ЭВОЛЮЦИЯ ПОЗВОНОЧНЫХ
Предполагают, что предками позвоночных животных были малоподвижные кольчатые черви. Ископаемых остатков их не сохранилось, но среди современных животных есть такие, которые сочетают признаки хордовых и червей. Это полухордовые или кишечнодышащие, — червеобразные организмы , зарывающиеся в ил или песок. Их кишечник в передней своей части пронизан по сторонам отверстиями, сквозь которые выходит вода, попадающая через рот, и омывает кровеносные сосуды, принося кислород. Такие отверстия, служащие для дыхания, называются жаберными щелями). Спинная часть стенки кишечника у кишечнодышащих уплотняется и отходит сначала только в передней его части, подпирая хоботок и помогая рыться в иле. Это уплотнение стало, вероятно, отщепляться от кишечника все дальше и дальше к заднему концу, пока не отделилось в виде хорды. Жаберные щели и хорда обязательно появляются на ранних стадиях развития зародыша всех позвоночных. А позже у одних, например рыб, эти органы сохраняются до старости, а у других заменяются или зарастают, исчезают. Благодаря хорде животные стали быстрее плавать, так как тело получило упругость, а мышцы — опору. Для препятствования переворачиванию во время плавания вдоль тела появились продольные складки кожи, служащие стабилизаторами.
Животные с такими складками сохранились до наших дней — это ланцетники. От подобных животных произошли все позвоночные. У них вдоль по хорде стали закладываться хрящевые пластинки в каждом сегменте тела отдельно, сраставшиеся так, что получились хрящевые кольца, сквозь которые проходила хорда и лежавшаянад ней спинная нервная трубка — спинной мозг. Колечки эти стали позвонками (наследие сегментированности кольчатых червей), а в головном конце спинной мозг разрастался, образуя головной мозг, вокруг которого для его защиты образовалась хрящевая черепная коробка. Пространства между жаберными щелями тоже укрепились при помощи хрящей — возникли жаберные дуги. Плавниковые складки из непрерывных стали прерывчатыми, во внутрь этих складок стали врастать частоколом хрящевые опрные палочки — сформировались плавники.
Передние хрящевые дуги вскоре стали утолщаться и приобрели подвижность, образовав челюсти. Тело по всей поверхности покрылось острыми защитными костными чешуйками в виде сосочков, концами на- зад. Чешуйки вместе с кожей заходили и в рот, покрывая края челюстей. Здесь они усилились, образуя «терку», помогающую удерживать и измельчать добычу. Так возникли акуловые рыбы. От них ведет начало все разнообразие рыб, приспосабливающихся к разным условиям. Жаберные щели спрятались под жаберными крышками. Хрящевой скелет стал замещаться костной тканью. У многих рыб стал образовываться плавательный пузырь (у акул его не было) из выпячивания стенки кишечника. К стенкам пузыря подходят кровеносные сосуды с растворами газов. У большинства рыб плавательный пузырь — лишь гидростатический орган, однако иногда он помогает при дыхании. Двоякодышащие рыбы, когда водоемы пересыхают, зарываются в ил. Жабры у них при отсутствии влаги перестают функционировать, но воздух свободно проходит через кишечник в плавательный пузырь. Венозные сосуды, оплетающие стенку пузыря, отдают углекислый газ, и кровь насыщается через те же стенки кислородом. Это показывает, что плавательный пузырь мог превратиться у древних рыб в легкое, если кровеносный сосуд, идущий к пузырю, ответвлялся раньше разветвления на жаберные капилляры и нес к пузырю венозную кровь.
Второе важное изменение связанно с усилением костей и мускулов грудных плавников, наблюдаемое у кистеперых рыб и помогающее им шагать на своих плавниках по дну водоемов. Оба этих новоприобретения позволили рыбам начать осваивать сушу во время очередного понижения уровня океана, когда оказались заболоченными огромные территории. Сейчас найдены в ископаемом виде все переходные стадии от рыб к земноводным. На животе таких переходных форм — стегоцефалов – еще сохранялась рыбья по происхождению костная чешуя, короткие конечности с 6 – 7 пальцами были малоподвижны, у некоторых сохранились жаберные дуги и боковая линия (рис. 211). У земноводных возникли легкие и второй круг кровообращения, веки для защиты глаз, чешуя заменилась слизистой кожей (дополнительный орган для дыхания), появились ноздри, и появился новый орган кроветворения — красный костный мозгтрубчатых костей. Поскольку воздух хуже проводит звук, чем вода, у земноводных образовалось среднее ухо, косточки которого (наковаленка, стремечко и молоточек) – это видоизмененные остатки жаберных дуг.
Однако так же, как современные земноводные, древние земноводные не могли жить вдали от воды, в которую они откладывают икру. Разорвать эту зависимость от водной среды удалось только пресмыкающимся, или рептилиям. Это произошло благодаря перемещению части стадий развития зародыша внутрь водной среды яйца, защищенного от высыхания плотной кожистой скорлупой. Детеныш у них рождается уже с сформировавшимися легкими. Разнообразные рептилии приспосабливались к разным условиям и дали начало двум новым классам животных — птицам и млекопитающим. Предполагают, что бегающие на задних конечностях ящеры совершали прыжки и передними конечностями действовали на бегу, как рулями. Роговая чешуя у них стала вытягиваться, образуя гребенки, зачерпывающие при беге больше воздуха. Постепенно они переходили к планированию. Удлинившиеся чешуйки расщеплялись «елочкой», образуя перья, или по радиусам от центра, образуя пух. Постепенно происходило преобразовании таких лазающих по деревьям и планирующих ящеров в птиц (рис. 213). Но полет требует больших затрат энергии, поэтому позволить себе такую «роскошь», могли только такие животные, у которых сердце стало четырехкамерным и произошло полное разделение двух кругов кровообращения. За счет полного разделения венозной и артериальной крови у них резко повысился уровень обмена веществ в организме, и они могли регулировать температуру своего тела — стали теплокровными.
Млекопитающие возникли из отдельной группы пресмыкающихся — звероящеров. Между чешуйками у них начали вырастать волоски в шахматном порядке, пучками по 3 – 5 штук. Из особо длинных и грубых волос на голове образовались усы, необходимые для осязания. Чешуя оттеснялась волосами и дольше всего сохранялась на хвосте (как и у современных нутрий и крыс). Чешуя сохранилась еще на концах пальцев в виде когтей. Волосяной покров в совокупности с четырехкамерным сердцем тоже позволил млекопитающим регулировать температуру тела и стать теплокровными. Самка не покидала вышедших из яиц детенышей, и они слизывали с нее выделения кожных желез, из которых вытекали, вероятно, как соленый пот, так и жировая смазка кожи. Позже железы стали неодинаковыми: одни стали выделять только пот, другие — только жир, а третьи, по краям живота, где детенышам было удобно лизать свою мать, — раствор мелких капелек жира с другими питательными веществами. Эти железы развивались и стали молочными железами.
Первые млекопитающие были яйцекладущими. Однако если яйцо в утробе матери задерживается и покрыто пористой скорлупой, то это позволяет зародышу питаться жидкими питательными веществами из крови матери. При утробном развитии яйца питание зародыша от стенок матки постепенно стало основным, а питание желтком утратило свое значение. Постепенно скорлупа стала только мешать питанию и совсем исчезла. Таким образом, возникли живородящие млекопитающие. Дальнейшее приспособление млекопитающих к разным условиям привело к появлению их современного многообразия.