2 месяца назад
Нету коментариев

От каких же рыб произошли наземные животные?

Хотя у двоякодышащих, как мы видели, уже по­явились легкие (и зачаток малого круга кровообращения. Сосуд отводит кровь, обогащенную кислородом, от стенки «пузыря-легкого» обратно в левую часть предсердия (см. рис. 15, В — сосуд со стрелкой от пузыря к сердцу)), не эти рыбы дали начало прогрес­сивной ветви наземных животных. Плавники двояко­дышащих были мало приспособлены к выходу на су­шу. Косточки плавника и поныне у названных рыб лежат в один ряд, друг за другом, и весь плавник та­кой гнется, как хлыстик, по своей оси. Мышцы же, недалеко входящие в плавник, слабые. И на суше (где, как сказано, все тела, вынутые из воды, становятся тяжелее) на таких плавниках далеко не пойдешь. Двоякодышащие и не пытаются ходить по суше. Они умеют не только плавать, но и шагать на своих плав­никах по дну водоемов.

Кровеносные системы рыб и снабжение кровью плавательных пузырей

Кровеносные системы рыб и снабжение кровью плавательных пузырей

Совсем иначе «устроены» кистеперые рыбы. Дале­ко выдвинутые костные основания плавников, снаб­женные сильной мускулатурой, могли служить для шагания и на суше. У этих рыб в древности плава­тельные пузыри также должны были преобразоваться в легкие.

Вероятно, их легкие росли от кишечника — не к спине, где они при вдохе не имели бы места для рас­ширения, а к груди, где при вдохе ребра могут рассту­паться. Однако не всякий плавательный пузырь мог стать легким. У акуловых рыб, как уже было сказа­но, пузыря вообще нет. Пять жаберных карманов заро­дыша развиваются у них по бокам глотки, затем они прорываются наружу и становятся жаберными щелями. Между щелями (вдоль хрящевых подпорок—«скелет­ных жаберных дуг») проходят пять кровеносных сосу­дов — «кровеносных жаберных дуг» (рис. 15). Сосу­ды эти сильно разветвляются в виде капиллярных се­тей, в особых «лепестках», образуя жабры. Ясно, что к ним от сердца приносится венозная кровь, а пройдя сквозь жаберные капилляры вверх, к спине, она ста­новится артериальной. У высших рыб кровеносных дуг всего четыре пары (см. рис. 15.). От четвертой дуги отходят сосуды, питающие стенку плавательного пузы­ря. Пузыри возникают всегда в результате выпячивания пищеварительного тракта из стенки кишечника (см. рис. 12). У одних рыб он выпячивается со стороны спины, у других — со стороны живота, и часто раздвоен на правую и левую половину (см. рис. 15, В).

Как уже говорилось, легкими мог стать пузырь, чтобы был выпячен под кишечник, на его брюшную сторону. Но и еще не все. Чтобы стать легкими, такой пузырь должен был снабжаться венозной кровью. Здесь все зависело от того, в каком месте отходит сосуд, иду­щий от четвертой дуги к пузырю. Если он ответвлялся, так сказать, ниже по течению, чем жаберные капилля­ры, то он выносил кровь, уже ставшую артериальной (см. рис. 15, А и С). Прибывая к стенкам пузыря, кровь, и без того богатая кислородом, не нуждалась в изменении, и пузырь не мог преобразоваться в лег­кие. Подобное кровоснабжение пузыря мы видим у со­временных костных рыб. Если же ответвление сосуда, «поднимаясь против течения», стало отходить до развет­влений жаберных капилляров, то в этом месте кровь (еще не пройдя сквозь жабры) оставалась венозной. Подходя к стенкам пузыря, она смогла обогащаться ки­слородом. В этом случае пузырь мог работать в качест­ве дополнительного органа дыхания, становясь посте­пенно легким. Небольшое смещение места ответвления сосуда могло иметь важные последствия.

К «двоякодыханию» переходили, по крайней мере, три близкие между собой группы рыб. Это двоякоды­шащие, кистеперые и многоперые (которых раньше считали тоже кистеперыми). Многоперые живут по­ныне в реках Африки. У них двураздельный пузырь, который также служит подсобным органом дыхания. У многопера (плотортерус) устройство это не требует смещения ответвляющегося сосуда. У него он отходит от жаберных отводящих дуг, то есть над жабрами, где кровь становится артериальной, если жабры функцио­нируют. Если же они бездействуют (при недостатке кислорода в воде), то и над ними большая часть крови остается неокисленной. Она в таком виде и попадает к стенкам пузыря-легкого и здесь обогащается кисло­родом, подобно тому как раньше сюда поступала кровь артериальная, которой у пузыря «нечего было делать».

Но к пузырю идет не вся кровь. Большая ее часть, так и не получив кислорода, идет по всему телу, что уж, с нашей точки зрения, «совсем нехорошо». Кроме того, причудливое расположение кровеносных дуг (три последние сходятся в одной точке, откуда отходит и сосуд к пузырю), да и скелет плавников, построенные совсем по другой схеме, но позволяют ставить указан­ных рыб в ряд, ведущий к земноводным. Потому мно­гоперы и не стали ничьими предками. «Схемы» вклю­чения легкого в кровеносную систему возникали не­сколько раз, но по-разному, и сейчас трудно сказать, которая из них увенчалась успехом, если не принять нашего предположения о перемене места четвертой жабры по отношению к отводящему соседу. Заметим, что кровеносные жаберные дуги у зародыша человека хорошо развиты, но жабер с капиллярами не образу­ют, оставаясь неразветвленными. Однако во всех слу­чаях сосуды, отходящие к пузырю, а позже к его «по­томку» — легкому, возникали из четвертой жаберной дуги (см. рис. 15), становясь легочными артериями, выносящими из сердца венозную кровь (вспомним, что сосуды называются «венами» и «артерия­ми» вне зависимости от того, какую кровь они несут, а только но направлению тока крови. Сосуды, выносящие кровь из серд­ца,— это артерии, а возвращающие ее к сердцу — вены. Таким образом, в малом круге кровообращения названия сосудов не соответствуют их «содержанию». Артерия легочная выносит из сердца кровь венозную, а легочная вена возвращает в сердце кровь артериальную. У остальных сосудов названия и содер­жание совпадают).

Значит, для того чтобы рыбы стали земноводными, требовалось не одно качество, а сочетание в одном ор­ганизме следующих признаков: сильные костно-мышечные основания плавников; плавательный пузырь, выпяченный в сторону живота от кишечника, снабже­ние его стенок венозной кровью, сквозные ноздри (для дыхания при закрытом рте), более плотная кожа…

Всеми этими признаками постепенно стали обла­дать именно кистеперые рыбы. Порознь же указанные признаки встречались и в других группах рыб.

Мы так подробно остановились именно на этом процессе потому, что он является типичным ароморфозом, одной из основных перестроек организмов за время всей эволюции. Появление легких обусловило развитие малого круга кровообращения и разделение предсердий. В левое предсердие стала возвращаться из легких по венам кровь, обогащенная кислородом. А четвертая кровеносная дуга, снабжавшая пузырь венозной кровью, стала легочной артерией.

Все эти приспособления следовали постепенно одно за другим и обеспечили позвоночным выход на сушу. Но не позвоночные начали ее завоевание. Несколько раньше стали осваивать сушу паукообразные, мол­люски, насекомые и некоторые раки, каждый раз за­ново, каждый раз совсем иначе, при помощи иных при­способлений. Потому-то на суше земноводных (амфи­бий) уже ждала богатая добыча. Вот какое значение в развитии животного мира имели кистеперые рыбы, из коих одна — латимерия, открытая впервые в 1938 году, случайно дожила до наших дней. Она — пе­режиток самых древних кистеперых, тех, что на сушу выходить еще не пытались. Другие кистеперые, воз­никшие несколько позже, стали, однако, повторять эти попытки.

Какова же причина выхода кистеперых рыб на су­шу? Во многих учебниках на этот вопрос отвечают просто: были в древности сильные засухи, водоемы пересыхали и рыбы вынуждены были искать другие обводненные места. Те, кто мог, выходили на сушу и шагали до ближайшего пруда, озера, в которых еще оставалась вода. А кто шагать по суше не мог — тот был обречен на гибель.

Но ведь не сразу могли выработаться навыки и способности у тех или иных рыб шагать по суше, да и вообще выходить из воды! Кроме того, засуха не могла стать единственным «толчком» развития силь­ных, мускулистых плавников. Думается, тут причины постепенного выхода на сушу были иными. Как ска­зано ранее, кистеперые могли шагать на своих плав­никах еще по дну водоема, в котором они обитали, а жившие вместе с ними другие рыбы, не имели по­добных приспособлений. И «пузырь-легкое» у кисте­перых развивался в то же время как орган вспомога­тельного дыхания, работавший наряду с жабрами, так как в тропических странах, где остатки растений в водоемах быстро загнивают, кислорода в воде не­достаточно.

Соперничество с другими рыбами из-за добычи бы­ло также причиной, принуждавшей рыб выходить из воды ради охоты за насекомыми и их личинками и другими организмами. Сначала у самого берега, а поз­же и на берегу у самой воды. Настало время, когда ненадолго кистеперые смогли вылезать из воды и, под­хватывая добычу, вновь уходить в воду. Для такой охоты пригодилось умение шагать и дышать легкими. На все более длительные сроки покидали эти рыбы водную среду. Все дольше и дольше проводили они время на сырых берегах, а потом научились и ухо­дить все дальше от берега, независимо от засухи или половодья. Соперничество из-за пищи толкало их на берег, где было гораздо больше никем еще не истреб­ленной добычи. Конечно, выживали далеко не все. Преимущества «рекордсменов» оставалось за теми, у кого были наиболее мускулистые и длинные плав­ники, к тому же способные поворачиваться по дуге на больший угол. Это обеспечивало более «широкий шаг». Лучше жилось и тем, у которых была большая емкость легких. Но и этого мало. При изменении одних органов меняется вслед за ними или одновременно и большинство остальных — гласит закон взаимосвязи (корреляции). Недавно выяснено, как отмечает немец­кий ученый В. Рамнер (ГДР), что у таких организмов должна изменяться работа щитовидной железы и стро­ение (толщина, слизистость) кожи.

Мы упоминали рыбок, которые живут и в наши дни в Индонезии, у берегов Африки. Они выползают на корни деревьев, погруженных в воду, отнюдь не пото­му, что им грозит гибель от засухи. Здесь они охотятся за насекомыми, предварительно запасая воду под жа­берными крышками. Это «илистые прыгуны» (см. рис. 25), не имеющие легких. Кроме того, хвостовой плавник, снабженный сильноразветвленными сосудами, при нахождении «прыгунов» в воде, служит им допол­нительным органом дыхания. Здесь совсем иные при­способления, и ничьими предками указанные рыбки не стали. В данном случае мы видам лишь одну из «по­пыток» использовать сушу. Попытка эта имела «мест­ный» успех, не дав, однако, начала общему прогрессу и новым путям эволюции. До ароморфоза дело не дошло.

«Прыгуны» хорошо живут в неволе. По если их из аквариума регулярно не выпускать «погулять», то погибают, «тонут». Все это показывает, что «переделка» рыб, даже в чем-то уже подготовленных и «пригодных» по своим признакам к выходу на сушу, требует изме­нений в делом ряде органов и одними «легкими» или «шагающими плавниками» здесь не обойтись. Конеч­но, если в то время возникала в отдельных местах Земли засуха (и как раз там, где жила часть указан­ных рыб), то именно из них выживала большинство. Наименее приспособленные, конечно, засуху не вы­держивали, погибали. Так что засуха становилась при­чиной естественного отбора. Но она (засуха) не могла быть причиной возникновения хотя бы шагающих плавников, так как «шагать» по дну двоякодышащие и кистеперые рыбы научились еще раньше.

Итак, предками наземных животных стали именно кистеперые рыбы и никакие другие. Они не боялись и засухи, могли использовать пересыхавшие водоемы. Время выхода на сушу удлинялось, но все же им при­ходилось возвращаться в воду, особенно для размноже­ния, так как к наземной жизни, даже взрослые, при­спосабливались еще недостаточно, а икра и мальки по-прежнему могли развиваться только в воде (рис. 16). Наконец, настало такое время, когда потомки этих рыб смогли уходить на своих плавниках далеко по суше, возвращаясь в воду только для метания икры раз в году. Так из кистеперых возникли первые земноводные животные, дышащие во взрослом виде легкими, а на стадии личинки (головастика) — жабрами.

Возникновение и развитие позвоночных

Возникновение и развитие позвоночных

Сейчас найдены в ископаемом виде все переходные ступени от рыб к земноводным (1928 г.). Возникли они в девонском периоде и развивались в течение ка­менноугольного периода, то есть около 300 миллионов лет назад, изменяясь постепенно в течение 50 миллио­нов лет подряд.

Скелеты этих животных, называемых стегоцефала­ми, длиною от 30 сантиметров до нескольких метров, хорошо сохранились. На животе у многих из них была рыбья по происхождению костная чешуи (см. рис. 16, б). Но ее оставалось все меньше и меньше. У низших еще имелись жаберные крышки. Короткие конечности их с шестью и даже семью пальцами были мало подвижны. У многих видов сохранились жаберные дуги и боковая линия. Изучая эти скелеты, от самых древних к более поздним, видим, как все меньше у них сохранялось рыбьих признаков (см. рис. 16 и27).

Потомки стегоцефалов — современные земновод­ные — дожили до наших дней. У некоторых из них хвост сохраняется только на молодых стадиях (у го­ловастиков), позже он постепенно укорачивается и взрослые (бесхвостые) стали лягушками и жабами. Их задние конечности длиннее передних, так как пе­редвигаются они прыжками. Другие изменились мень­ше, сохранив на всю жизнь хвост и одинаковые ко­нечности. Это — тритоны, саламандры, хвостатые зем­новодные. Личинки тех и других — головастики, не только по внешности, но и по внутреннему строению — каждый раз во время развития повторяют строение рыб. У них развиваются жаберные дуги и жабры, есть плавниковая складка, по спине и снизу по хвосту — боковая линия (боковая линия, идущая от жаберной крышки до самого хвостового плавника, есть у всех наших рыб и хорошо заметна. Она состоит из длинного ряда нервных окончаний с выходами наружу сквозь кожу и чешую и является особым органом чувств, нужным при жизни в воде: воспринимает встречную волну, отраженную от любого препятствия. Это помогает рыбе огибать скалы, камни, не натыкаться на них ночью или в мут­ной воде), двухкамерное, как у рыб, сердце. Да­же некоторые паразиты на жабрах головастиков (чер­ви моногенеи) похожи на тех, которые живут только на жабрах рыб. Все это еще раз доказывает, что пред­ками наземных позвоночных животных были рыбы.

Сами земноводные (амфибии) становились все бо­лее разнообразными, но все же их меньше, чем представителей других классов позвоночных. (Их в на­ши дни всего 2100 видов, тогда как рыб в 10 раз больше. Пресмыкающихся же жило в древности не менее чем полмиллиона видов, ибо и в наши дни их насчитывается более 5700).

Земноводные не могут жить вдали от пресной воды, в которой они откладывают икру. В соленой же воде икра и головастики погибают. Это ограничивает воз­можности их распространения и эволюцию. И все же у некоторых видов появились и развились разными путями, каждый раз по-разному, приспособления, по­зволяющие им «оторваться» от водной среды, не откла­дывать икру в воду. Порвать эту связь с водой значи­ло — завоевать новые жизненные пространства.

В Юго-Западной Европе, на Украине, в Брестской области Белоруссии, на Кавказе живет, лазающая по широколиственным кустам и деревьям (ольхи, ореш­ника, граба) небольшая, салатно-зеленого цвета лягуш­ка квакша, или древесница. Семейство квакш (418 ви­дов) распространено главным образом по тропикам Старого и Нового Света. Наша европейская квакша откладывает в среднем 900 яиц-икринок в пруды и ста­рицы рек, которые порой подвергаются длительному высыханию. Однако это не мешает квакшам жить — первый намек на возможность отрыва от воды. Если вблизи нет водоема, то икру квакши откладывают в дупло, наполненное водой. Оказывается в этих услови­ях развитие головастиков проходит быстрее. У самок южноамериканских квакш на спине развивается сумка из встречных боковых складок кожи, срастающихся по середине спины так, что отверстие ее направлено назад, в область крестца. Оплодотворенную икру (яички), всего около 200 штук, самка откладывает в сумку, загибая при этом кверху вывернутый край клоаки. Здесь икра и развивается до полной готовности, когда у головастиков появятся задние конечности. Однако головастикам все же необходима водная среда, хотя бы под конец развития. Они покидают сумку, падают в воду и здесь заканчивают свой метамор­фоз — превращаются в лягушат. Это «второй шаг» к отказу от воды.

Другой вид — карликовая квакша яиц (икринок) откладывает еще меньше — 57 штук, зато они очень крупные, так как в них очень много белка и головас­тики развиваются в сумке до конца. Таков «оконча­тельный отказ» от воды.

У третьей группы лягушек (безязыковые) сумок нет. Но у них (пипа суринамская) — икра приростает ровным слоем к коше на спине матери, где потомство проходит весь цикл развития.

Все лягушки проходят стадию развития с жабрами, но внутри яйца. На все это время (у пипы — 82, а у сумчатой квакши — 45 дней) зародыш должен быть обеспечен питанием. Чем дольше зародыш и личинка развиваются внутри яйца, тем больше ему нужно бел­ка. Но у подавляющего большинства земноводных в яйцах-икринках белка мало, и личинки-головастики рано выходят в воду, добывая сами себе пищу в тече­ние 2—3 месяцев (рис. 17).

Сравнение развития земноводных и пресмыкающихся

Сравнение развития земноводных и пресмыкающихся

comments powered by HyperComments