морфология прилича на червей. Те имат подземен начин на живот.

Синапсиди, диапсиди и анапсиди

Преди да се опишат класовете Reptilia, Birds и Mammalia, е необходимо да се спомене как тези организми са класифицирани според черепа.

Тези категории се основават на броя на "дупките" (fenestra) във временната област на черепа. Предшественото състояние е anápsida, които нямат временни отвори. Също така, условията, получени от тях, са синапсидите и диапсидите, съответно с един и два отвора.

Съвременните костенурки се считат за анасиди, но този характер изглежда е продукт на обрат.

Диапсидите са представени от няколко живи групи, главно от групите, считани за влечуги, с изключение на костенурките.

Лепидозаврите включват повечето от влечугите и архозаврите са динозаврите, птерозаврите и настоящите крокодили и птици. Положението на костенурките е предмет на противоречия. Накрая синапсидите включват настоящите бозайници и техните изчезнали предци.

Клас на рептилия: костенурки, гущери, туатари, змии и крокодили.

Влечугите са група от тетраподни ектотерми, които дишат през белите дробове. В тази група настъпила трансцендентална еволюционна иновация, която направи възможно да се отървем от водната зависимост и достъпа до живот на земята: амниотичното яйце.

Това яйце има варовик или кориевидно покритие. Той има серия от мембрани: амнион, хорион, жълтъчен сак и алантоис.

Екскреционната система се формира от двойка метанефрични бъбреци, чийто основен азотен остатък е пикочна киселина.

Обикновено оплождането е вътрешно и в тази група се появяват специализирани структури за копулационния процес, като пениси и хемипени.

Кожата на влечугите е суха и те имат серия от люспи, получени от епидермиса. В случай на невключване на птиците, групата е парафилетична.

В допълнение към настоящите групи, влечугите са широко известни с най-известната изчезнала група: колосалните динозаври - група, която е породила сегашните птици.

Птичи клас

Птиците са организми, чиято морфология и физиология са напълно адаптирани за средствата за въздушно движение. Те се характеризират с лек скелет с отегчени кости, създаващи въздушни кухини. Предните елементи са модифицирани за полета. Тялото е покрито с пера, а краката имат люспи.

Птиците, като бозайниците, могат да регулират телесната си температура. За тази характеристика се разглеждат ендотерми. Въпреки това, тази характеристика не е хомоложна между тези линии - тя е придобита конвергентивно.

Що се отнася до анатомията, те се характеризират с дълъг врат под формата на S, челюстта е претърпяла процес на кератинизация и образува клюн без зъби. Опашката е редуцирана до пигостил.

Половете са разделени. За размножаване, женските имат само един функционален яйчник - левият. Гонадите обикновено изпразват съдържанието си в канализацията, въпреки че има няколко групи с копулаторни органи: пениса. Оплождането става вътрешно.

По отношение на поведението птиците обикновено представляват система за родителска грижа, където и двамата родители допринасят за възпитанието на потомството. Всъщност тази група инвестира много време и енергия в възпитанието на децата си.

Клас на бозайници: бозайници

Бозайниците са ендотермични гръбначни, които имат две основни диагностични характеристики: наличие на коса и млечни жлези.

В допълнение към секреторните жлези на млякото, те имат и други жлези, способни да отделят различни вещества, като пот, мазнини и др.

Що се отнася до скелета, бозайниците имат череп с два тилни задника и вторично небце, средното ухо има три кости, участващи в предаването на звук, седем шийни прешлени и тазова кост.

Зъбите са хетеродонтос, което показва, че не всички са равни: представете си зъбите на крокодил, в сравнение със зъбите на човека, ясно разграничени в моларите, премоларите, кучетата и резците. Костта на долната челюст се слива в едно: денталната.

Екскреторната система се формира от метанефрени бъбреци с уретри, които обикновено завършват в пикочния мехур.

Те са класифицирани в подклас Prototheria, където по реда на Monotremata са калината и ехидната. Подкласът Theria включва интраклазата Metatheria, която е съставена от торбестите.

Интраклазата на Eutheria включва всички видове плацентарни бозайници: Insectivora Order, Macroscelidea, Desmoptera, Chiroptera, Scandentia, Примати, Ксенатра, Флидота, Лагоморфа, Родентия, Хищни, Сирения, Перисодацила, Артодактила,

Нервна система

Основната единица на нервната система са невроните. Тези клетки имат способността да бъдат възбудени и да провеждат необходимите електрически импулси. Системата е разделена на централната нервна система и нервната и периферната система.

При гръбначните животни се случват нервни процеси чрез нерви, които са основно набор от аксони на неврони, обградени от съединителна тъкан.

Сложността на основния орган - мозъка - варира, докато се движим през групи риби, земноводни, влечуги, птици и бозайници. Последните проявяват забележителна сложност в споменатата структура.

Що се отнася до сетивата, всяка линия е развила своите особености. Птиците, например, имат изключително чувство за зрение и са способни да визуализират плячката си от изненадващи разстояния.

Бозайниците имат силно развит обонятелен епител, който им помага да изследват околната среда и участват в социални взаимодействия.

Храносмилателна система

Най-общо, храносмилателната система на гръбначните животни се състои от следните части:

Приемащ орган на храната, който съставлява частите на "устата". Той участва в унищожаването на храната на по-малки частици. В допълнение, в някои случаи има жлези, които отделят слюнка и участват в ензимното смилане на въглехидрати.

След това следва тръбопровода, хранопровода, който е отговорен за транспортирането на храната до стомаха, където ще се смеси с поредица от ензими и стомашни сокове. Панкреасът участва в секрецията на ензими.

При птиците има структура, наречена култура, последвана от воденичка - тази структура е мускулна, а в много случаи се подпомага от малки скали.

Тази система е последвана от органи, свързани с усвояването на хранителните вещества: тънките черва. По подобен начин абсорбцията на вода се извършва в дебелото черво, където твърдите вещества са концентрирани. Отпадъчните продукти се изхвърлят през отвор.

репродукция

При гръбначните животни репродукцията е предимно сексуален и половете са разделени. Рибите и акулите могат да бъдат яйценосни, овакоподобни или живородени. При някои видове може да настъпи пряко развитие на потомството.

Оплождането обикновено е вътрешно (в базалните групи външният е често срещан) и от влечугите започваме да наблюдаваме специализирани органи за копулация, като пенисите и хемипените, където се задържа съдържанието на половите жлези.

Ако няма специализирани органи, явлението се среща в канализацията - както при повечето птици.

дишане

При рибите дишането става през хрилете, което им позволява да извличат кислород от водата. Земноводните са способни да дишат през кожата или могат да го направят през бели дробове, макар че, за разлика от нашите бели дробове, те се надуват от отрицателно налягане.

По същия начин влечугите дишат през белите дробове, точно като бозайниците. Птиците имат специална система за парабронки, която им позволява да посрещнат високите енергийни нужди на полета.

Примери за гръбначни животни

Както видяхме в класификацията на гръбначните животни, това представлява голяма и хетерогенна група животни.

Обикновено сме в ежедневен контакт с тях, или като домашни любимци, или като спътници. Също така, те са част от нашата диета.

риба

Всичко, което познаваме като "риба", са гръбначни. Те се срещат както в сладководни, така и в соленоводни тела.

хидроплан

Земноводните живеят в земна среда, но са свързани с водата чрез тяхното размножаване. Най-популярни са жабите и жабите, които често се срещат в езера и езера. Саламандрите и цецилиите са по-трудни за намиране в ежедневието.

влечуги

Влечугите включват костенурките, голямото разнообразие от гущери, змии, крокодили и др. Групата гигантски динозаври, обитаващи земята в продължение на хиляди години, се класифицират като влечуги.

домашни птици

Групата от птици включва цялото голямо разнообразие от видове. Те имат способността да летят, въпреки че някои групи, като пингвини и щрауси, са променили начина си на пътуване.

бозайници

И накрая, имаме бозайници. Голяма група, която показва огромно морфологично разнообразие. Само за да споменем някои от тях имаме гигантски китове, малки гризачи и внушителни прилепи.

Произход на гръбначните животни

Има няколко теории, които се стремят да обяснят произхода на тази група. Една от най-забележителните е хипотезата на Валтер Гарстанг. През 1928 г. този изследовател, първоначално от Англия, предложил, че родословната линия на предците е запазила младежкия си вид.

В хода на еволюцията хордовете разнообразяват много рано. Тази дихотомия доведе до появата на следните родословия: заседналите урокордади (наречени асцидии) и подвижните цефалохордати и гръбначни животни.

Теорията се фокусира върху урокордадосите. Въпреки че простите и приседнали форми на тези организми не изглеждат като обещаващ кандидат, за да бъдат считани за прародител на хордовете, тяхната младежка форма - ларвата - е.

Ларвата на урокордадосите представя всички характеристики, подходящи за преден гръбначен: има носово, дорсално и кухо нервно въже, фарингеални цепки и постнатална опашка.

Хипотезата предполага, че в даден момент от еволюцията на групата, ларвите са загубили способността си да се съобразяват с тяхната метаморфоза. По този начин, тази ларва е сексуално зряла, но с ювенилни характеристики тя е била в състояние да се възпроизвежда и да генерира нова линия от цефалобони и гръбначни животни.