Рептилии. Пресмыкающиеся
Сегодня мы приступаем к изучению нового класса животных — пресмыкающихся, или рептилий. Они стали первыми наземными позвоночными, которые смогли приспособиться к жизни на суше вдали от водоемов. Мы изучим их происхождение, строение и основные черты.
Общая характеристика
К классу пресмыкающихся относятся разнообразные ящерицы, хамелеоны, игуаны, змеи, крокодилы, черепахи.
Пресмыкающиеся — наземные холоднокровные позвоночные, которые дышат легкими и чье размножение и развитие не зависит от водоема.
В XVIII–XIX веках рептилий объединяли с амфибиями в группу гадов, однако эта классификация давно устарела, когда были выявлены разительные отличия между этими классами. Органы и системы рептилий получили массу улучшений и приспособлений по сравнению с земноводными.
Практически все пресмыкающиеся ведут сухопутный образ жизни. Лишь некоторые виды сохранили водный или полуводный образ жизни. Однако их называют вторичноводными животными: их предки жили на суше, а современные представители вернулись в водоем. При этом у них не появились жабры — дыхание осталось легочным.
Насчитывается около 12 тыс. видов современных рептилий. Размеры пресмыкающихся варьируются в зависимости от вида и могут колебаться от нескольких сантиметров до 10 метров. Анаконда — самая длинная змея в мире, зарегистрированный рекорд длины — 5 м 21 см при весе 97,5 кг. А вот хамелеон брукезия — самая маленькая рептилия, длина с учетом хвоста не превышает 2 см.
Рептилии живут на всех материках, кроме Антарктиды, хотя предпочитают теплый и жаркий климат. Они хорошо переносят сухой климат, поэтому живут даже в пустынях. Рептилии являются хищниками, которые питаются насекомыми, червями, пауками, грызунами, яйцами. Есть травоядные (сухопутные черепахи), а также всеядные виды.
В России живет около 80 видов пресмыкающихся, примерно половина занесена в Красную книгу. Рептилий можно встретить в лесной подстилке, в оврагах, вблизи болот, под упавшими деревьями, камнями, в гнилых пнях. В горах и по берегам рек и озер живут змеи, чаще всего неядовитые ужи и ядовитые гадюка, гюрза, песчаная эфа.
Пресмыкающиеся небольшого размера живут 1–3 года, крупные могут дожить до 30–40 лет. Крокодилы и черепахи могут прожить очень долго — 100–180 лет. Такие рекорды связаны с низкой скоростью обменных процессов в организме: животные медленнее стареют.
Брумация
Пресмыкающиеся замедляют все естественные процессы жизнедеятельности при наступлении холодов либо сильной жары. Обычно они пережидают неблагоприятные условия в норах других животных и под корнями деревьев.
Это состояние называется брумация: оно похоже на спячку, но животное не спит беспробудно всю зиму, а сохраняет минимальную активность, при этом замедляются все обменные процессы и работа сердца. Морские черепахи и змеи в такое состояние не впадают.
Происхождение пресмыкающихся
Вы помните, что толчком к выходу позвоночных животных на сушу стало формирование конечностей и переход от рыб к четвероногим. В свою очередь четвероногие разделились на земноводных и рептилиоморфов. Эти животные появились примерно 350 млн лет назад.
Одна из эволюционных ветвей рептилиоморфов дала начало завропсидам, а другая — синапсидам (впоследствии — млекопитающие).
Около 300 млн лет назад среди завропсид выделился подкласс диапсид, который объединил всех современных птиц, рептилий и вымерших динозавров.
Почему динозавры — рептилии?
Скрыть
Динозаврам присуще большинство характеристик пресмыкающихся, хотя они обладают и некоторыми чертами других животных. Важно помнить, что миллионы лет назад животные были другими, во многом не похожими на современных. Именно поэтому признаки, которыми обладают современные рептилии, не повторяют в точности признаки динозавров, живших очень давно.
И все же наука относит динозавров к пресмыкающимся, несмотря на то, что, к примеру, у них другое расположение лап, которое позволяло им передвигаться на двух или четырех ногах, и они были теплокровными.
Самая древняя ископаемая рептилия принадлежит вымершему роду Hylonomus, возраст ее окаменелостей составляет 315 млн лет. Она походила на ящерицу с маленькими острыми зубами. Длина тела составляла около 20 см с учетом хвоста.
Почему исчезли древние рептилии?
За всю известную нам историю происходило несколько массовых вымираний животных, связанных с климатическими изменениями. Примерно 250 млн лет назад случилось крупнейшее массовое вымирание, которое навсегда унесло древних парарептилий. С этого момента начали появляться животные, похожие на современных рептилий.
Спустя 30 млн лет произошел расцвет диапсид (в особенности, архозавроморфов). Они дали начало известным нам динозаврам, птерозаврам (летающие архозавры) и предкам крокодилов. Также получили большое разнообразие ящерицы и морские рептилии.
Примерно 66 млн лет назад случилось наиболее известное вымирание, из-за которого исчезло 75% всех живших в то время видов животных и растений. В том числе вымерли динозавры и птерозавры, существенно сократилось количество выживших особей. Наиболее вероятной причиной катастрофы послужило столкновение Земли с астероидом, однако есть и другие версии.
Усиление вулканической активности, резкие изменения климата и состава воздуха, массовая эпидемия, появление большого числа хищников и изменение растительного состава пищи — все это также является гипотезами вымирания животных. В течение следующих 10 млн лет выжившие рептилии увеличили свою численность, а эволюционные процессы помогли расширить видовое разнообразие.
Классификация рептилий
Класс рептилий включает четыре современных отряда: Черепахи, Крокодилы, Клювоголовые и Чешуйчатые. К отрядам Черепахи относятся сухопутные и морские черепахи. Отряд Крокодилы включает крокодилов, аллигаторов и гавиалов.
Клювоголовые — древний отряд рептилий, который включает лишь два современных вида гаттерий, обитающих только в Новой Зеландии. Они обладают рядом архаичных черт, присущих древним пресмыкающимся. Гаттерии считаются наиболее близкими родственниками динозавров.
Чешуйчатые составляют подавляющее большинство пресмыкающихся, более 95% и 11 тыс. видов. К ним относятся различные ядовитые и неядовитые змеи, ящерицы, гекконы, хамелеоны, двуходки, вараны и др.
Пресмыкающиеся относятся к группе амниотов, в отличие от земноводных, которые принадлежат к анамниям.
Амниоты — это четвероногие позвоночные животные, характеризующиеся наличием плотной оболочки вокруг зародыша.
У зародышей пресмыкающихся впервые появилась плотная оболочка, защищающая яйцо. Это важнейший эволюционный шаг, способствовавший выживаемости класса и уходу от необходимости выращивать молодь в воде.
Внешнее строение
Тело пресмыкающихся состоит из головы, туловища, хвоста и — пятипалых конечностей — если есть. На концах пальцев есть когти, состоящие из рогового вещества. Окрас рептилий обусловлен пигментсодержащими клетками — хроматофорами. Также клетки могут содержать светоотражающий пигмент.
Как хамелеон меняет цвет?
Скрыть
Вопреки расхожему мнению, хамелеон меняет свой цвет совсем не для того, чтобы слиться с окружающей средой и спрятаться. Смена цвета — способ общения с сородичами и отражение настроения и личных переживаний животного.
С точки зрения физиологии, смена цвета происходит в хроматофорах под действием гормонов. Клетки содержат множество отростков с неравномерным распределением пигмента. В спокойном состоянии цвет кожи обычно темный, но если отростки сжимаются, пигменты «выдавливаются» в центр клетки. Они смешиваются, и получаются синие, красные и желтые оттенки.
Кожа рептилий сухая, покрыта роговыми чешуйками или щитками. У черепах щитки сращены в панцирь. Кожа лишена желез. У некоторых змей, ящериц и черепах могут быть пахучие железы, которые служат для привлечения партнера, а также коммуникации между особями своего вида.
Кожа состоит из соединительной ткани, в ней лежат сосуды, нервы и волокна мышечной ткани. Рептилии линяют под действием гормонов щитовидной железы. У змей и ящериц процесс линьки занимает примерно 14 дней. Некоторые виды линяют фрагментами, другие полностью сбрасывают кожу.
Отбрасывание хвоста
Некоторые виды ящериц могут отбрасывать хвост при атаке хищника. Это явление называется автотомия и характерно для многих животных, которые могут пожертвовать хвостом, щупальцем или конечностью для собственного спасения.
Ящерица отламывает хвост посередине позвонка, помогая процессу сильным спазмом мышц. Хвостовые позвонки содержат множество отверстий, поэтому сделать это не так трудно. При этом не происходит сильной потери крови и образования рубца — хвост у ящерицы вырастет вновь.
Однако некоторые исследования показывают, что отбрасывание хвоста — не самое полезное или безвредное занятие. На отращивание нового хвоста потребуется немало питательных веществ и энергии. К тому же пока в течение месяца не вырастет новый длинный хвост, рептилия не будет такой же ловкой, как раньше.
Органы чувств
Зрение пресмыкающихся — основное чувство восприятия. Хрусталик может не только перемещаться вперед и назад (как у рыб и амфибий), но и менять свою форму (кривизну) при помощи глазных мышц. Это позволяет фокусироваться на близких и далеких объектах с нужной резкостью.
Органы зрения полностью адаптированы к условиям суши: появились слезные железы, есть веки и мигательная перепонка, предохраняющие глаза от пересыхания. У некоторых видов веки срастаются, образуя прозрачную оболочку снаружи глаза. Цветное зрение развито у видов, ведущих дневной образ жизни.
У некоторых пресмыкающихся есть теменной глаз — непарный светочувствительный орган, который не передает изображение, но улавливает свет. Также он участвует в регуляции суточных и сезонных ритмов жизни животного и помогает ориентироваться в пространстве.
Остальные органы чувств по строению похожи на аналогичные у земноводных. Орган слуха представлен средним и внутренним ухом, есть барабанная перепонка (у змей ее нет), стремечко и евстахиева труба (слуховой канал). В целом слух развит слабо. Некоторое число вкусовых рецепторов присутствует в глотке, но вкусы пищи рептилии практически не воспринимают.
Органы обоняния представлены парными ноздрями и органом Якобсона (мы говорили про него у амфибий). Обоняние развито, расположение носовых ходов пресмыкающихся позволяет дышать, даже если в ротовой полости есть пища. Орган Якобсона воспринимает феромоны (пахучие вещества) особей своего вида и помогает формировать половое поведение.
Осязание развито очень хорошо, пресмыкающиеся осязают кожей. Интересно, что даже щитки и панцирь у черепах наделены множеством нервных окончаний, и животные могут чувствовать прикосновения к этим структурам.
Между глазом и носом с обеих сторон находится орган тепловой чувствительности. В нем находятся терморецепторы, позволяющие рептилиям, особенно змеям, определять источники тепла. Этот навык особенно важен в охоте и поиске жертвы.
Системы органов
Рассмотрим внутреннее строение пресмыкающихся на примере ящерицы, делая уточнения для других видов.
Опорно-двигательная система
Скелет состоит из черепа, позвоночника и конечностей (если есть). Череп крепкий, окостенелый, у взрослых особей кости черепа срастаются в единую структуру. Передние и задние конечности крепятся к поясам конечностей. Передняя включает плечо, предплечье и кисть, задняя — бедро, голень и стопу.
Позвоночник дифференцирован на пять отделов: шейный, туловищный, поясничный, крестцовый и хвостовой. Количество позвонков у разных видов различается: от 50 до 400. Первый (атлант) и второй (эпистрофей) шейные позвонки соединяются с черепом, позволяя голове двигаться не только вверх-вниз, но и в стороны.
Позвонки туловищного отдела имеют ребра. Первые несколько пар ребер срастаются, образуя грудную клетку (у змей — нет). Крестцовый отдел включает всего два позвонка, к которым крепится таз (если есть конечности). Хвостовой отдел включает несколько десятков постепенно уменьшающихся позвонков.
Мышечная система развита и дифференцирована. Присутствует жевательная и шейная мускулатура, мышцы брюшного пресса, межреберная мускулатура (помогает акту дыхания). Подкожные мышцы позволяют управлять чешуями, движение конечностей обеспечивает мускулатура сгибателей и разгибателей.
Дыхательная и кровеносная системы
Дыхание у пресмыкающихся осуществляется легкими, кожное дыхание отсутствует. Работа межреберных мышц и мышц пресса изменяет объем грудной клетки и провоцирует вдох. Воздух поступает в ротовую полость, гортань, а затем в трахею, которая в конце ветвится на бронхи и ведет в легкие.
Кровеносная система рептилий замкнутая и состоит из сердца и сосудов. Они имеют трехкамерное сердце, включающее один желудочек и два предсердия. Желудочек разделен неполной перегородкой на две части, чтобы артериальная и венозная кровь не смешивались. У крокодилов перегородка полная, поэтому их сердце — четырехкамерное.
От желудочка отходит легочная артерия и две дуги аорты. При сокращении желудочка смешанная кровь попадает в левую дугу аорты, артериальная кровь — в правую, а венозная — в легочную артерию. По легочной артерии кровь с углекислым газом попадает в легкие, где насыщается кислородом.
Кровь, богатая кислородом, из правой дуги аорты течет по сонным артериям к голове. Затем обе дуги соединяются в спинную аорту, объединяя смешанную и артериальную кровь. Далее от нее по артериям кровь с преобладанием кислорода разносится к органам и тканям.
Нервная, пищеварительная и выделительная системы
Нервная система рептилий включает головной, спинной мозг и нервы. Головной мозг состоит из пяти отделов: передний, промежуточный, средний, продолговатый мозг и мозжечок. Хорошо развит мозжечок, отвечающий за координацию движений, передний мозг состоит из двух полушарий.
От головного мозга отходит 12 пар нервов, от спинного мозга также отходят нервы. В области плечевого и тазового поясов парных нервов больше.
Пищеварительная система начинается с ротовой полости. Во рту обычно есть зубы конусообразной формы, которые служат для удержания добычи или отрывания кусков пищи. В ротовой полости есть слюнные железы, которые содержат пищеварительные ферменты и облегчают проглатывание.
Далее пища движется из глотки по пищеводу в желудок. Печень, желчный пузырь и поджелудочная железа выделяют пищеварительные ферменты. В кишечнике происходит всасывание питательных веществ. Продукты обмена попадают в клоаку и выводятся через анальное отверстие.
Зачем рептилиям раздвоенный язык?
Скрыть
Раздвоенный язык змей и ящериц увеличивает площадь восприятия химических веществ в воздухе. Язык не ощущает вкуса, но он собирает молекулы пахучих веществ, которые будут анализироваться во рту органом Якобсона. Змеи и ящерицы часто высовывают язык, чтобы собирать информацию об окружающей среде: присутствии запахов особей своего вида, чужаков, добычи.
Органами выделительной системы являются тазовые почки, мочевой пузырь и мочеточники. Почки, расположенные в области таза, а не вдоль спины (как у амфибий), — важный отличительный признак пресмыкающихся. Моча у рептилий выводит мочевую кислоту.
Половая система
Пресмыкающиеся — раздельнополые животные, которые осуществляют внутреннее оплодотворение. У некоторых видов рептилий развит половой диморфизм (внешние различия между самцами и самками).
У самцов половые железы представлены парными семенниками, расположенными в тазовой области. От них отходят семенные каналы, открывающиеся в клоаку. У самок есть парные яичники, в которых развиваются женские половые клетки. От них отходят яйцеводы (мюллеровы каналы), которые открываются в клоаку.
Самцы имеют копулятивный орган, который вводится в клоаку самки для внутреннего оплодотворения. В яйцеводах самки вокруг оплодотворенной яйцеклетки формируется белковая оболочка и плотная наружная оболочка, которые будут защищать зародыш во внешней среде.
Затем самка откладывает яйца в укрытиях: небольших ямках, рыхлом грунте, куче листьев, в песке. Кладка яиц находится неглубоко, чтобы солнечные лучи могли дать ей тепло. Из яиц вылупляются молодые особи, развитие происходит без метаморфоза. Для некоторых видов характерно яйцеживорождение: например, молодь гадюки появляется сразу после откладки яиц.
Часто задаваемые вопросы
Название произошло от древнерусского «ползать» — «смыкати». Еще одна версия: рептилии ползают, касаясь брюшной стороной земли, будто «смыкаясь» с поверхностью.
Мы не спрашивали, но, скорее всего, нет, если она делает это сама путем сильного мышечного спазма. Хвостовые позвонки перфорированы, и разлом происходит с минимальным ущербом для животного. Если вы сами будете отрывать хвост, то рептилии это точно не понравится.
5
5
1
5
Хотите оставить комментарий?
Войти