Млекопитающие – теплокровные позвоночные животные. Сердце их четырехкамерное. Развит волосяной покров. Для большинства характерно живорождение и выкармливание детенышей молоком, которое, которое вырабатывается в млечных железах самки. Хорошо развита центральная нервная система. Млекопитающие населяют сушу, моря и пресные воды. Известно более 4 тыс. виды[1].

Сходство современных млекопитающих с пресмыкающимися, особенно на ранних стадиях зародышевого развития, указывает на близкое родство этих групп позвоночных и дает возможность предположить, что млекопитающие произошли от древних зверозубых ящеров.  В Австралии и на прилегающих к ней островах и сейчас живут млекопитающие, которые по своему строению и особенностям занимают промежуточное положение между пресмыкающимися и млекопитающими. К ним относятся представители отряда яйцекладущих, или первозверей. – утконос и ехидна.

При размножении они откладывают яйца, покрытые прочной оболочкой, защищающей содержимое яйца от высыхания. Самка утконоса откладывает в норку 1-2 яйца, которые затем насиживает. Ехидна вынашивает единственное яйцо в особой сумке, представляющей складку кожи на брюшной стороне тела.

Разнообразна роль млекопитающих в жизни человека. Многие их них служат объектами промысла, доставляя человеку мясо, жир, пушнину, техническое сырье. Сельскохозяйственных животных разводят для получения продуктов питания, сырья для промышленности. Наряду с этим среди млекопитающих есть животные, наносящие вред хозяйственной деятельности человека (мышевидные грызуны).

Предками млекопитающих, несомненно, были древние палеозойские рептилии, еще не утратившие некоторых черт строения амфибий: кожные железы, слабое ороговение эпидермиса кожи, отсутствие или слабое развитие роговых чешуй, малые размеры полушарий переднего отдела головного мозга и некоторые другие, более специальные особенности. Такой предковой группой считают териодонтов, или зверозубых (Theriodontia),- подотряд терапсидных рептилий, существовавший со второй половины пермского до середины юрского периода, т.е. с конца палеозойской до середины мезозойской эры. Древнейшие млекопитающие известны из позднего триаса Европы, Китая и Южной Африки. Несмотря на фрагментарность их ископаемых находок, очевидно, что в то время, т. е. около 200 млн. лет назад, уже существовали группы, принадлежавшие к трем различным эволюционным ветвям млекопитающих.

Своим происхождением млекопитающие связаны с мезозойскими звероподобными пресмыкающимися (Therapsida). Млекопитающие обнаружены уже в триасе (160-170 млн. лет назад); в верхнем триасе их было 3 отряда (Docodonta, Triconodonta, Eupantotheria).

В юре млекопитающие были представлены 5 отрядами, объединявшими 11 семейств. Эти группы (кроме многобугорчатых, доживших до эоцена) вымерли в среднем мелу. В раннем мелу уже существовали сумчатые и появились насекомоядные - первые плацентарные. В палеоцене плацентарные (древние копытные, зайцеобразные, древние хищники, грызуны и летучие мыши) уже преобладали над сумчатыми. В эоцене - периоде самого бурного развития млекопитающих - было уже 28 отрядов плацентарных, из которых 16 входят в современную фауну. С конца триаса существовало, по разным данным, 36-40 отрядов, объединявших 258-312 семейств, включавших свыше 3 тыс. родов с 12-13 тыс. видов. Современные млекопитающие - около 3500 видов (некоторые зоологи насчитывают 4250 видов). Это означает, что современные виды составляют около трети всех существовавших[2].

14. Рост и развитие организмов. Молекулярные основы дифференцирования клеток. Понятие об онтогенезе, периоды онтогенеза на примере растений и животных

«Рост растения зависит от того элемента питания, который присутствует в минимальном количестве». Позднее этот вывод стал известен как закон минимума Либиха и был распространен также и на многие другие экологические факторы. Ограничивать, или лимитировать развитие организмов могут и тепло, и свет, и вода, и кислород, и другие факторы, если их значение соответствует экологическому минимуму.

Закон Либиха в общем виде можно сформулировать так: рост и развитие организмов зависят в первую очередь от тех факторов природной среды, значение которых приближается к экологическому минимуму. Дальнейшие исследования показали, что закон минимума имеет два ограничения, которые следует учитывать при практическом применении.

 Многоклеточные растения и животные эволюционировали из одноклеточных организмов, клетки которых после деления оставались вместе, образуя колонию. Изначально все клетки были идентичными, но дальнейшая эволюция породила дифференцировку. В первую очередь дифференцировались соматические клетки (т.е. клетки тела) и половые клетки. Далее дифференцировка усложнялась – возникало все больше различных клеточных типов. Онтогенез – индивидуальное развитие многоклеточного организма – повторяет в общих чертах этот эволюционный процесс (филогенез).

Физиологически клетки дифференцируются отчасти за счет усиления той или иной особенности, общей для всех клеток. Например, в мышечных клетках усиливается сократительная функция, что может быть результатом совершенствования механизма, осуществляющего амебоидное или иного типа движение в менее специализированных клетках. Аналогичный пример – тонкостенные клетки корня с их отростками, т.н. корневыми волосками, которые служат для всасывания солей и воды; в той или иной степени эта функция присуща любым клеткам. Иногда специализация связана с приобретением новых структур и функций – примером может служить развитие локомоторного органа (жгутика) у сперматозоидов.

Дифференцировка на клеточном или тканевом уровне изучена довольно подробно. Мы знаем, например, что иногда она протекает автономно, т.е. один тип клетки может превращаться в другой независимо от того, к какому типу клеток относятся соседние. Однако часто наблюдается т.н. эмбриональная индукция – явление, при котором один тип ткани стимулирует клетки другого типа дифференцироваться в заданном направлении.

В общем случае дифференцировка необратима, т.е. высокодифференцированные клетки не могут превращаться в клетки другого типа. Тем не менее это не всегда так, в особенности у растительных клеток.

Различия в структуре и функциях в конечном счете определяются тем, какие типы белков синтезируются в клетке. Поскольку синтезом белков управляют гены, а набор генов во всех клетках тела одинаков, дифференцировка должна зависеть от активации или инактивации тех или иных генов в различных типах клеток. Регуляция активности генов происходит на уровне транскрипции, т.е. образования информационной РНК с использованием ДНК в качестве матрицы. Только транскрибированные гены производят белки. Синтезируемые белки могут блокировать транскрипцию, но иногда и активируют ее. Кроме того, поскольку белки являются продуктами генов, одни гены могут контролировать транскрипцию других генов. В регуляции транскрипции участвуют также гормоны, в частности стероидные. Очень активные гены могут многократно дуплицироваться (удваиваться) для производства большего количества информационной РНК.

Развитие злокачественных образований часто рассматривалось как особый случай клеточной дифференцировки. Однако появление злокачественных клеток является результатом изменения структуры ДНК (мутации), а не процессов транскрипции и трансляции в белок нормальной ДНК.

Онтогенез является коротким и быстрым повторением филогенеза, повторением, обусловленным физиологическими функциями наследственности (воспроизведения) и приспособленности (питания).

В ходе онтогенеза растение проходит периоды эмбриональный, ювенильный, зрелости, размножения и старости.

У растений эволюция пошла по пути увеличения пластичности онтогенеза (очень широкая норма реагирования), что связано с прикрепленным образом жизни. У животных онтогенез гораздо жестче и «встроиться» в него чужим генам гораздо труднее. Кстати, проще всего соединить разные геномы в культуре клеток, где онтогенез вообще отсутствует. При этом можно соединить самые различные организмы.

30. Основные группы мышечной ткани, основа их классификации

Различают три типа мышц. Поперечно-полосатые (их также называют скелетными) мышцы являются основой двигательной системы организма. Очень длинные многоядерные клетки-волокна связаны друг с другом соединительной тканью, содержащей в себе множество кровеносных сосудов. Данный тип мышц отличают мощные и быстрые сокращения; в сочетании с коротким рефрактерным периодом это приводит к быстрой утомляемости. Активность поперечно-полосатых мышц определяется деятельностью головного и спинного мозга.

Поперечно-полосатая мышечная ткань называется еще скелетной или соматической. Она составляет мускулатуру опорно-двигательного аппарата, а также имеется в стенках некоторых внутренних органов (глотка, пищевод, язык, мышцы гортани).

Гладкие (непроизвольные) мышцы образуют стенки дыхательных путей, кровеносных сосудов, пищеварительной и мочеполовой систем. Их отличают относительно медленные ритмичные сокращения; активность зависит от автономной нервной системы. Одноядерные клетки гладких мышц собраны в пучки или пласты.

Гладкая мышечная ткань развивается из мезенхимы. Она состоит из вытянутых в длину веретенообразной формы гладкомышечных клеток, в цитоплазме которых располагаются также вытянутые в длину овальной формы ядра и специальные органоиды в виде тончайших волоконец - миофибрилл. Миофибриллы вытянуты по длине клетки и расположены параллельно друг другу. Благодаря способности миофибрилл к сокращению происходит сокращение гладкомышечной клетки в целом. Гладкомышечные клетки располагаются в органах пучками и пластами. Гладкая мышечная ткань входит в состав внутренних органов, находится в стенках кровеносных и лимфатических сосудов, в соединительной ткани кожи, в глазном яблоке и в других местах.

Наконец, клетки сердечной мышцы разветвляются на концах и соединяются между собой при помощи поверхностных отростков – вставочных дисков. Клетки содержат несколько ядер и большое количество крупных митохондрий. Как следует из названия, сердечная мышца встречается только в стенке сердца[3].

В основу классификации мышечных тканей положены два принципа – морфофункциональный и гистогенетический. В соответствии с морфофункциональным принципом, в зависимости от структуры органелл сокращения, мышечные ткани подразделяют на две подгруппы. Первая подгруппа – поперечнополосатые (исчерченные) мышечные ткани (textus muscularis striatus). В цитоплазме их элементов миозиновые филаменты постоянно полимеризованы, образуют с актиновыми нитями постоянно существующие миофибриллы. Последние организованы в характерные комплексы – саркомеры. В соседних миофибриллах структурные субъединицы саркомеров расположены на одинаковом уровне и создают поперечную исчерченность. Исчерченные мышечные ткани сокращаются быстрее, чем гладкие. Вторая подгруппа – гладкие (неисчерченные) мышечные ткани (textus muscularis nonstriatus). Эти ткани характеризуются тем, что вне сокращения миозиновые филаменты деполимеризованы. В присутствии ионов кальция они полимеризуются и вступают во взаимодействие с филаментами актина. Образующиеся при этом миофибриллы не имеют поперечной исчерченности: при специальных окрасках они представлены равномерно окрашенными по всей длине (гладкими) нитями[4].

41. Пищевая цепь, поток энергии через пищевую цепь

Пищевая цепь - перенос энергии пищи от ее источника - автотрофов (растений) - через ряд организмов, происходящий путем поедания одних организмов другими[5].

Внутри экологической системы органические вещества создаются автотрофными организмами (например, растениями). Растения поедают животные, которых, в свою очередь, поедают другие животные. Такая последовательность называется пищевой цепью; каждое звено пищевой цепи называется трофическим уровнем (греч. trophos «питание»).

Тепловая энергия, теряющаяся при дыхании

 

Тепловая энергия, теряющаяся при дыхании

Рис. 1 Поток энергии через типичную пищевую цепь

Организмы первого трофического уровня называются первичными продуцентами. На суше большую часть продуцентов составляют растения лесов и лугов; в воде это, в основном, зелёные водоросли. Кроме того, производить органические вещества могут синезелёные водоросли и некоторые бактерии.

Организмы второго трофического уровня называются первичными консументами, третьего трофического уровня – вторичными консументами и т.д. Первичные консументы – это травоядные животные (многие насекомые, птицы и звери на суше, моллюски и ракообразные в воде) и паразиты растений (например, паразитирующие грибы). Вторичные консументы – это плотоядные организмы: хищники либо паразиты. В типичных пищевых цепях хищники оказываются крупнее на каждом уровне, а паразиты – мельче.

Существует еще одна группа организмов, называемых редуцентами. Это сапрофиты (обычно, бактерии и грибы), питающиеся органическими остатками мёртвых растений и животных (детритом). Детритом могут также питаться животные – детритофаги, ускоряя процесс разложения остатков. Детритофагов, в свою очередь, могут поедать хищники. В отличие от пастбищных пищевых цепей, начинающихся с первичных продуцентов (то есть с живого органического вещества), детритные пищевые цепи начинаются с детрита (то есть с мёртвой органики).

В схемах пищевых цепей каждый организм представлен питающимся организмами какого-то определённого типа. Действительность намного сложнее, и организмы (особенно, хищники) могут питаться самыми разными организмами, даже из различных пищевых цепей. Таким образом, пищевые цепи переплетаются, образуя пищевые сети.

Пищевые сети служат основой для построения экологических пирамид. Простейшими из них являются пирамиды численности, которые отражают количество организмов (отдельных особей) на каждом трофическом уровне. Для удобства анализа эти количества отображаются прямоугольниками, длина которых пропорциональна количеству организмов, обитающих в изучаемой экосистеме, либо логарифму этого количества. Часто пирамиды численности строят в расчёте на единицу площади (в наземных экосистемах) или объёма (в водных экосистемах).

Список литературы

1.      Биология: Справочные материалы: Учебное пособие / Д.И. Трайтак, В.А. Карьенов, Е.Т. Бровкина и др.; Под ред. Д.И. Трайтака. М.: Просвещение, 1994.

2.      Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.: Мир, 1988.

3.      Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.: Мир, 1988.

4.      Одум Ю. Экология: В 2-х т. Т. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986.

5.      Пехов А.П. Биология с основами экологии. СПб: Издательство «Лань», 2000.

---

[1] Биология: Справочные материалы: Учебное пособие / Д.И. Трайтак, В.А. Карьенов, Е.Т. Бровкина и др.; Под ред. Д.И. Трайтака. М.: Просвещение, 1994. С. 83.

[2] Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.: Мир, 1988. С. 22.

[3] Кемп П., Армс К. Введение в биологию. М.: Мир, 1988. С. 30-32.

[4] Пехов А.П. Биология с основами экологии. СПб: Издательство «Лань», 2000. С. 102.

[5] Одум Ю. Экология: В 2-х т. Т. 1. Пер. с англ. - М.: Мир, 1986. С. 142.