История эволюции животных
Для многих людей, животные, пожалуй, самые знакомые и интересные из всех живых существ на планете. Это может быть связано с тем фактом, что мы сами относимся к Царству животных. Таким образом, у нас есть ряд общих черт со всей фауной, которые указывают на то, что эволюционная история также общая.
Все животные классифицируются как многоклеточные эукариоты: их тела состоят из большого количества клеток, и микроскопическое обследование этих клеток показывает, что они содержат ядро и ряд других органелл. По сравнению с прокариотическими организмами, такими как бактерии, животные имеют относительно недавнее эволюционное происхождение. Данные ДНК свидетельствуют о том, что первые эукариоты развивались от прокариот, от 2,5 до 1 млрд лет назад. То есть, эукариоты датируются как таксоны начиная с заключительного в докембрии протерозойского эона. Ископаемые, как простые одноклеточные, так и более сложные многоклеточные организмы находятся в изобилии в породах этого периода времени. Фактически, название «протерозой» означает «ранняя жизнь».
Современная теория эндосимбиоза
Растения и животные обязаны своим происхождением эндосимбиозу, процессу, когда одна клетка глотает другую, но по какой-то причине не усваивает ее. Свидетельством тому является их функционирование. Животные полагаются на органеллы, называемые митохондриями, которые необходимы для синтеза АТФ, а также на аэробное дыхание. Имеются значительные свидетельства того, что митохондрии развивались из свободно живущих аэробных бактерий: они представляют собой размер бактериальных клеток; размножаются бинарным делением; имеют свой собственный геном в виде одной круговой молекулы ДНК; их рибосомы более похожи на бактерии, чем на рибосомы, обнаруженные в цитоплазме клеток эукариот; как хлоропласты, они заключены в двойную мембрану.
Животные развивались в море. И именно там они оставались по меньшей мере 600 миллионов лет. Это связано с тем, что в отсутствие защитного озонового слоя, Земля была погружена в летальные уровни УФ-излучения. Как только фотосинтез поднял уровни атмосферного кислорода достаточно высоко, сформировался озоновый слой, а это означало, что тогда живые существа могли отправиться на сушу.
Самые древние окаменелости, свидетельствующие о многоклеточных животных, представляют собой норы, которые, по-видимому, были сделаны гладкими, червеобразными организмами. Такие следы окаменелостей были обнаружены в скалах Китая, Канады и Индии, но они мало рассказывают нам о животных, которые их оставили.
Эдиакарская биота
Эдиакарский организм
Между 620 и 550 миллионами лет назад (во время эдиакария, или вендского периода) в летописи окаменелостей появились крупные, сложные, мягкотелые многоклеточные животные. Эта особая группа животных, известная как эдиакарская биота (или вендская биота), впервые была обнаружена на территории Австралии, но встречалась и в других частях планеты.
Эдиакарская фауна характеризовалась незначительными признаками, или вообще отсутствием каких-либо скелетных твердых частей. То есть были мягкие организмы и некоторые из них, возможно, принадлежали к группам животных, которые мы знаем сегодня, в то время, как другие, похоже, не имеют никакого отношения к фауне. Хотя многие из эдиакарских организмов были сопоставлены с современными медузами или червями, они также были похожи на матрац: с жесткими внешними стенками, заполненными жидкостью внутри — подобно губке.
Как группа, эдиакарские животные отличались плоским, рельефным видом, и многие проявили радиальную симметрию. Они варьировались в размерах от 1 см до 1 м и были классифицированы по трем основным формам: дисковидные, завитые или овально-удлиненные.
[править] Источники
- Павлинов И. Я.
Систематика современных млекопитающих. — М.: Изд-во Моск. ун-та, 2003. — 297 с. — ISSN 0134-8647 - ↑ 2,02,1 Предисловие(англ.) к книге Wilson D. E., Reeder D. M. (editors)
. Mammal Species of the World. A Taxonomic and Geographic Reference (3rd ed.). — Baltimore: Johns Hopkins University Press, 2 vols., 2005. — 2142 pp. — ISBN 978-0-8018-8221-0 [1] - Reptilomorpha: Cotylosauria (англ.). Проверено 27 июля 2013.
- Синапсиды (англ.). Проверено 27 июля 2013.
- Jurassic «Beaver» Found; Rewrites History of Mammals (англ.). National Geographic News (23 февраля 2006). Проверено 27 июля 2013.
- Голых землекопов не жжет ни кислота, ни перец. Элементы — Новости (31 января 2008). Проверено 26 июля 2013.
- Голый землекоп (Heterocephalus_glaber
) (англ.). Animal Diversity Web. Проверено 26 июля 2013. - Гренландский кит в базе AnAge (англ.). AnAge. Проверено 26 июля 2013.
Кембрийский «взрыв» и «Сланцы Бёрджес»
Сланцы Бёрджес
Эдиакарские животные исчезают из летописи окаменелостей в конце вендского периода (544 миллионов лет назад). На их месте появляются представители почти всех современных типов: губки, медузы и кораллы, плоские черви, моллюски, кольчатые черви, насекомые, иглокожие и хордовые, а также множество «меньших» типов, таких как немертины. Эти «современные» организмы появились относительно быстро в разрезе геологического времени, и их резкое возникновение часто описывается как «кембрийский взрыв», однако, помните, что летопись окаменелостей «взрыва» распространяется примерно на 30 миллионов лет.
Опабиния
Одни из самых известных камбрийских окаменелостей были обнаружены в Сланцах Бёрджес, на территории Британской Колумбии. Эта горная формация появилась в середине кембрия, когда «взрыв» уже длился в течение нескольких миллионов лет. Она содержит известных животных, таких как трилобиты, моллюски, иглокожие, и плеченогие. Также здесь были обнаружены останки необычных животных, таких как Опабиния, которая, принадлежала к вымершему классу. Даже раннее хордовое животное Пикайя, было найдено сланцах Бёрджес.
Аномалокарис
Эти окаменелости также служат хорошим доказательством плотоядных животных (например, Аномалокарис) и, следовательно, сложных отношений между хищниками и добычей. Они дают представление о том, как эволюция могла развиваться относительно истории многоклеточных животных, и на самом деле некоторые авторы рассматривают кембрий, как период экстремальных «экспериментов» и огромного фаунистического разнообразия.
Причины кембрийского «взрыва»
Причина распространения животных форм в кембрии является предметом серьезных дискуссий среди ученых. Некоторые указывают на увеличение уровней кислорода в атмосфере, которое началось около 2000 миллионов лет назад, позволило эволюционировать более крупным организмам, и более сложным структурам тел. Изменение химии океана предоставило возможность развивать твердые части тела, такие как зубы и поддерживающие скелеты, благодаря карбонату кальция (CaCO3). Массовое вымирание, ознаменовавшее конец вендского периода должно было открыть экологические ниши, которые использовали новые животные, равно как и изменения среды обитания, вызванное континентальным дрейфом.
Важны также генетические факторы. Недавние исследования показывают, что за период до кембрийского взрыва наблюдалась постепенная эволюция генов, которые управляют процессами развития. Благодаря этому, начался беспрецедентный период эволюционных экспериментов и конкуренции. Многие виды, обнаруженные в летописи окаменелостей кембрия, исчезли бесследно. Те животные, которые остались в живых, подверглись значительным эволюционным изменениям.
Трилобит
Недавно многие ученые начали сомневаться в том, был ли кембрийский «взрыв» реальным событием или являлся древней летописью окаменелостей. Генетические данные показывают, что многоклеточные животные эволюционировали около 1 млрд лет назад; это подтверждается ископаемыми эмбрионами из пород в Китае, которые датируются 600 миллионами лет. Эти эмбрионы более сложные, чем у простых организмов, таких как губки и медузы, что говорит о том, что многоклеточные животные должны были развиваться намного дольше по времени. Кроме того, трилобиты были очень разнообразной группой даже в начале кембрия, и некоторые ученые полагают, что это указывает на то, что группа членистоногих должна была иметь гораздо более раннее эволюционное происхождение.
Появление животных на Земле
Каким бы ни было их происхождение, животные, возможно, рискнули выйти на землю в начале кембрия. Раньше ученые полагали, что фауна не начала колонизировать сушу до силурийского периода (440 — 410 миллионов лет назад). Тем не менее, обнаружение в 2002 году следов животных, которые обрушились на песчаные дюны около 530 миллионов лет назад, изменило эту точку зрения. Эти животные были членистоногими, напоминали губоногих и были размером с раков. Вероятно, они не жили на суше, а выходили на берег, чтобы спариваться или уклоняться от хищников. В это время единственные наземные растения, напоминали мхи.
[править] Распространение и места обитания
Млекопитающие распространены на всех континентах, во всех океанах, а также на многих океанических островах. Различные виды эволюционировали для жизни практически во всех наземных и водных средах обитания. Млекопитающие представлены во всех наземных биомах, от пустынь и полярных ледников до влажных тропических лесов. Одна группа млекопитающих — летучие мыши — приспособилась к полёту.
Многие млекопитающие ведут полуводный образ жизни, обитая по берегам рек, озёр или на береговых линиях океанов. Представители отряда китообразных перешли к полностью водному образу жизни.
Первые позвоночные
Граптолиты
Животные продолжали диверсифицироваться в ордовикский период (505-440 миллионов лет назад). В основном это были беспозвоночные, в том числе граптолиты, которые были палочковидными ветвящимися колониями мелких животных, вместе с брахиоподами, трилобитами, головоногими моллюсками, кораллами, морскими лилиями и конодонтами. Теперь конодонты относятся к типу хордовых, но долгое время они были известны благодаря крошечным окаменелостям зубовидных скелетных останков.
По количеству видов беспозвоночные были, безусловно, наиболее распространенными ордовикскими животными — как и сегодня. Тем не менее, представители позвоночных также развивались в ордовикских морях. Это были рыбы.
[править] Роль в экосистемах и жизни человека
Домашние свиньи — важный источник мяса для человека
Экологические роли пяти с лишним тысяч видов млекопитающих весьма разнообразны. Существуют хищники и жертвы, растительноядные и плотоядные, — организмы, значительно преобразующие среду обитания, свою и других животных (например, плотины бобров или большие популяции парнокопытных в саваннах). Отчасти из-за высокой скорости метаболизма, млекопитающие часто играют роль, что непропорционально велика по сравнению с их численным количеством. Они бывают ответственными за распространение семян растений или опыление.
Млекопитающие представляют собой важный экономический ресурс для людей. Многие виды были одомашнены, и сейчас предоставляют различные продукты — мясо, молоко, шерсть, или же содержатся как служебные или домашние животные. Млекопитающие имеют важное значение для промышленности и экотуризма. Они помогают контролировать популяции других видов, в том числе и вредителей сельскохозяйственных культур. Лабораторные животные — преимущественно мыши и крысы — используются при проведении медицинских и других научных исследований.
Негативное влияние млекопитающих на человека выражается в поедании фруктов, овощей и семян, вредительстве сельскохозяйственных культур; хищники нападают на скот и людей. Виды, распространённые в городской или пригородной черте, становятся домашними вредителями. Несколько видов хорошо сосуществуют с человеком. В результате преднамеренной или случайной интродукции, в основном на изолированные океанические острова, домашние животные оказали значительное негативное воздействие на местные экосистемы.
Некоторые млекопитающие являются переносчиками опасных заболеваний человека и домашнего скота. Чума, пожалуй, самый известный пример. Она распространяется через блох, обитающих на теле грызунов. Бешенство, передающееся со слюной при укусе больным животным, может приводить к летальному исходу у домашнего скота и человека.
Появление рыб
Конодонт
Как и конодонты, рыбы относятся к типу хордовых, поскольку они имеют определенные особенности: спинную струну или хорду, спинной нервный тяж, жаберные щели и хвост, который выходит за пределы ануса. Тем не менее, рыбы помещаются в подтип позвоночные (Vertebrata), потому что они также показывают развитие скелетных функций, таких как позвоночник, череп и кости на конечностях.
Плакодерм
Не все современные группы рыб были представлены в ордовикских океанах. В это время только бесчелюстные эволюционировали от предка chordate. В силурийском периоде появились акулы и их родственники, а также две вымершие группы — плакодермы (у которых были костлявые пластины, покрывающие их головы) и акантоды (первые известные челюстные позвоночные, с хрящевым скелетом). Однако ни акулы, ни бесчелюстные не приобрели обычный вид до девонского периода. В течение девонского периода развивалось два других класса ныне существующих рыб: лучепёрые рыбы (например, карповые) и лопастопёрые рыбы (например, двоякодышащие и целакантообразные).
Бесчелюстные
Хайкоуихтис
Бесчелюстные (Agnathans) были самой ранней группой рыб: окаменелость Хайкоуихтис (Haikouichthys ercaicunensis) насчитывает около 530 миллионов лет, до кембрия. Раньше самые ранние бесчелюстные были датированы примерно 480 миллионами лет назад. Agnathans традиционно были помещены с позвоночными из-за присутствия черепа, хотя в современных животных, таких как миксиновые, отсутствует позвоночный столб. Самыми ранними бесчелюстными были остракодермы. Они имели хорошо развитый экзоскелет. Когда акулы и костные рыбы начали развиваться, около 450 миллионов лет назад, большинство остракодерм вымерли. Осталась лишь родословная, которая связывает их с современными миксинами и миногами.
Первые наземные животные
Рыбы продолжали развиваться в силурийский период (440 — 410 миллионов лет назад). В то же время некоторые группы растений и животных предприняли важный шаг — они колонизировали землю в первый раз. Мы не знаем почему это произошло, но, вероятно, это результат конкуренции в морских экосистемах, а также возможность избегать хищников и занимать новые наземные ниши.
Членистоногие были первыми животными, которые стали постоянными наземными обитателями. Ископаемые останки этих представителей фауны, найденные в Западной Австралии, насчитывают около 420 миллионов лет.
Членистоногие заранее приспособелись к жизни на суше. К тому времени, как они вышли на берег, у них уже появились более легкие тела и тонкие, сильные ноги, которые позволили им передвигаться. Их жесткие внешние экзоскелеты обеспечивали защиту и помогли сохранить необходимую влагу.
Slimonia
Пауки, губоногие и клещи — одни из самых ранних наземных животных. Некоторые из них были гигантами, к примеру, родственник скорпионов Slimonia, который достигал длины тела около 2 м. Эти существа были еще слишком большими и тяжелыми, а ходильные ноги очень маленькими, и поэтому они жили около водоемов.
Как выглядели эдиакары
Строение первых в мире животных было простейшим: у них не было конечностей, головы, хвоста, рта и пищеварительных органов. Эдиакарские существа вели не особо яркую жизнь)) в то время планета была безопасной, хищников еще не было, поэтому им даже не от кого было защищаться.
Предполагается, что они просто впитывали органику из воды всем своим телом. Более того, некоторые из них составляли симбиоз с водорослями, да и внешне многие из существ очень походили на растения.
Так, например, самым крупным существом была дикинсония.
Некоторые особи достигали метра в длину, но в толщину обычно не превышали одного сантиметра. У них было плоское двусторонне-симметричное рифленое овальное тело. Этакий коврик.
Ученые так и не определились, к какой группе ее отнести: некоторые считают ее предком животных, кто-то говорит, что это разновидность грибов, а третьи утверждают, что она вообще принадлежала к классу существ, которых нет сегодня в царстве природы. Да и современных родственников ее так и не обнаружили.
Проблемы, возникшие при переходе на сушу
Ранние наземные животные должны были справиться с такими проблемами, как сохранение воды, газообмен, размножение, а также c тем фактом, что вода больше не поддерживала их тела против силы притяжения. У животных начали развиваться водоотталкивающие свойства тела, внутренние газообменные системы, способы размножения (которые не включали воду), а также сильные механизмы поддержки тела (эндоскелеты и экзоскелеты), позволяющие им перемещаться по суше. Однако не все таксоны фауны одинаково успешно справились с этими проблемами.
Эволюция земноводных
Ихтиостега
К девонскому периоду на земле доминировали две основные группы животных: тетраподы (четвероногие наземные позвоночные) и членистоногие, в том числе паукообразные и бескрылые насекомые. Первыми тетраподами были амфибии, такие как Ихтиостега, которые также были тесно связаны с лопастопёрыми рыбами, например, представителями вымершего рода Eusthenopteron.
Ихтиостеги имели несколько особенностей, которые предварительно адаптировали их к жизни на суше: у них были конечности (с пальцами), позволяющие передвигаться по дну мелких водоемов; легкие, для газообмена; а также начало шеи. Последнее важно, поскольку земной хищник не может полагаться на поток воды, чтобы получить пищу в рот, поэтому для поимки добычи вынужден поворачивать голову. Кости в плавниках ихтиостег почти идентичны костям в конечностях ранних амфибий.
Череп ихтиостеги был похож с черепом лопастопёрой рыбы Eusthenopteron, но выраженная шея отделяла тело от головы. В то время как у ихтиостеги было четыре сильных конечности, форма его задних ног подсказывает, что это животное не проводило все свое время на суше.
[править] Поведение
Летучие мыши прибегают к эхолокации Скунсы защищаются от хищников посредством выделения неприятных запахов Вибриссы — важный орган осязания
Поведение млекопитающих существенно различается у разных видов. В связи с теплокровностью они испытывают высокую потребность в энергии. Терморегуляция играет важную роль в жизни млекопитающих. Например, в холодное время года они вынуждены согреваться, а виды тропических регионов — экономить воду в своём организме. Поведение является важным способом для поддержания физиологического баланса.
Млекопитающие демонстрируют практически все адаптивные типы образа жизни, в том числе наземный, подземный, водный, древесный и летающий. Стили передвижения также разнообразны: плавание, бег, прыжки, полёт, рытьё и скалолазание.
Социальное поведение варьируется: одни млекопитающие живут в группах, насчитывающих десятки, сотни, иногда даже тысячи особей, другие предпочитают держаться в одиночку, за исключением периода размножения.
Встречается ночная, дневная и сумеречная активность.
Обоняние, зрение, слух и тактильное взаимодействие являются важными способами взаимодействия между млекопитающими. Обоняние играет ключевую роль во многих аспектах экологии млекопитающих, в том числе лактации, спаривании и социальной коммуникации. Они используют феромоны и другие обонятельные сигналы для передачи информации о репродуктивном статусе, территории или отдельных особях. Маркировка передаётся через мочу, кал или выделения конкретных желез. В некоторых случаях — например, у скунсов — запах помогает защититься от хищников.
Слух млекопитающих, как правило, хорошо развит. Для ряда видов он служит первичной формой восприятия. Эхолокация, способность воспринимать объекты во внешней среде, улавливая эхо от звуков, порождённых животным, играет важную роль в жизни летучих мышей и китообразных. В меньшей степени она наблюдается и у видов из других отрядов (например, землероек).
Многие млекопитающие общаются друг с другом посредством различных звуков. Голосовые сигналы используются в общении между матерью и детёнышами, потенциальными партнёрами и в других социальных контекстах. Вокализация помогает передавать индивидуальную или групповую идентичность, уведомлять о приближении хищников, охранять территорию или отображать репродуктивное состояние. Обмен данным посредством голоса довольно сложен в некоторых группах, в частности, у людей.
Млекопитающие также воспринимают окружающую среду при помощи тактильных восприятий. Специализированные волоски (усы, или вибриссы) выполняют сенсорную функцию, позволяя животному знать о контакте с каким-либо объектом внешней среды. Вибриссы хорошо раздражаются и оснащены мышцами, которые контролируют их позицию. Другой важный орган чувств — кожа, отдельные части которой особенно чувствительны к тактильным стимулам.
Зрение хорошо развито у ряда видов, однако оно менее важно для животных, ведущих подземный образ жизни или прибегающих к эхолокации. Ночные виды имеют сравнительно большие, хорошо развитые глаза. Зрение необходимо при питании, передвижении и почти всех аспектах поведения млекопитающих.
По типу питания среди млекопитающих встречаются плотоядные (например, почти все представители отряда хищных), растительноядные (парно- и непарнокопытные) и всеядные (приматы) виды. Млекопитающие употребляют в пищу как позвоночных, так и беспозвоночных животных, растения и грибы. Будучи теплокровными, им требуется значительно больше пищи, чем холоднокровным. Таким образом, очень немногие млекопитающие оказывают значительное влияние на популяции своих продуктов питания.
Первые рептилии и амниотическое яйцо
Вылупление черепахи из яйца
Одним из величайших эволюционных новшеств каменноугольного периода (360 — 268 миллионов лет назад) было амниотическое яйцо, которое позволило ранним рептилиям уходить из прибрежных местообитаний и колонизировать сухие районы. Амниотическое яйцо позволило предкам птиц, млекопитающих и рептилий размножаться на суше, и не допустить высыхание эмбриона внутри, поэтому можно было обходиться без воды. Это также означало, что в отличие от амфибий, рептилии могли производить меньше яиц в любой момент времени, поскольку риски гибели детенышей снизились.
Самая ранняя дата развития амниотического яйца — около 320 миллионов лет назад. Однако рептилии не подвергались какой-либо значительной адаптивной радиации еще около 20 миллионов лет. Современное мышление состоит в том, что эти ранние амниоты все еще проводили время в воде и выходили на берег, главным образом, чтобы откладывать свои яйца, а не питаться. Только после эволюции травоядных появились новые группы рептилий, способных использовать обильное флористическое разнообразие каменноугольного периода.
Гилономус
Ранние рептилии принадлежали к отряду, названному капторинидами. Гилономусы были представителями этого отряда. Это были маленькие животные размером с ящерицу, с черепами амфибий, плечами, тазом и конечностями, а также промежуточными зубами и позвонками. Остальная часть скелета была рептильной. Многие из этих новых «рептильных» особенностей также заметны у маленьких, современных амфибий.
[править] Размножение
→ Размножение млекопитающих
Волки придерживаются моногамии
Для большинства млекопитающих характерна полигамия, выражающаяся в виде полигинии, полиандрии и полигинандрии (беспорядочное спаривание). Поскольку самки во время беременности и кормления молоком не могут размножаться, самцы, как правило, ответственны за появление большего числа детёнышей, нежели самки. Как следствие, наиболее распространённой формой полового поведения млекопитающих является полигиния, при которой один самец спаривается с несколькими самками. Ещё одна разновидность полигамии — полиандрия — также может быть найдена у млекопитающих. Суть её заключается в том, что одна самка спаривается с несколькими самцами.
Львы характеризуются кооперативным размножением
Около 3% млекопитающих придерживаются моногамии — один самец и одна самка имеют исключительные, монопольные отношения.
Некоторые виды, например, львы, характеризуются кооперативным размножением: группа самок, а иногда и самцов, разделяют заботу о молодняке от одной или нескольких самок.
Голые землекопы (Heterocephalus glaber
) демонстрируют уникальную, не встречающуюся среди других млекопитающих, систему размножения (помимо этого, они также холоднокровны[6] и живут дольше других грызунов — до 30 лет[7]). Для этого вида характерен эусоциальный, подлинно общественный образ жизни, с разделением особей на касты, сходный с таковым у общественных насекомых. Потомство в колонии приносит самка-королева. Она спаривается с несколькими фертильными самцами на протяжении всей жизни. Рабочие особи к размножению не способны.
Многие млекопитающие придерживаются сезонного размножения, которое обуславливается такими внешними факторами как продолжительность дня, наличие необходимых ресурсов и температурой воздуха. Самки некоторых видов удерживают сперму до наступления благоприятных условий, после чего их яйцеклетка может быть оплодотворена. У других млекопитающих яйцеклетка оплодотворяется сразу после совокупления, однако имплантация эмбриона в слизистую оболочку матки откладывается (так называемая задержанная имплантация). Есть также и третья форма задержки беременности — задержка развития, при котором развитие зародыша приостанавливается на некоторое время. Сезонное размножение и задержка в оплодотворении, имплантации и развитии помогает млекопитающим рожать детёнышей во время благоприятных периодов, что повышает шансы на выживание потомства.
Домовые мыши рожают большое количество детёнышей
Некоторые млекопитающие рожают очень много детёнышей в каждом помёте. Несмотря на недоразвитость, большинство новорождённых доживают до половой зрелости, после чего сами начинают размножаться. Для таких видов характерна высокая смертность и низкая продолжительность жизни. Подобная стратегия часто встречается у грызунов и насекомоядных. Противоположный тип жизненного цикла — рождение одного или нескольких высокоразвитых детёнышей, которые живут в относительно стабильных условиях и способны конкурировать за ресурсы, что является стратегией к выживанию. По такой схеме действуют китообразные, приматы и парнокопытные.
Уход за потомством — основной компонент поведения млекопитающих
Основным компонентом эволюционного развития, поведения и жизненного цикла млекопитающих является уход за потомством. Во время цикла эструса яйцеклетки развиваются и становятся готовыми к оплодотворению. Как только происходит оплодотворение, самки развивают свои эмбрионы одним из трёх способов — откладывают яйца (первозвери), вынашивают в сумке (наблюдается у сумчатых после непродолжительной беременности) или же полноценно вынашивают в матке (плацентарные).
После рождения или вылупления детёныши питаются от своей матери молоком — веществом, богатым жирами и белками.
Как уже упоминалось выше, в зависимости от вида и условий окружающей среды, самцы могут либо оказывать небольшую заботу за своим потомством, либо же вообще не участвовать в развитии детёнышей. Забота со стороны самцов проявляется в виде охраны территории и добычи ресурсов.
Млекопитающие часто рождаются в слаборазвитом состоянии, и требуют длительного ухода и защиты за собой. Для защиты обычно используются логова и гнёзда. Детёныши некоторых видов, в частности, из отрядов китообразных и парнокопытных, способны передвигаться сразу после рождения.
Первые млекопитающие
Диметродон
Основной переход в эволюции жизни произошел, когда млекопитающие развились из одной линии рептилий. Этот переход начался во время пермского периода (286 — 248 миллионов лет назад), когда группа рептилий, которая включала диметродонов, породила «ужасных» терапсидов. (Другие крупные ветви, завропсиды, породили птиц и современных рептилий). Эти млекопитающие-рептилии, в свою очередь, породили цинодонт, таких как тринаксодон (Thrinaxodon) во время триасового периода.
Тринаксодон
Эта эволюционная линия обеспечивает отличную серию переходных окаменелостей. Развитие ключевой особенности млекопитающих, наличие единственной кости в нижней челюсти (по сравнению с несколькими у рептилий), можно проследить в истории окаменелостей этой группы. Она включает в себя прекрасные переходные окаменелости, Diarthrognathus и Morganucodon, чьи нижние челюсти имеют как рептильные, так и млекопитающие сочленения с верхними. Другие новые особенности, обнаруженные в этой линии, включают развитие различных видов зубов (особенность, известная как гетеродонтность), формирование вторичного нёба и увеличение зубной кости в нижней челюсти. Ноги расположились непосредственно под телом, эволюционное продвижение, которое происходило у предков динозавров.
Конец пермского периода был отмечен, возможно, самым большим массовым исчезновением. По некоторым оценкам, до 90% видов вымерли. (Недавние исследования предположили, что это событие было вызвано падением астероида, спровоцировавшем изменения климата.) В течение последующего триасового периода (248 — 213 миллионов лет назад) выжившие особи после массового вымирания начали занимать свободные экологические ниши.
Однако в конце пермского периода были динозавры, а не млекопитающие-рептилии, которые воспользовались новыми доступными экологическими нишами для диверсификации в доминирующих наземных позвоночных. В море у лучепёрых рыб начался процесс адаптивной радиации, который сделал их класс наиболее богатым видами из всех классов позвоночных.
Классификация динозавров
Одно из основных изменений в группе рептилий, породивших динозавров, заключалось в позе животных. Изменилось расположение конечностей: ранее они выступали по бокам, а затем начали расти непосредственно под телом. Это имело серьезные последствия при передвижении, поскольку позволило выполнять более энергосберегающие движения.
Трицератопс
Динозавры, или «ужасные ящерицы», делятся на два отряда, исходя из строения тазобедренного сустава: ящеротазовые и птицетазовые. Птицетазовые включают Трицератопс, Игуанодон, Гадрозавров и Стегозавров). Ящеротазовые далее подразделяются на теропод (например, целофиз и тираннозавр рекс) и завропод (например, апатозавр). Большинство ученых согласны с тем, что птицы эволюционировали от динозавров теропод.
Хотя динозавры и их непосредственные предки доминировали в наземных экосистемах мира во время триаса, млекопитающие продолжали развиваться в это время.
[править] Охрана
Сильная фрагментация атлантического леса
Разрушение и фрагментация мест обитания, чрезмерная охота, внедрение интродуцированных видов и другие антропогенные факторы способствуют сокращению популяций млекопитающих во всём мире. За последние пять веков вымерло около 82 млекопитающих. В настоящее время Международный союз охраны природы (МСОП) перечислил около 1000 млекопитающих (порядка 25% всех описанных видов) как находящихся под определённым риском исчезновения.
Основные факторы, способствующие вымиранию:
- Фрагментация мест обитания
. Естественно редкие или требующие больших территорий виды нередко подвергаются опасности из-за потерь необходимых мест обитания. - Непосредственное истребление
затрагивает те виды, которые угрожают сельскому хозяйству или имеют промышленное значение. - Глобальное изменение климата
приводит к смещению ареалов, и эти сдвиги часто коррелируют с изменениями в местном климате. Млекопитающие не в состоянии успевать за этими сдвигами, и рискуют потерять среду обитания. - Интродуцированные виды
оказали негативное влияние в самых разнообразных регионах мира, прежде всего на изолированных островах. Они вытесняли местные виды с привычных им мест обитания. Местные виды зачастую оказывались неспособными противостоять завезённым хищникам, например, птица какапо (
Strigops habroptilus
) с Новой Зеландии.
Дальнейшее развитие ранних млекопитающих
Млекопитающие являются развитыми синапсидами. Синапсиды — одна из двух великих ветвей генеалогического древа амниот. Амниоты — это группа животных, которые характеризуются наличием зародышевых оболочек, включая рептилий, птиц и млекопитающих. Другая крупная амниотическая группа, Диапсид, включает птиц и всех живых и вымерших рептилий, кроме черепах. Черепахи принадлежат к третьей группе амниот — Анапсид. Члены этих групп классифицируются по числу отверстий в височной области черепа.
Диметродон
Синапсиды характеризуются наличием пары дополнительных отверстий в черепе за глазами. Это открытие дало синапсидам (и аналогичным образом диапсидам, у которых есть две пары отверстий), более сильные мышцы челюстей и лучшие способности кусать, по сравнению с ранними животными. Пеликозавры (такие как Диметродон и Эдафозавр) были ранними синапсидами; они были млекопитающими-рептилиями. Позднее синапсиды включали терапсид и цинодонт, которые жили во время триасового периода.
Цинодонт
Цинодонты обладали многими характерными особенностями млекопитающих, включая уменьшенное количество или полное отсутствие поясничных ребер, предполагающих наличие диафрагмы; хорошо развитые клыки и вторичное небо; увеличенный размер зубного ряда; отверстия для нервов и кровеносных сосудов в нижней челюсти, что свидетельствует о наличии вибриссов.
Около 125 миллионов лет назад млекопитающие уже стали разнообразной группой организмов. Некоторые из них были бы похожи на сегодняшних однопроходных (например, на утконоса и эхидну), но также присутствовали ранние сумчатые (группа, которая включает в себя современных кенгуру и опоссумов). До недавнего времени считалось, что плацентарные млекопитающие (группа, к которой принадлежат большинство живых млекопитающих) имели более позднее эволюционное происхождение. Однако недавние обнаруженные окаменелости и данные ДНК свидетельствуют о том, что плацентарные млекопитающие намного старше, и возможно, развивались более 105 миллионов лет назад.
Обратите внимание, что сумчатые и плацентарные млекопитающие дают отличные примеры конвергентной эволюции, где организмы, которые не особенно тесно связаны, развили аналогичные формы тела в ответ на аналогичные воздействия окружающей среды.
Плезиозавры
Однако, несмотря на то, что у млекопитающих было то, что многие считают «продвинутостью», они все еще были второстепенными игроками на мировой арене. Когда мир вошел в юрский период (213 — 145 миллионов лет назад), доминирующими животными на суше, в море и в воздухе были рептилии. Динозавры, более многочисленные и необычные, чем во время триаса, были главными наземными животными; крокодилы, ихтиозавры и плезиозавры управляли морем, а воздух был заселен птерозаврами.
[править] Систематика
→ Систематика млекопитающих
Класс млекопитающих насчитывает от 5000 до 5416 видов, объединённых в 29 отрядов[2]. Систематики ещё не пришли к единому мнению касаемо отношений некоторых семейств и отрядов. Новая информация, исходящая из филогении на основе молекулярных данных, приводит к необходимости изменения положения некоторых групп. К примеру, ластоногие, ранее считавшиеся отдельным отрядом, были помещены в отряд хищных. Помимо этого, молекулярные данные свидетельствуют о том, что сумчатые и однопроходные более тесно связаны друг с другом, нежели с плацентарными, а плацентарные, в свою очередь, могут подразделяться в большие группы (афротерии, лавразиотерии), которые существенно отличаются от традиционных.
Классификация млекопитающих основывается на главных особенностях эмбрионального развития. Однопроходные, или первозвери (Prototheria
) откладывают яйца, что является самым примитивным способом размножения среди млекопитающих. Сумчатые (
Metatheria
) рожают очень слаборазвитых детёнышей после короткого периода беременности и вынашивают их в сумке. У плацентарных (
Eutheria
) беременность длится достаточно долго; во время внутриутробного развития детёныши получают необходимые питательные вещества через плаценту — сложный орган, соединяющий эмбрион с маткой. Тем не менее, всех млекопитающих объединяет три признака, которые не встречаются у других животных: наличие трёх костей среднего уха, волосяного покрова и молочных желез.
Археоптерикс и эволюция птиц
Археоптерикс
В 1861 году интригующая окаменелость была обнаружена в юрском известняке Зольнхофен на юге Германии, источнике редких, но исключительно хорошо сохранившихся окаменелостей. Ископаемое, казалось, сочетало в себе черты как птиц, так и рептилий: скелет рептилий, сопровождаемый ясным отпечатком перьев.
В то время как археоптерикс первоначально был описан как пернатая рептилия, его долгое время считали переходной формой между птицами и рептилиями, что сделало это животное одним из самых важных ископаемых, когда-либо обнаруженных. До недавнего времени это была самая ранняя из известных птиц. Недавно ученые поняли, что археоптерикс имеет большее сходство с манирапторами, группой динозавров, которая включает в себя печально известных велосирапторов из «Парка юрского периода», чем с современными птицами. Таким образом, археоптерикс обеспечивает сильную филогенетическую связь между этими двумя группами. Ископаемые птицы были обнаружены в Китае, которые даже старше археоптерикса, а другие открытия пернатых динозавров поддерживают теорию о том, что тероподы развивали перья для изоляции и терморегулирования, прежде чем птицы использовали их для полета.
Более пристальное изучение ранней истории птиц является хорошим примером концепции, согласно которой эволюция не является ни линейной, ни прогрессивной. Линия птиц беспорядочная, и проявляется множество «экспериментальных» форм. Не все достигли возможности летать, а некоторые выглядели совсем не так, как современные птицы. Например Микрораптор гуи, который, по-видимому, был летающим животным, и имел асимметричные перья полета на всех четырех конечностях, относился к дромеозавридам. Археоптерикс сам по себе не принадлежал к родословной, из которой развивались настоящие птицы (Neornithes), но был членом ныне вымерших энанциорнисовых птиц (Enantiornithes).
Конец эпохи динозавров
Динозавры распространились по всему миру во время юрского периода, но в течение последующего мелового периода (145 — 65 миллионов лет назад) их видовое разнообразие сокращалось. Фактически, многие из типично мезозойских организмов, таких как аммониты, белемниты, ихтиозавры, плезиозавры и птерозавры, в это время были в упадке, несмотря на то, что они все еще порождали новые виды.
Возникновение цветущих растений во время раннего мелового периода вызвало крупную адаптивную радиацию среди насекомых: появились новые группы, такие как бабочки, мотыльки, муравьи и пчелы. Эти насекомые выпивали нектар из цветов и выступали в качестве опылителей.
Массовое вымирание в конце мелового периода, 65 миллионов лет назад, уничтожило динозавров вместе с любыми другими наземными животными весом более 25 кг. Это проложило путь для расширения млекопитающих на суше. В море в это время рыба снова стала доминирующим таксоном позвоночных.
Вид континентов
Материки Земли постоянно движутся. Периодически они образуют огромные сверхконтиненты, которые затем распадаются на части. Перед началом палеозоя существовавший ранее сверхконтинент Паннотия разделился на независимые материки, но затем они снова начали дрейфовать навстречу друг другу. В конце эры на планете появился новый суперконтинент — Пангея.
Перед образованием Пангеи континенты сближались
Современные млекопитающие
В начале палеоцена (65 — 55,5 миллионов лет назад) мир остался без наземных животных большого размера. Эта уникальная ситуация стала отправной точкой для большой эволюционной диверсификации млекопитающих, которые ранее были ночными животными размером с мелких грызунов. К концу эпохи эти представители фауны заняли многие из свободных экологических ниш.
Самые старые подтвержденные окаменелости приматов насчитывают около 60 миллионов лет. Ранние приматы эволюционировали от древних ночных насекомоядных, что-то вроде землероек, и напоминали лемуров или долгопят. Они были, вероятно, древесными животными и обитали в тропических или субтропических лесах. Многие из их характерных особенностей хорошо подходили для этой среды обитания: руки, предназначенные для захвата, вращающиеся плечевые суставы и стереоскопическое зрение. У них также был относительно большой размер мозга и когти на пальцах.
Самые ранние известные окаменелости большинства современных отрядов млекопитающих появляются за короткий период во время раннего эоцена (55,5-37,7 миллионов лет назад). Обе группы современных копытных животных — Парнокопытные (отряд к которому относятся коровы и свиньи) и Непарнокопытные (включая лошадей, носорогов и тапиров) стали широко распространенными по всей Северной Америке и Европе.
Амбулоцетус
В то же время, когда млекопитающие диверсифицировались на суше, они также возвращались к морю. Эволюционные переходы, которые привели к китам, были тщательно изучены в последние годы с обширными ископаемыми находками из Индии, Пакистана и Ближнего Востока. Эти ископаемые указывают на изменение от наземных Мезонихий, которые являются вероятными предками китов, к таким животным, как Амбулоцетусы и примитивные киты, называемые Археоцетами.
Тенденция к более прохладному глобальному климату, произошедшему в эпоху олигоцена (33,7-22,8 миллионов лет назад), способствовала появление трав, которые должны были распространиться на обширные луга в течение последующего миоцена (23,8 — 5,3 миллионов лет назад). Это изменение в растительности привело к эволюции животных, таких как более современные лошади, с зубами, которые могли справиться с высоким содержанием кремнезёма в травах. Тенденция к охлаждению климата также затронула океаны, сократив количество морских планктонов и беспозвоночных.
Хотя данные ДНК свидетельствуют о том, что гоминиды эволюционировали во время олигоцена, обильные окаменелости не появлялись до миоцена. Гоминиды, на эволюционной линии, ведущей к людям, впервые появляются в летописи окаменелостей в плиоцене (5,3 — 2,6 миллионов лет назад).
Во время всего плейстоцена (2,6 млн — 11,7 тыс. лет назад) было около двадцати циклов холодного ледникового периода и теплых межледниковых периодов с интервалами около 100 000 лет. Во время ледникового периода ледники доминировали над ландшафтом, снег и лед распространялись в низинах, и транспортировали огромное количество пород. Поскольку на льду было заперто много воды, уровень моря снизился до 135 м, чем в настоящее время. Широкие наземные мосты позволили перемещаться растениям и животным. В теплые периоды большие площади снова погружались под воду. Эти повторяющиеся эпизоды фрагментации окружающей среды приводили к быстрой адаптивной радиации многих видов.
Голоцен — это текущая эпоха геологического времени. Другим термином, который иногда используется, является Антропоцен, потому что его основной характеристикой являются глобальные изменения, вызванные деятельностью человека. Однако этот термин может вводить в заблуждение; современные люди уже были созданы задолго до начала эпохи. Голоценовая эпоха началась 11,7 тысяч лет назад и продолжается до сегодняшнего дня.
Мамонты
Когда на Земле наступило потепление, тундра уступила дорогу лесам. По мере изменения климата очень крупные млекопитающие, которые приспособились к сильному холоду, такие как мамонт и шерстистый носорог, вымерли. Люди, однажды зависящие от этих «мега млекопитающих», как основного источника пищи, переключились на меньших животных и начали собирать растения, чтобы дополнить свой рацион питания.
Доказательства показывают, что около 10 800 лет назад климат подвергся резкому холодному повороту, который длился несколько лет. Ледники не вернулись, но животных и растений было мало. По мере того, как температура начала восстанавливаться, популяции животного мира росли, и появились новые виды фауны, которые существуют и сегодня.
В настоящее время эволюция животных продолжается, поскольку возникают новые факторы, которые вынуждают представителей животного мира приспосабливаться к изменениям окружающей их среды.
Не нашли, то что искали? Используйте форму поиска по сайту
| Эры, их возраст и длительность, (млн лет) | Периоды и их длительность, (млн лет) | Состояние животного и растительного мира | Важнейшие ароморфозы |
| 1 | 2 | 3 | 4 |
| Архейская 3500, 900 | Жизнь в водной среде: бактерии и сине-зеленые водоросли. В конце эры появились эукариотические клетки, а на границе архейской и протерозойской эр появился половой процесс и первые многоклеточные организмы | Фотосинтез, эукариотические клетки, половой процесс, многокле- точность | |
| Протеро зойская (ранней жизни) 2600, 2000 | Жизнь сосредоточена в воде. Развились эукариотическиеодно- и многоклеточные организмы, возникли все отделы водорослей и беспозвоночных животных. Появились первые хордовые (бесчерепные) | Двусторонняя симметрия, трехслой-ность, системы органов, осевые органы хордовых | |
| Палеозойская (древней жизни) | Кембрийский 70 Ордовикский 60 | Широкое распространение водорослей. Расцвет морских беспозвоночных: моллюсков, трилобитов | |
| 570, 340 | Силурийский 30 | Выход растений на сушу (псилофиты). Расцвет кораллов и трилобитов. Появление первых позвоночных,щитковых и наземных беспозвоночных: многоножек, скорпионов, бескрылых насекомых | Дифференцировка тела растений на ткани; разделение тела животных на отделы; образование челюстей и поясов конечностей у позвоночных |
| Девонский 60 | Расцвет псилофитов и появление папоротникообразных. Бурное развитие рыб, появление кистеперых рыб и стегоцефалов — первых наземных позвоночных | Расчленение тела растений на органы; преобразование плавников в наземные конечности; появление органов воздушного дыхания | |
| Каменноугольный(75-65) | Мощный расцвет папоротникообразных, появление семенных папоротников. Расцвет земноводных, появление пресмыкающихся и крылатых насекомых | Внутреннее оплодотворение, плотные оболочки яйца, ороговение кожи | |
| Пермский 55 | Вымирание древовидныхпапоротникообразных, распространение голосеменных. Вымираниетрилобитов, развитие пресмыкающихся и насекомых, появление зверопо-добных пресмыкающихся | Образование пыльцевой трубки и семени | |
| Мезозойская,(средней жизни) 230, 163 | Триасовый 35 | Исчезновение семенных папоротников, развитие хвойных. Начало расцвета пресмыкающихся, появление настоящих костистых рыб и первых млекопитающих | Четырехкамерное сердце, полное разделение артериального и венозного кровотока, теплокровность, молочные железы |
| Юрский 58 | Господство голосеменных и пресмыкающихся. Появление археоптерикса.Расцвет головоногих моллюсков | ||
| Меловой 70 | Резкое сокращение числа папоротников и голосеменных. Появление и распространение покрытосеменных. Появление высших млекопитающих и настоящих птиц | Возникновение цветка и плода; появление матки | |
| Кайнозойская(новой жизни) 67 | Палеоген 42 | Господство покрытосеменных растений, пышное развитие тропической растительности. Расцвет млекопитающих, птиц, насекомых. Появление парапитеков и дриопитеков | |
| Неоген 23,5 | Отступление тропической растительности к югу, развитие кустарников и трав. Господство млекопитающих, птиц, насекомых — появление их разнообразных отрядов | ||
| Антропоген 1,5 | Появление и развитие человека. Растительный и животный мир принял современный облик | Интенсивное развитие коры головного мозга; прямохождение |
ЭКОЛОГИЯ — общебиологическая наука, изучающая закономерности взаимоотношений организмов друг с другом и с окружающей средой; изучает надорганизменные уровни организации живого.
Экологические факторы
Экологические факторы — это элементы окружающей среды, способные оказывать влияние на живые организмы.
| № | Тип фактора | Вид фактора | Примеры |
| 1 | Абиотические | А) Физические | Свет, температура, влажность, осадки, ветер, атмосферное давление, радиационный фон |
| Б) Химические | Газовый состав атмосферы, соленость воды и почвы | ||
| В) Почвенногрунтовые | Механический состав почвы, ее влаго- и воздухоемкость | ||
| Г) Топографические | Особенности рельефа местности | ||
| 2 | Биотические | Живыеорганизмы | Бактерии, грибы, растения, животные |
| 3 | Антропогенные | Созданные человеком | Посадка лесов и их вырубка, залужи-вание торфяников, осушение болот, загрязнения окружающей среды |
Биотические факторы среды
Биотические факторы —это компоненты живой природы, прямо или косвенно действующие друг на друга.
Виды взаимоотношений между организмами
| № | Вид | Характеристика, примеры |
| 1 | Нейтрализм | Совместно обитающие популяции разных видов не оказывают влияния друг на друга (белка и волк) |
| 2 | Конкуренция | Конкурентные отношениявозникают между организмами, если для их существования необходимы сходные условия жизни. Различают внутривидовую (сосны за свет) и межвидовую (разные виды хищников за жертву) конкуренцию |
| 3 | Хищничество | Наблюдается прямое уничтожение жертвы и использование ее в качестве пищи (акулы, крокодилы, гидры, росянка) |
| 4 | Антибиоз | Особи одного видавыделяют особые вещества, оказывающие угнетающее действие на жизнеспособность особей другого вида (антибиотики и фитонциды) |
| 5 | Симбиоз | Любое сожительство организмов разных видов |
| 1 | Мутуализм | Сожительство организмов разных видов, приносящее взаимную пользу (лишайник — симбиоз цианобактерий и грибов) |
| 2 | Синойкия | Квартирантство — особь одного вида использует особь другого вида только как жилище, не причиняя ей ни пользы, ни вреда (горчак откладывает икринки в мантийную полость двустворчатых моллюсков) |
| 3 | Комменсализм | Нахлебничество — один организм использует другой как жилище и источник питания, но не причиняет вреда партнеру (рыбы-прилипалы и акулы) |
| 4 | Паразитизм | Один организм{паразит),поселяясь на другом организме (хозяине), питается за его счет и причиняет вред (аскарида — человек) |
