Млекопитающие: шерсть, зубы, альвеолы, почки и плацента
Сравним признаки млекопитающих по функциям и исключениям: яйцекладущие, сумчатые и плацентарные — три разные ветви, а не три возраста одного животного.
Федеральная программа · углублённый уровень · 8 класс
Животные
Элементы программы, раскрываемые в этом уроке:
- Шерсть, волос и кожные железы
- Скелет и дифференцированные зубы
- Пищеварение хищных и растительноядных
- Сердце и круги кровообращения
- Альвеолы и диафрагма
- Метанефрос и нефроны взрослых млекопитающих
- Нервная система и чувства
- Первозвери, сумчатые, плацентарные и различие плаценты
Как это устроено
Шерсть, молочные железы, строение черепа и другие признаки помогают распознавать млекопитающих, но отдельный вид может иметь сильно изменённый покров. У китов волос мало, однако это не выводит их из группы. Волосы имеют разные функции: теплоизоляция, чувствительность и окраска; потовые и сальные железы также различаются между линиями. Нельзя утверждать, что все млекопитающие потеют, как человек.
Зубы многих млекопитающих дифференцированы, но набор и форма связаны с рационом и историей вида. У растительноядных животных микробные симбионты и особенности кишечника помогают использовать растительный материал; у хищников иначе развиты некоторые зубы и отделы тракта. Однако зубы не дают абсолютной информации о поведении без данных о пище. Скелет конечностей изменён у бегунов, пловцов и летунов, оставаясь связанным общим происхождением элементов.
Четырёхкамерное сердце разделяет лёгочный и системный потоки крови. Диафрагма участвует в вентиляции, а газообмен происходит в альвеолах лёгких, не в диафрагме. Почки взрослых млекопитающих являются метанефросом с нефронами; в ходе развития возникают и более ранние структуры. Фраза «туловищная почка млекопитающего» из отдельного текста ФРП не должна заставить назвать взрослый метанефрос эмбриональным мезонефросом.
Яйцекладущие, сумчатые и плацентарные — эволюционные ветви млекопитающих, а не этапы взросления. Все вскармливают детёнышей молоком, но яйцекладущие откладывают яйца, сумчатые имеют обычно короткое внутриутробное развитие и длительное послеродовое, а плацентарные — развитую длительную связь через плаценту. Слово «плацента» не следует использовать в примитивной формуле «у сумчатых её нет вообще»: плацентарные связи существуют у некоторых сумчатых, но отличаются по организации и длительности.
Словарь урока
Каждое понятие — с примером
- Млекопитающие
Эволюционная линия позвоночных с молочными железами и характерным набором признаков, включая волосы хотя бы на некоторой стадии у большинства представителей.
Пример: Утконос, кенгуру, мышь и кит — млекопитающие, несмотря на различия внешней формы.
- Волос
Кератиновый кожный придаток млекопитающих, который может выполнять теплоизоляционную, сенсорную или другие функции и сильно изменён у разных видов.
Пример: У кошки шерсть помогает теплоизоляции, а вибриссы воспринимают прикосновение.
- Вибрисса
Специализированный чувствительный волос с богатой нервной связью в коже, помогающий воспринимать механические контакты.
Пример: У многих млекопитающих длинные вибриссы около морды помогают ориентироваться рядом с препятствиями.
- Потовая железа
Кожная железа определённых линий млекопитающих, выделяющая секрет на поверхность; её развитие и роль в терморегуляции различаются между видами.
Пример: У человека потоотделение помогает охлаждению, но не все млекопитающие используют его в той же степени.
- Сальная железа
Кожная железа, выделяющая липидный секрет, связанный с состоянием кожи и волос у многих млекопитающих.
Пример: Секрет сальной железы помогает смазывать волос и поверхность кожи.
- Дифференцированные зубы
Различающиеся по форме и функции зубы одной зубной системы, например резцы, клыки и коренные зубы у многих млекопитающих.
Пример: У мыши крупные резцы помогают разгрызать пищу, а у хищного млекопитающего другие зубы участвуют в разрезании мяса.
- Альвеола лёгкого
Малый воздушный участок лёгкого млекопитающего с тонким барьером и прилегающими капиллярами, через который идёт газообмен.
Пример: Кислород переходит из альвеолярного воздуха в кровь через стенку альвеолы и капилляра.
- Диафрагма
Крупная мышечная перегородка млекопитающих между грудной и брюшной полостями, движение которой участвует в вентиляции лёгких.
Пример: При сокращении диафрагмы объём грудной полости увеличивается и воздух поступает в лёгкие при обычном вдохе.
- Метанефрос
Окончательная почка взрослых амниот, включая млекопитающих; образуется после более ранних эмбриональных почечных структур.
Пример: Взрослая почка мыши состоит из множества нефронов и не является эмбриональным мезонефросом.
- Нефрон
Структурно-функциональная единица почки с фильтрующим клубочком и канальцами, меняющими состав первичной жидкости.
Пример: В нефроне млекопитающего часть воды и полезных веществ возвращается в кровь, а часть веществ выделяется.
- Молочная железа
Железа млекопитающего, производящая питательную жидкость для детёнышей; способы её выделения и кормления отличаются между линиями.
Пример: У яйцекладущего утконоса молоко выделяется без таких сосков, как у многих плацентарных.
- Плацента
Орган или функциональная структура обмена между материнским организмом и зародышем у некоторых млекопитающих, особенно развитая у плацентарных; формы плацентарной связи различаются.
Пример: У плацентарной мыши через соответствующие ткани идут обмен газов и веществ, но материнская и плодная кровь обычно не смешиваются напрямую.
- Яйцекладущие млекопитающие
Современная линия млекопитающих, включающая утконосов и ехидн, откладывающих яйца и вскармливающих детёнышей молоком.
Пример: Утконос — млекопитающее, хотя размножается яйцами.
- Сумчатые млекопитающие
Линия млекопитающих с характерным способом развития детёнышей; сумка встречается не у всех видов, а плацентарная связь в некоторых формах также существует.
Пример: У кенгуру очень ранний детёныш продолжает развитие, прикрепившись к соску, часто в сумке.
- Плацентарные млекопитающие
Крупная линия млекопитающих с длительным внутриутробным развитием при обмене через развитую плаценту, включающая множество отрядов.
Пример: Мышь, летучая мышь, кит и человек — разные плацентарные млекопитающие.
Пример по шагам
Утконос откладывает яйца, кит почти без видимой шерсти. Можно ли назвать их «не настоящими млекопитающими»?
- Классификация учитывает происхождение и совокупность признаков, прежде всего принадлежность к соответствующей эволюционной ветви.
- Утконос имеет молочные железы, но яйцекладущий способ размножения.
- Кит произошёл от млекопитающих и имеет их ключевые признаки, хотя волосы сильно редуцированы у взрослых.
Вывод: Исключения по одному внешнему признаку не отменяют филогенетическую принадлежность.
Практическая работа
Сравнение млекопитающих по муляжам и фотографиям
- По готовым снимкам сравните волос, вибриссу, зубные ряды хищного и растительноядного видов, отмечая, что видно непосредственно.
- По моделям лёгкого и почки найдите альвеолу, диафрагму и нефрон, не смешивая функции органов.
- Составьте ветвящуюся схему яйцекладущих, сумчатых и плацентарных, поместив утконоса, кенгуру и мышь на разные современные ветви.
Что можно заключить: Общие признаки млекопитающих сосуществуют с разнообразием покровов, питания и размножения.
Безопасность: Не изучайте живых животных через отлов или вскрытие и не собирайте их зубы или биоматериалы; используйте муляжи и разрешённые учебные образцы.
Практическая работа
Изучение строения черепа и зубной системы различных млекопитающих
- На подписанных 3D-моделях или музейных снимках черепов мыши, хищного и растительноядного млекопитающего различите верхнюю и нижнюю челюсти, орбиты и участки прикрепления жевательных мышц.
- Составьте зубную формулу для выбранного взрослого образца только по подтверждённой модели; найдите резцы, клыки, предкоренные и коренные зубы там, где они есть, и отметьте отсутствующие группы.
- Свяжите форму зубов с возможной механической обработкой пищи, затем укажите, почему по одному черепу нельзя установить весь рацион, поведение или непосредственное родство животных.
Что можно заключить: Череп и зубы дают проверяемые функциональные признаки, но диета и родство требуют дополнительных данных и видовой идентификации.
Безопасность: Пользуйтесь легальными музейными моделями; не собирайте черепа погибших животных и не обрабатывайте биоматериал без специалистов.
Практическая работа
Изучение разнообразия млекопитающих
- Возьмите подтверждённые изображения утконоса, сумчатого, грызуна, рукокрылого и кита; для каждого укажите источник, среду и реально наблюдаемые признаки.
- Составьте матрицу волос, молочного вскармливания, конечностей, зубов и способа развития; невидимые на фото признаки подтверждайте отдельным надёжным источником.
- Постройте ветвящуюся схему яйцекладущих, сумчатых и плацентарных, не изображая современные виды как последовательные стадии друг друга и не заявляя, что у всех сумчатых отсутствует плацента.
Что можно заключить: Млекопитающие объединены происхождением и признаками, но сильно различаются по покровам, передвижению, питанию и размножению.
Безопасность: Не отлавливайте животных и не вмешивайтесь в размножение; используйте готовые материалы без личных данных владельцев домашних животных.
Практическая работа
Изучение строения скелета млекопитающих
- На муляже скелета мыши найдите череп, позвоночник, грудную клетку, плечевой и тазовый пояса, основные кости передней и задней конечности.
- Сравните соответствующие элементы у музейных схем летучей мыши и кита; подпишите гомологичные плечевую кость, кости предплечья, запястья и пальцев, несмотря на разные функции.
- Сопоставьте форму суставов и длину костей с полётом, плаванием и наземным движением, не предполагая, что скелет без мышц и поведения полностью объясняет способ движения.
Что можно заключить: Общие гомологичные элементы конечностей изменяются для разных функций, поэтому сходство происхождения не означает одинаковой формы.
Безопасность: Используйте муляжи и опубликованные музейные изображения; не собирайте и не очищайте останки диких животных самостоятельно.
Попробуйте сами
Запишите своё решение, затем сравните его с разбором. Развёрнутые ответы автоматически не оцениваются.
Открываем задания…
Сверка содержания
Раздел и элементы содержания сверены с федеральной программой. Текст и учебные схемы созданы для Умблика; схема не передаёт реальные размеры.