Размножение простейших

Подцарство Простейших

Простейшие выполняют одновременно и функции клетки, и отдельного организма. В мире насчитывается около 70 тыс. видов данного Подцарства, большая часть из них являются организмами микроскопического размера.

2-4 микрон — это размер мелких простейших, а обычные достигают 20-50 мкм; по этой причине увидеть их невооруженным глазом невозможно. Но встречаются, например, инфузории длиной в 3 мм.

Встретить представителей Подцарства простейших можно лишь в жидкой среде: в морях и водоемах, в болотах и влажных почвах.

Какими бывают одноклеточные?

Существует три типа одноклеточных: саркомастигофоры, споровики и инфузории. Тип саркомастигофор включает в себя саркодовые и жгутиковые, а тип инфузории — ресничные и сосущие.

Особенности строения

Особенностью строение одноклеточных является наличие структур, которые свойственны исключительно простейшим. Например, клеточный рот, сократительная вакуоль, порошица и клеточная глотка.

Для простейших характерно разделение цитоплазмы на два слоя: внутренний и наружный, который называют эктоплазмой. Строение внутреннего слоя включается в себя органеллы и эндоплазму (ядро).

Для защиты существует пелликула — слой цитоплазмы, отличающийся уплотнением, а подвижность и некоторые функции питания обеспечивают органеллы. Между эндоплазмой и эктоплазмой расположены вакуоли, которые регулируют водно-солевой баланс в одноклеточном.

Питание одноклеточных

У простейших возможны два вида питания: гетеротрофный и смешанный. Различают три способа поглощения пищи.

Фагоцитозом называют процесс захвата твердых частиц пищи при помощи выростов цитоплазмы, которые есть у простейших, а также других специализированных клеток у многоклеточных. А пиноцитоз представлен процессом захвата жидкости самой клеточной поверхностью.

Дыхание

Способ дыхания простейших зависит от среды обитания. Свободноживущие используют кислород, а паразитические одноклеточные обитают в бескислородной среде, поэтому дыхание происходит при помощи гликолиза. Это расщепление углеводов в среде без кислорода.

Выделение у простейших осуществляется при помощи диффузии или через сократительные вакуоли.

Размножение простейших

Существует два способа размножения: половое и бесполое. Бесполое представлено митозом, во время которого происходит деление ядра, а затем цитоплазмы.

А половое размножение происходит при помощи изогамии, оогамии и анизогамии. Для простейших характерно чередование полового размножения и однократного или многократного бесполого.

Одноклеточные — это постоянные участники круговорота энергии и веществ в различных экосистемах.

5. Популяции

Сообщества организмов состоят из видов, а виды — из популяций (см. гл. XIV). Вид может состоять из одной или более популяций, причем разной чис-ленности. Между популяциями практически не бывает резких разграничении, хотя степень их изоляции зависит от географических условий, от местообита-

ния, от численности соседних популяций. В результате интенсивногоразмно-жения границы между популяциями вообще могут размываться. В случае мно-гих млекопитающих популяции имеют стадный характер.

Что же касается структуры самих популяций, то она может быть про-странственной, возрастной, половой и генетической.

Пространственная структура определяется размещением особей в про-странстве и зависит от биологических свойств вида, от характера местообита-ния, от времени года. Например, организмы многих видов предпочитают дер-жаться стаями (птицы) либо стадами (млекопитающие).

Возрастная структура популяции определяется количеством в популяции организмов того или иного возраста, а половая — количеством самцов и самок.

Генетическая структура является отражением количественныхотноше-ний между разными генотипами в популяции.

Популяции в сообществах взаимодействуют между собой. Одни из них создают среду для других организмов. Например, деревья служат местом для гнездовий птиц или, затеняя почву, мешают развитию травянистойраститель-ности. Это так называемые типические связи. Но часто организмы связаны между собой пищевыми связями, когда один организм служит пищей для дру-гих. Например, лисы используют в пищу мышей-полевок, что и определяет их довольно тесную связь.

Для популяций характерна такая величина, как численность или поголо-вье. Эта величина не является постоянной, ибо зависит от очень многих факто-ров (темпов размножения, гибели особей в результате старости, болезней, уни-чтожения хищниками, миграции).

Если по каким-то причинам невозможно определить численность попу-ляции, тогда определяют ее плотность, выражаемую как количество особей на единицу площади (в наземных местообитани-ях) или объема (в водных место-обитаниях).

Ареал и численность особей в популяции определяется географическими, физическими и экологическими условиями их обитания. Как и в случае видов, распространение популяций является неравномерным. Поэтому различают «сгущенную» и «островную» формы распределения популяций. В случае «сгу-щенной» формы распространения популяций их ареал характеризуется наличи-ем особенно плотно заселенных зон. Например, «сгущенное» распределение характерно для популяций берез на русской равнине, где они формируют так называемые высокоплотные на единицу площади чистые березняки наряду с уменьшенным количеством растений в других местах ареала. Напротив, «ост-ровное» распределение заключается в очаговом распределении берез в Запад-ной Сибири.

Для популяций характерны различия по возрасту. Например, древесные растения в лесах характеризуются разным возрастом, вследствие чего в пере-крестном опылении участвует пыльца разновозрастных растений. Напротив, популяции отдельных видов всегда являются молодыми. Например, популяции дальневосточных лососей в море всегда представлены организмами одного возраста.

Половой состав популяций (соот-ношение полов) организмов (животных и двудомных растений) разных видов также характеризуется различиями (рис. 210), что отражается на интенсивности их размножения. У тех же организмов, у которых существует партеногенез (рако-образные, насекомые), интенсивность размножения является очень высокой.

Численность популяции представ-ляет собой величину, часто меняющуюся в зависимости от условий обитания, ча-стот рождения, гибели и притока орга-низмов из одной популяции в другую. Иногда разные популяции одного вида объединяются или разделяются на более мелкие.

И животные и растения способны очень быстро увеличить свою числен-ность в течение определенного проме-жутка времени. Эту способность, т. е. их плодовитость, называют биотическим потенциалом вида, который особенно велик, например, у бактерий. Несколько меньшим, но все же очень большим он является у насекомых и некоторых рако-образных, численность которых за год может возрасти примерно в 1030 раз. Что касается млекопитающих, то их био-тический потенциал является небольшим. Например, одна пара овец за год в среднем может дать лишь одного ягненка.

Если рост популяции происходит в условиях избытка пищи, достаточного места и других благоприятных факторов, то рост численности происходит в геометрической прогрессии или экспоненциально. Классическим примером экспоненциального роста численности являются вспышки численности саранчи (волн жизни). Однако во времени

экспоненциальный рост численности обычно является коротким, после чего он значительно замедляется.

Установлено, что повышение плотности популяции сопровождается уменьшением условий для ее роста и размножения, в результате чего рост чис-ленности замедляется (рис. 211). Очень хорошо это положение иллюстрируют также кривые размножения культур бактерий (рис. 212).

В мире микроорганизмов прирост численности, т. е. плотности культуры зависит от скорости деления клеток. Что же касается многоклеточныхорганиз-мов, то рост численности зависит от рож-даемости и от смертности. По существу, коэффициент рождаемости отражает сте-пень плодовитости.

Различают абсолютную и удельную рождаемость, причем под первой понима-ют количество особей, рождающихся в по-пуляции в единицу времени, тогда как под второй понимают количество родившихся особей на определенное число организмов. В случае человека удельную рождаемость выражают коэффициентом рождаемости. Например, если рождается 5,6 детей на 100 жителей, коэффициент рождаемости соста-вит 5,6%.

В противоположность рождаемости смертность определяют как скорость уменьшения численности популяции вследствие гибели отдельных организмов в результате старости, болезней, хищников и т. д.

Изменение численности организмов в замкнутых популяциях зависит от соот-ношения смертности и рождаемости. При смертности, большей рождаемости, рост численности становится отрицательным. Напротив, при рождаемости, превышающей смертность, рост численности ста-новитсяположительным, т.е. численность популяции увеличивается.

Численность популяций всегда подвержена колебаниям, частота которых наиболее высокая у насекомых. Например, колебания численности саранчи в годы ее интенсивного размножения (волн жизни) составляют сотни тысяч раз. У млекопитающих колебания численности являются небольшими.

Эффективность действия одних факторов на численность зависит от плотности, действие же других с плотностью не связано. Например, обеспечен-ность пищей или распространение инфекций зависит от плотности организмов, тогда как губительный характер снежных зим для птиц не зависит отих плот-ности.

 

6. общая характеристика класса млекопитающих

Класс Млекопитающие, или Звери (Mammalia) — это наиболее организо-ванные, в основном наземные позвоночные животные, находящиеся на высшей стадии развития и обитающие во всех географических зонах. Они представляют собой современную процветающую группу животных. В этом классе насчиты-вают около 3200 видов.

Для млекопитающих характерен ряд особенностей. Их детеныши вы-кармливаются молоком, которое вырабатывается специальными молочными железами. Плод развивается в матке. Благодаря совершенному развитию нерв-ной системы и механизмов терморегуляции у них поддерживается постоянная температура тела, обеспечивающая их активность в любых климатических условиях.

Имеют волосяной или шерстный покров. Масса отдельных особей со-ставляет от 2 г (землеройка-малютка) до 150 тонн (синий кит).

Покровы тела представлены кожей, которая состоит из многослойного эпидермиса и кориума, построенного из волокнистой соединительной ткани. Кожа снабжена многими потовыми и сальными железами. В подкожной клет-чатке содержатся жировые клетки. Роговыми образованиями кожи являются волосы, ногти, когти, рога и копыта. У всех млекопитающих имеются молоч-ные железы, которые представляют собой видоизмененные потовые железы.

Осевой скелет характерен четким разделением позвоночника на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы. Количество шейных по-звонков постоянно, у атланта на передней стороне имеются две поверхности. Скелет конечностей очень прочен. Бедренные кости выдерживают очень боль-шие нагрузки, которые у некоторых видов достигают до 1500-2000 кг. Мышеч-ная система очень развита, состоя из множеств специализированных мышц.

Пищеварительная система имеет все отделы, заканчиваясь самостоятель-ным заднепроходным отверстием. Развиты зубы (кроме отдельных видов, включая китообразных), среди которых различают резцы, клыки и коренные. По характеру пищи, используемой для кормления, различают растительнояд-ных и плотоядных млекопитающих.

Дыхательная система представлена легкими, трахеей, бронхами, брон-

хиолами, альвеолами.

Кровеносная система очень совершенна. Сердце четырехкамерное, име-ются два круга кровообращения, левая дуга аорты. Зрелые эритроциты лишены ядер.

Выделительная система характеризуется тем, что мочевой пузырь откры-вается в мочеиспускательный канал. Почки парные, отходящие от них моче-точники открываются в мочевой пузырь.

Нервная система достигает вершины в своем развитии. Особо развиты полушария головного мозга, извилины и борозды в коре головного мозга, моз-жечок. Очень развиты органы чувств. Орган слуха состоит из наружного уха, наружного прохода, трех слуховых косточек и звуковоспринимающего аппара-та. Обоняние связано с развитием пластинчатых носовых раковин и носового лабиринта. Развиты зрение и осязание.

Железы внутренней секреции очень развиты.

Размножение половое, половые железы у особей обоих полов парные. Выражен половой диморфизм. Оплодотворение внутреннее.

Млекопитающих классифицируют на подклассы Первозвери (Prototheria) с отрядом Однопроходные (Monotremata) и Настоящие звери (Theria) с инфрак-лассами Низшие звери (Metatheria) и Высшие звери (Eutheria) с большим коли-чеством отрядов.

Однопроходные (утконос, ехидна, проехидна) являются обитателями Ав-стралии и характеризуются тем, что подобно пресмыкающимся, они отклады-вают яйца.

Низшие звери, или Сумчатые (кенгуру, сумчатый волк, сумчатый крот и другие), являются обитателями Австралии и Южной Америки. Не имея плацен-ты, рожденных детенышей вынашивают в сумке.

Высшие звери являются плацентарными животными. Они чрезвычайно разнообразны (насекомоядные, рукокрылые, грызуны, хищные, ластоногие, ки-тообразные, непарно- и парнокопытные, хоботные, приматы и другие). В эм-бриональном онтогенезе питание плодов происходит через плаценту, детеныши рождаются развитыми, характеризуются двойной сменой зубов.

Для млекопитающих характерно чрезвычайное разнообразие в образе жизни. Различают наземных, подземных, водных и даже летающих животных (рукокрылых).

Роль млекопитающих в жизни человека, который сам относится к млеко-питающим, чрезвычайно велика и разнообразна. Ее невозможно переоценить. Многие из них, особенно домашние животные, имеют огромное хозяйственное значение, являясь источником продовольствия для человека и сырья для про-мышленности. Значительное количество видов имеет промысловое значение. Например, основу пушной добычи составляет около 20 видов. Поскольку мле-копитающие болеют общими с человеком заболеваниями, служат хозяевами паразитов или являются природными резервуарами возбудителей ряда транс-миссивных заболеваний человека, то очень велико их медицинское значение.

Происхождение млекопитающих обычно объясняют возникновением их от терапсид (древних палеозойских рептилий) в позднем триасе. Многие зооло-ги считают, что млекопитающие имеют по-лифилетический генез, т. е. каждый подкласс млекопитающих имеет отдельного терапсидного предка. Обладая вы-сокоразвитой нервной системой и другими свойствами, млекопитающие выде-лились из позвоночных в качестве класса, завоевавшего сушу. Расцвет плацен-тарных приходится на палеоцен (55-65 млн лет назад). Начиная с третичного периода, они являются преобладающей (процветающей) формой жизни на Зем-ле (рис. 38).

 

8. Общая характеристика класса птиц

Класс Птицы (Aves) — эта систематическая группа представлена позво-ночными животными, биологические и анатомические свойства которых опре-деляются наличием у них приспособлений для полета и передвижений по твер-дому субстрату. Известно около 9000 видов. Обитают по всему земному шару, но наибольшее количество видов сосредоточено в тропиках.

Наземная локомоция птиц является двуногой (задние конечности). Пе-редние конечности видоизменены в крылья, имеющие рудименты трех пальцев. Туловище компактное с большой грудиной для крепления мышц крыльев. Ко-сти черепа и скелета заполнены воздухом. Костный хвост уменьшен.

Скелет хорошо развит в области грудной клетки. Кости черепа сращены. Шейные позвонки очень подвижны. Поясничные, крестцовые и часть хвосто-вых позвонков также сращены.

Покровами тела служит тонкая кожа, не содержащая желез, кроме копчи-ковой железы у корня хвоста. Производными кожи являются перья на теле, ро-говые чешуи на конечностях и когти на концах пальцев.

Мускулатура очень развита, особенно мышцы груди, шеи и конечностей.

Пищеварительная система характеризуется отсутствием зубов, но есть зоб (расширение пищевода), который служит для размягчения пищи. Имеются крупная двухлопастная печень и хорошо развитый желчный пузырь.

Дыхательная система обеспечивает приспособление для полета. Поэтому легкие представляют собой уплотненный губчатый орган, дополненный тонко-стенными воздушными мешками, располагающимися между органами, в поло-стях костей, под кожей, в мышцах. Для птиц характерно двойное дыхание, т. к.

при взмахе крыльями воздух проходит через легкие. Это позволяет более ин-тенсивный газовый обмен в полете (рис. 36).

Кровеносная система характеризует-ся тем, что сердце полностью разделено на правую венозную и левую артериальную половины, а имеющиеся два круга крово-обращения полностью самостоятельны. Артериальная и венозная кровь не смеши-ваются. Температура тела постоянна (42—45°С).

Выделительная система характеризу-ется наличием пары вторичных почек и па-ры мочеточников, которые открываются непосредственно в клоаку, мочевогопузы-ря нет. Компоненты мочи вместе с экскре-ментами выходят наружу через клоаку.

Нервная система птиц характеризуется дальнейшим развитием головного мозга, в котором имеются относительно большие полушария и зрительные до-ли, хорошо развитый мозжечок. Имеются 12 пар черепно-мозговых нервов.

Птицы — раздельнополы с выраженным половым диморфизмом. Птицы имеют важное хозяйственное значение,являясь источником мяса, яиц, пуха, пе-ра. Отдельные виды диких птиц имеют промысловое значение. Они имеют также медицинское значение, т. к. могут болеть орнитозом, к которому чув-ствителен человек. Являясь дополнительными хозяевами ряда паразитов, под-держивают природные очаги таких опасных для человека болезней, как ток-соплазмоз и листериоз.

Таежные птицы служат резервуаром вируса таежного энцефалита, птицы Средней Азии — резервуаром вируса клещевого возвратного тифа. Доказано, что птицы могут транспортировать переносчиков возбудителей болезней на очень большие расстояния. Птицам присуща высокая экологическая пластич-ность.

Классификация птиц очень осложнена, т. к. нет единого мнения о количе-стве основных систематических единиц в этом классе.

Предками птиц были, вероятно, древнейшие бегающие пресмыкающиеся (рис. 37). Промежуточной формой между пресмыкающимися и птицами счита-ют археоптерикса (Archaeopteryx), ископаемые остатки которого обнаружены в позднеюрских отложениях (возраст 85 млн лет). Найдены также ископаемые остатки птиц (Liaoning), которые имели сходство по ряду признаков как с ар-хеоптериксом, так и с современными птицами. У птиц размеры генома значи-тельно уменьшены по сравнению с млекопитающими. Масса ДНК у птиц со-ставляет 2,82,±0,33 пг на клетку, тогда как у млекопитающих она равна 8 пг на клетку. Предполагают, что редукция размеров генома птиц происходила посте-пенно на протяжении длительного периода и что на протяжении этого периода шел отбор на уменьшенные размеры генома. Предполагают также, что размеры генома обеспечивают одно из приспособлений к полету. В пользу этого пред-положения свидетельствует тот факт, что размеры геномов у нелетающих птиц являются значительно большими, чем у летающих.