Kręgowce: charakterystyka, klasyfikacja, układ nerwowy, trawienie, reprodukcja

Kręgowce (Vertebrata) są grupą zwierząt charakteryzującą się obecnością szkieletu złożonego z kręgów i pudła czaszkowego z funkcjami ochronnymi. W tej grupie znajdujemy ponad 60 000 gatunków.

Składa się z ryb i czworonogów: płazów, gadów, ptaków i ssaków - w tym nas ludzi. W obrębie tych linii znajdujemy wielką różnorodność, między innymi pod względem wzorców cielesnych, fizjologicznych, sposobów poruszania się, karmienia.

Pochodzenie kręgowców jest przedmiotem ważnej dyskusji wśród biologów ewolucyjnych. Istnieje szereg skamieniałości, które pozwalają nam prześledzić jego ewolucyjną historię. Na przykład mały organizm Haikouella lanceolata to stworzenie, które najwyraźniej przypomina dziś rybę. Paleontolodzy proponują, że ta skamielina jest siostrzanym taksonem kręgowców.

Ponadto istnieją inne spekulacje związane z pochodzeniem grupy. Niektórzy badacze sugerują, że kręgowce mogą pochodzić z protocordados. Zapis kopalny wydaje się potwierdzać tę teorię.

Charakterystyka diagnostyczna akordów

Subphylum Vertebrata przedstawia szereg cech, które pozwalają odróżnić je od bezkręgowców. Subphylum Vertebrata wchodzi w skład Phylum Chordata, ma więc cechy diagnostyczne tej grupy: struna grzbietowa, grzbietowa rurka nerwowa, rozszczep gardła, endostil i ogon ogonowy.

Te pięć cech występuje w niektórych stanach embrionalnych. W niektórych przypadkach mogą wyglądać na zmodyfikowane i często również znikają, gdy zwierzę się rozwija.

Notocorda

Pętla jest strukturą przypominającą trzcinę, jest elastyczna i rozciąga się w całym ciele. Stanowi miejsce zakotwiczenia mięśni, a dzięki swoim właściwościom umożliwia ruchy falowe organizmu. U kręgowców zastępuje się strunę grzbietową.

Grzbietowy przewód nerwowy

Sznur nerwu grzbietowego jest typowy dla tej grupy - u bezkręgowców znajdujemy go w pozycji brzusznej. Jest to chronione przez nerwowe łuki kręgów. Podobnie mózg jest chroniony przez czaszkę.

Szczeliny gardłowe

Rozszczepy gardła funkcjonują w grupach pierwotnych jako filtr umożliwiający karmienie. U ryb ta struktura jest unaczyniona i umożliwia wymianę gazową, tworząc skrzela.

Endostil

Endostil znajduje się u podstawy gardła i u kręgowców został przekształcony w tarczycę.

Post-cola

Ogon ogonowy wraz z mięśniami przyczynia się do ruchu akordów podstawnych. Proponuje się, aby ewoluowała ona na rzecz selektywnych nacisków, które zakłada życie wodne. U ludzi uważamy ją za mały organ szczątkowy: kość ogonowa.

Ogólna charakterystyka kręgowców

Tkanki naskórka

Powłoka kręgowców ma dwa wyraźne podziały: zewnętrzny naskórek, który embriologicznie pochodzi z ektodermy i wewnętrznej skóry właściwej, tworząc tkankę łączną, pochodzącą z mezodermy.

U kręgowców istnieje szereg bardzo niejednorodnych modyfikacji w zewnętrznych tkankach, takich jak między innymi obecność łusek, piór, pazurów.

Ssaki szczególnie wyróżniają się obecnością włosów i tkanki gruczołowej. Ten ostatni jest odpowiedzialny za wydzielanie substancji i hormonów, które bezpośrednio uczestniczą w fizjologii jednostki oraz w procesie reprodukcji i wyboru partnera.

Szkielet

Nazwa grupy wywodzi się z tej charakterystycznej cechy: obecności kręgów. Oprócz tego kręgowce mają skrzynkę czaszkową z funkcjami ochronnymi pochodzącymi głównie z komórek grzebienia nerwowego

Jedynym wyjątkiem od obecności kręgów jest prymitywna grupa ryb znana powszechnie jako czarownice lub miksy.

Systemy

U kręgowców możemy wyróżnić szereg złożonych systemów, które koordynują mechanizmy fizjologiczne zachodzące wewnątrz organizmu.

Układ mięśniowy umożliwia ruchy i charakteryzuje się segmentami mięśni lub mięśniakami w kształcie jarzm. W grupie znaleźli szeroki wachlarz mechanizmów poruszania się, dzięki czemu mięśnie zostały zmodyfikowane, aby sprostać wymaganiom zwierzęcia.

Układ nerwowy składa się z mózgu podzielonego na trzy części i dziesięć lub dwanaście par nerwów czaszkowych.

Układ pokarmowy umożliwia wchłanianie składników odżywczych. W tym systemie można wyraźnie odróżnić obecność wątroby i trzustki. System ten wraz z układem nerwowym zostanie szczegółowo opisany w kolejnych sekcjach.

Układ krążenia składa się z serca brzusznego składającego się z szeregu komór, które pompują płyn w całym ciele. Ponadto prezentują serię naczyń zwanych tętnicami, żyłami i naczyniami włosowatymi, które pośredniczą w przepływie krwi. Erytrocyty zawierają hemoglobinę - białko odpowiedzialne za transport tlenu - wewnątrz.

Genes Hox

Chociaż cechy morfologiczne są bardzo przydatne do odróżnienia tej grupy, na poziomie molekularnym istnieje szereg osobliwości, które według badań są unikalne dla kręgowców.

Geny Hox to rodzina genów odpowiedzialnych za kontrolowanie specyficznego wzorca struktur ciała. Są one zorganizowane w kompleksy genów i wykazują kilka bardzo szczególnych cech: istnieje doskonała korelacja w kolejności genów z przednią i tylną lokalizacją produktów genu zarodka.

Badanie tych genów jest kluczowe w ewolucyjnej biologii rozwoju i dzięki jego odkryciu zaproponowano pewne teorie, które mają wyjaśniać pochodzenie kręgowców.

Geny Hox znaleziono we wszystkich przeżuwaczach, jednak u kręgowców ta grupa genów przeszła proces duplikacji. Dlatego znaleźliśmy tylko jedną kopię genów Hox u bezkręgowców, podczas gdy od pierwszych kręgowców znaleźliśmy cztery kopie.

Proponuje się, że ten nowy wynalazek genetyczny doprowadził do rozwoju złożoności świata zwierząt.

Klasyfikacja

Klasyfikacja kręgowców według Hickmana (2007) jest następująca: Subphylum Vertebrata należy do Phylum Cordata.

Subphylum składa się z dwóch superklas: Agnaty i superklasy Gnathostomata. Agnaty są rybami bez szczęki, a z kolei składają się z dwóch klas: Myxini, zwanej rybą czarownicą i Petromyzontida, powszechnie nazywanej minogami.

Superklasa Gnathostomata obejmuje grupę ryb ze szczękami, a nawet dodatkami. Reszta klas kręgowców należy do tej superklasy.

Klasa chondrichthyes: rekiny i promienie

Klasa Chondrichthyes obejmuje prawie 1000 gatunków płaszczek, chimerów i rekinów. Grupa charakteryzuje się obecnością chrząstkowego szkieletu i spiralnej zastawki w jelicie. Nie ma pęcherza pławnego, zamiast tego używaj olejów mniej gęstych niż woda, aby zachęcić do flotacji

Klasa Actinopterygii i Sarcopterygii: ryba

W tej sekcji omówimy dwie klasy, które odpowiadają w popularnej terminologii „ryba”.

Klasa Actinopterygii ma skostniały szkielet i pojedynczy otwór ramienny pokryty strukturą zwaną operculum. Istnieją nawet allele wspierane przez serię skórnych promieni.

Pęcherz moczowy stanowi hydrostatyczny organ pływowy. W tej klasie jest około 27 000 gatunków.

Z drugiej strony klasa Sarcopterygii obejmuje płetwiaste ryby. Podobnie jak poprzednia klasa, przedstawiają skostniały szkielet i otwór skrzelowy pokryty operculum.

Płetwy są najbardziej charakterystyczną cechą tej linii, mają szkielet i wewnętrzną muskulaturę. Płetwa ogonowa jest trudna. Grupa parafiletyczna, jeśli nie uwzględnimy czworonogów.

Klasa płazów: żaby, salamandry i jelita ślepe

Płazy to linia, która łączy styl życia zarówno wodny, jak i ziemski. Są to organizmy ektotermiczne, oddychanie odbywa się poprzez płuca lub wymianę gazową za pośrednictwem skóry. Skóra jest wilgotna, ma gruczoły śluzowe i nie ma żadnych łusek.

Układ wydalniczy jest tworzony przez nerki mezonephric lub opistonephric, a odpadowy produkt azotowy jest mocznikiem.

Jeśli chodzi o zmysły, płazy mają błonę bębenkową i kolumellę, która przenosi wibracje w środowisku do wewnętrznej nienawiści. W przypadku zapachu mają nabłonek węchowy wewnątrz jamy nosowej. Ponadto mają system soczewek, który umożliwia im widok z lotu ptaka.

Najbardziej znanymi grupami są żaby i salamandry. Należy zauważyć, że termin ropucha i żaba nie mają ważności taksonomicznej, pierwszy odnosi się do płazów ze skórą i koroduje brodawkami, podczas gdy żaby są zazwyczaj pełne wdzięku i kolorowe.

Ostatnią grupą są jeleńcy. Jest mało znany i składa się z organizmów, których morfologia przypomina robaka. Mają podziemny styl życia.

Synapsidy, diapsidy i anapsidy

Przed opisaniem klas Reptilia, Birds and Mammalia należy wspomnieć, w jaki sposób te organizmy są klasyfikowane według czaszki.

Kategorie te są oparte na liczbie „dziur” (fenestra) w obszarze skroniowym czaszki. Stan przodków to anápsida, która nie ma tymczasowych otworów. Również warunki pochodzące od nich są synapsydami i diapsidami, odpowiednio z jednym i dwoma otworami.

Obecne żółwie są uważane za anápsidas, ale ta postać wydaje się być produktem odwrócenia.

Diapsidy reprezentowane są przez kilka żywych grup, głównie przez grupy uważane za gady, z wyjątkiem żółwi.

Lepidozaury obejmują większość gadów, a archozaury to dinozaury, pterozaury oraz obecne krokodyle i ptaki. Pozycja żółwi jest przedmiotem kontrowersji. Wreszcie synapsy obejmują obecne ssaki i ich wymarłych przodków.

Klasa Reptilia: żółwie, jaszczurki, tuataras, węże i krokodyle.

Gady to grupa ektoterm czworonogów, które oddychają przez płuca. W tej grupie nastąpiła transcendentalna innowacja ewolucyjna, która umożliwiła pozbycie się zależności od wody i dostęp do życia na ziemi: jaja owodniowego.

To jajko ma pokrywę wapienną lub korową. Ma szereg membran: owodę, kosmówkę, woreczek żółtkowy i alantoinę.

Układ wydalniczy tworzy para nerek metanephrycznych, których główną resztą azotową jest kwas moczowy.

Ogólnie nawożenie jest wewnętrzne, aw tej grupie pojawiają się wyspecjalizowane struktury do procesu kopulacji, takie jak penisy i hemipeny.

Skóra gadów jest sucha i ma szereg łusek pochodzących z naskórka. W przypadku nieuwzględnienia ptaków grupa jest parafiletyczna.

Oprócz obecnych grup, gady są powszechnie znane z najsłynniejszej wymarłej grupy: kolosalnych dinozaurów - grupy, która dała początek obecnym ptakom.

Klasa ptaków

Ptaki to organizmy, których morfologia i fizjologia są w pełni dostosowane do środków lokomocji powietrznej. Charakteryzują się lekkim szkieletem ze znudzonymi kośćmi, tworzącymi wnęki powietrzne. Przednie elementy są modyfikowane do lotu. Ciało jest pokryte piórami, a nogi mają łuski.

Ptaki, podobnie jak ssaki, są w stanie regulować temperaturę ciała. Dla tej charakterystyki rozważane są endotermy. Jednak ta cecha nie jest homologiczna wśród tych linii - została uzyskana zbieżnie.

Jeśli chodzi o anatomię, charakteryzują się długą szyjką w postaci S, szczęka przeszła proces keratynizacji i tworzy dziób, bez zębów. Ogon jest zredukowany do pygostylu.

Płeć jest rozdzielona. W celu rozmnażania samice mają tylko jeden funkcjonalny jajnik - lewy. Gonady zwykle opróżniają swoją zawartość w kanałach, chociaż istnieje kilka grup z organem kopulującym: penis. Nawożenie następuje wewnętrznie.

Jeśli chodzi o zachowanie, ptaki zazwyczaj przedstawiają system opieki rodzicielskiej, w którym oboje rodzice przyczyniają się do wychowania potomstwa. W rzeczywistości ta grupa inwestuje dużo czasu i energii w wychowanie swoich dzieci.

Klasa Mammalia: ssaki

Ssaki to endotermiczne kręgowce, które mają dwie główne cechy diagnostyczne: obecność włosów i gruczołów mlecznych.

Oprócz gruczołów wydzielniczych mleka mają inne gruczoły zdolne do wydzielania różnych substancji, takich jak między innymi pot, tłuszcz.

Jeśli chodzi o szkielet, ssaki mają czaszkę z dwoma kłykciami potylicznymi i podniebieniem wtórnym, ucho środkowe ma trzy kosteczki zaangażowane w przekazywanie dźwięku, siedem kręgów szyjnych i kość miedniczną zespoloną.

Zęby są heterodontami, co wskazuje, że nie wszystkie są równe: wyobraź sobie zęby krokodyla, w porównaniu z zębami człowieka, wyraźnie zróżnicowane w zębach trzonowych, przedtrzonowych, kłach i siekaczach. Kość dolnej szczęki jest zespolona w jedną: zębinę.

Układ wydalniczy tworzy nerki metanephryczne z cewkami moczowymi, które zwykle kończą się pęcherzem.

Są one klasyfikowane w podklasie Prototeryka, gdzie w kolejności Monotremata jest dziobak i echidna. Podklasa Theria obejmuje infraklazę Metatherię, którą tworzą torbacze.

Infraclase Eutheria obejmuje wszystkie rzędy ssaków łożyskowych: Insectivora Order, Macroscelidea, Desmoptera, Chiroptera, Scandentia, Primates, Xenarthra, Pholidota, Lagomorpha, Rodentia, Carnivora, Tubulidentata, Proboscidea, Hyracoidea, Sirenia, Perissodacyla, Artiodactyla, Cetacea,

Układ nerwowy

Podstawową jednostką układu nerwowego są neurony. Te komórki mają zdolność wzbudzania się i przewodzenia niezbędnych impulsów elektrycznych. System dzieli się na centralny układ nerwowy oraz układ nerwowy i obwodowy.

U kręgowców procesy nerwowe zachodzą za pomocą nerwów, które są w zasadzie zbiorem aksonów neuronów otoczonych tkanką łączną.

Złożoność głównego organu - mózgu - zmienia się w miarę przesuwania się przez grupy ryb, płazów, gadów, ptaków i ssaków. Te ostatnie wykazują niezwykłą złożoność wspomnianej struktury.

Co do zmysłów, każda linia przekazu rozwinęła swoje cechy szczególne. Ptaki, na przykład, mają wyjątkowy zmysł wzroku, potrafiąc zwizualizować swoją zdobycz z zaskakujących odległości.

Ssaki mają wysoko rozwinięty nabłonek węchowy, który pomaga im badać ich środowisko, a także uczestniczy w interakcjach społecznych.

Układ pokarmowy

Ogólnie rzecz biorąc, układ trawienny kręgowców składa się z następujących części:

Organ przyjmujący pokarm, który stanowi części „ust”. Bierze udział w niszczeniu żywności na mniejsze cząstki. Ponadto, w niektórych przypadkach istnieją gruczoły, które wydzielają ślinę i uczestniczą w enzymatycznym trawieniu węglowodanów.

Następnie następuje przewód, przełyk, który jest odpowiedzialny za transport żywności do żołądka, gdzie będzie mieszany z serią enzymów i soków żołądkowych. Trzustka uczestniczy w wydzielaniu enzymów.

U ptaków występuje struktura zwana zbożem, a po niej żołądek - struktura ta jest muskularna, aw wielu przypadkach wspomagana przez małe kamienie.

Po tym systemie następują narządy związane z wchłanianiem składników odżywczych: jelito cienkie. Podobnie, absorpcja wody zachodzi w jelicie grubym, gdzie skupione są ciała stałe. Produkty odpadowe są wydalane przez otwór.

Reprodukcja

U kręgowców rozmnażanie ma głównie charakter seksualny, a płeć jest rozdzielona. Ryby i rekiny mogą być jajowate, jajeczno-jajowate lub żyworodne. U niektórych gatunków może wystąpić bezpośredni rozwój potomstwa.

Zapłodnienie jest zwykle wewnętrzne (w grupach podstawnych powszechne jest zewnętrzne), a od gadów zaczynamy obserwować wyspecjalizowane organy do kopulacji, takie jak penisy i hemipeny, w których kończy się zawartość gonad.

Jeśli nie ma wyspecjalizowanych narządów, zjawisko zachodzi w kanale - jak w większości ptaków.

Oddychanie

U ryb oddychanie odbywa się poprzez system skrzelowy, który umożliwia im wydobywanie tlenu z wody. Płazy są w stanie oddychać przez skórę lub mogą to robić przez płuca przypominające worki, chociaż, w przeciwieństwie do naszych płuc, są napompowane podciśnieniem.

W ten sam sposób gady oddychają przez płuca, podobnie jak ssaki. Ptaki mają specjalny system parabroniczny, który pozwala im spełnić wysokie wymagania energetyczne lotu.

Przykłady zwierząt kręgowych

Jak widzieliśmy w klasyfikacji kręgowców, stanowi to dużą i niejednorodną grupę zwierząt.

Zwykle jesteśmy z nimi w codziennym kontakcie, jako zwierzęta domowe lub towarzysze. Są również częścią naszej diety.

Ryby

Wszystko, co znamy jako „ryby”, to kręgowce. Znajdują się one zarówno w ciałach słodkowodnych, jak i słonowodnych.

Płazy

Płazy żyją w ziemskich środowiskach, ale ich rozmnażanie wiąże się z wodą. Najbardziej popularne są żaby i ropuchy powszechnie spotykane w stawach i stawach. Salamandry i jelita ślepe są trudniejsze do znalezienia w życiu codziennym.

Gady

Gady obejmują między innymi żółwie, różnorodne jaszczurki, węże, krokodyle. Grupa gigantycznych dinozaurów, które zamieszkiwały ziemię od tysięcy lat, zaliczana jest do gadów.

Ptaki

Grupa ptaków obejmuje wszystkie wielkie gatunki. Mają zdolność latania, chociaż niektóre grupy, takie jak pingwiny i strusie, zmodyfikowały swój sposób podróżowania.

Ssaki

Wreszcie mamy ssaki. Duża grupa, która wykazuje przytłaczającą różnorodność morfologiczną. Wystarczy wspomnieć o niektórych z nich, mamy gigantyczne wieloryby, małe gryzonie i imponujące nietoperze.

Pochodzenie kręgowców

Istnieje kilka teorii, które starają się wyjaśnić pochodzenie tej grupy. Jedną z najwybitniejszych jest hipoteza Waltera Garstanga. W 1928 r. Badacz, pochodzący z Anglii, zaproponował, aby rodowa linia akordów zachowała swój młody wygląd.

Akordy urozmaicały się bardzo wcześnie w trakcie ewolucji. Ta dychotomia doprowadziła do pojawienia się następujących linii: osiadłych urocordados (zwanych ascidians) oraz ruchomych cefalochordanów i kręgowców.

Teoria skupia się na urokordosadach. Chociaż proste i siedzące formy tych organizmów nie wydają się obiecującym kandydatem na przodka akordów, ich młodociana forma - larwa - jest.

Larwa urokordadosów posiada wszystkie cechy odpowiednie do bycia kręgowcami przodków: ma strunę grzbietową, grzbietową i wydrążoną nić nerwową, rozszczep gardła i ogon ogonowy.

Hipoteza proponuje, że w pewnym momencie ewolucji grupy larwy straciły zdolność do dostosowania się do swojej metamorfozy. Zatem ta larwa jest dojrzała płciowo, ale z cechami młodzieńczymi była w stanie rozmnażać się i wytwarzać nową linię cefalobonii i kręgowców.