Млекопитающие — теплокровные наземные позвоночные, тело которых покрыто волосяным покровом. Класс млекопитающие объединяет животных, характеризующихся живорождением и вскармливанием детенышей молоком, полным разделением артериального и венозного кровотоков, высокоразвитой способностью к терморегуляции, обеспечивающей постоянную температуру тела, сильно развитой серой корой больших полушарий головного мозга, являющейся основой чрезвычайно сложного и совершенного поведения и способности к обучению.
В настоящее время класс млекопитающих включает более 4,5 тыс. видов и делится на три подкласса.
1. Первозвери, или клоачные,— группа примитивных млекопитающих, откладывающих яйца и распространенных в Австралии и на прилегающих островах. Челюсти превращены в клюв, одетый роговым чехлом. Имеют клоаку, как у птиц и рептилий. Многочисленные протоки млечных желез открываются на особых участках кожи — железистых полях. У взрослых яйцекладущих зубов нет, но у молодых утконосов имеются зубы, очень сходные с зубами мезозойских зверей. Первозвери имеют волосяной покров, но температура тела (22— 36 °С) сравнительно низкая и непостоянная.
2. Сумчатые (кенгуру, сумчатый волк, американский опоссум, сумчатая белка и др.) объединяют низших млекопитающих, основной признак которых — очень слабое развитие плаценты. В связи с этим детеныши рождаются слаборазвитыми после короткого периода внутриутробного развития и продолжают развитие в кожистой сумке на брюхе, в полость которой открываются соски.
3. Плацентарные, или высшие звери,— самая многочисленная и высокоорганизованная группа современных млекопитающих, распространенных на всех материках и в самых различных условиях. Помимо многочисленных наземных видов есть виды летающие, полуводные, водные, заселяющие толщу почвы.
Млекопитающие чрезвычайно разнообразны по строению и размерам. Самые маленькие из них (землеройка-крошка, белозубка-малютка) весят около 2 г, самые крупные (синий кит) — более 120 т.
Строение отдельных органов и систем отражает высокую организацию млекопитающих в целом.
Кожа имеет более сложное строение, чем у других позвоночных. Шерстный покров, а у водных видов (киты, тюлени) —подкожный жир предохраняет тело от излишней потери тепла. В процессах терморегуляции принимают участие кожные кровеносные сосуды, диаметр которых может изменяться в широких пределах, и потовые железы, испарение секретов которых с поверхности кожи повышает теплоотдачу. Потовые железы развиты у млекопитающих в разной степени. Они отсутствуют у ленивцев, китообразных, слабо развиты у собак и кошек.
Помимо потовых у млекопитающих имеются сальные и пахучие железы (видоизменение потовых или сальных желез). Сальные железы образуют жироподобный секрет, который служит для смазывания волос и поверхностного слоя эпидермиса.
Выделения этих желез обеспечивают несмачиваемость шерсти водных животных. Пахнущие выделения служат средством внутривидового общения. С их помощью животные метят границы занятых ими участков, находят своих детенышей. Они имеют большое значение в брачном поведении. Видоизменениями потовых желез являются млечные железы.
Эпидермис образует многочисленные производные — волосы, ногти, когти, копыта, рога, чешуи. Видоизменения волос представляют собой щетина и иглы.
Мышечная система млекопитающих очень дифференцирована и включает большое число разнообразно расположенных мускулов. Характерная черта класса — наличие куполообразной мышцы — диафрагмы, отграничивающей брюшную полость от грудной. Ее роль заключается в изменении объема грудной клетки в процессе дыхания. Значительное развитие получает подкожная мускулатура, приводящая в движение те или иные участки кожи. На лице она представлена мимической мускулатурой, особенно развитой у приматов.
Скелет млекопитающих состоит от осевого скелета (позвоночник, скелет головы, скелета свободных конечностей и их поясов. Позвоночник делится на шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой отделы. Для шейного отдела характерны два видоизмененных первых позвонка, обеспечивающих подвижность головы. Шейных позвонков всегда семь независимо от длины шеи. К передним грудным позвонкам причленяются ребра, соединенные с грудиной. Остальные грудные позвонки несут ребра, не доходящие до грудины. У летучих мышей и у зверей с хорошо развитыми для рытья передними конечностями грудина несет киль, служащий, как и у птиц, для прикрепления грудных мышц. Череп млекопитающих характеризуется относительно крупной мозговой коробкой, что связано с большими размерами головного мозга. Затылочная кость имеет два мыщелка для сочленения с первым шейным позвонком. Скелет парных конечностей сохраняет основные черты строения пятипалой конечности наземных позвоночных. Однако в связи с разнообразием условий существования детали их строения неодинаковы.
Пищеварительная система разделена на четко выраженные отделы. Пищеварительный тракт начинается свойственной только млекопитающим предротовой полостью, образованной губами, щеками и челюстями. У ряда видов (хомяки, бурундуки, обезьяны) эта полость образует большие защечные мешки. Губы служат для сосания молока детенышами, а также захватывания пищи взрослыми животными. За челюстями находится ротовая полость, в которой пища подвергается измельчению и химическому воздействию. Млекопитающие имеют четыре пары слюнных желез, фермент которых — птиалин — разлагает углеводы. Развитие слюнных желез зависит от характера питания. У китообразных они редуцированы, у жвачных, наоборот, развиты очень сильно. Например, корова выделяет в сутки около 56 л слюны.
Один из важнейших признаков млекопитающих, возникший еще у их предков в триасе,— дифференцирование зубов на резцы, клыки, предкоренные и коренные. (возможность их приспособления к самой разнообразной пище). Из ротовой полости по пищеводу пища попадает в желудок. Желудок обособлен от других отделов пищеварительного тракта и снабжен многочисленными железами. Внутреннее его строение у разных видов связано с характером пищи. Если пища не пережевывается или представлена грубыми растительными кормами, желудок становится многокамерным (китообразные, жвачные, сирены). Кишечник подразделяется на толстый, тонкий и прямой. Кишечник длиннее у растительноядных, чем у плотоядных. У видов, питающихся грубым растительным кормом, от границы тонкого и толстого отделов отходит длинная слепая кишка, заканчивающаяся у некоторых зверей (например, зайцев) червеобразным отростком. Хорошо развиты пищеварительные железы (печень, поджелудочная железа), протоки которых впадают в передний отдел тонкой кишки.
Органы дыхания млекопитающих представлены легкими. В отличие от легких пресмыкающихся и птиц, у которых полость легких разделена многочисленными перегородками на камеры, у млекопитающих на концевых ответвлениях бронхов — бронхиолах сидят грозди тонкостенных пузырьков — альвеол.
Кровеносная система, как и у птиц, характеризуется полным разделением артериального и венозного кровотоков, благодаря чему по телу распространяется максимально окисленная (артериальная) кровь. Сердце четырехкамерное, из левого желудочка отходит одна (левая) дуга аорты. Проходя в тканях по капиллярам, кровь отдает О2, насыщается СО2, собирается в вены и поступает в правое предсердие. Из правого предсердия венозная кровь попадает в правый желудочек, откуда во время систолы направляется в легочный ствол. Легочный ствол вскоре делится на две легочные артерии — правую и левую, несущие кровь к легким. Из легких окисленная кровь по легочным венам поступает в левое предсердие.
Распространение по телу млекопитающих максимально насыщенной кислородом крови и интенсивный кровоток создали предпосылки для постоянно высокого уровня обмена веществ и поддержания постоянной температуры тела (теплокровности).
Анатомической основой теплокровности послужили, как и у птиц, утрата одной из двух дуг аорты и развитие полной перегородки между желудочками.
Выделительная система представлена парными почками и отходящими от них мочеточниками, которые впадают в мочевой пузырь. Из мочевого пузыря моча выводится через мочеиспускательный канал. Основной конечный продукт белкового обмена у млекопитающих — не мочевая кислота, как у птиц и рептилий, а мочевина.
Млекопитающие — раздельнополые животные. Оплодотворение всегда внутреннее. Эмбрионы развиваются в полости специального отдела женских половых путей — матке.
Питание эмбрионов осуществляется с помощью плаценты — специфического для высших млекопитающих образования, возникающего в результате срастания двух зародышевых оболочек — аллантоиса (в полость которого выделяются продукты обмена веществ у яйцекладущих) и серозы. В месте срастания этих двух оболочек формируется губчатое тело — хорион, образующий ворсинки, проникающие в эпителий матки. Кровеносные сосуды детского и материнского организмов здесь сплетаются, в результате чего в теле зародыша обеспечивается газообмен, его питание и удаление продуктов распада. У разных видов беременность сильно различается по длительности.
Млекопитающих считают высшим классом животного мира не только вследствие сложности и совершенства строения их тела, но и благодаря богатству и разнообразию деятельности нервной системы. Млекопитающие способны к индивидуальному обучению путем образования сложных условных рефлексов, к передаче накопленного опыта потомству, к изменению поведения в зависимости от изменений условий окружающей среды, к взаимодействию с членами семьи, стада или стаи, к строгой регламентации взаимоотношений внутри этих социальных образований. Все эти особенности обусловлены сильным развитием эволюционно молодого отдела головного мозга — коры больших полушарий. Кора больших полушарий становится высшим интегрирующим звеном центральной нервной системы, перерабатывающим поступающую извне информацию и координирующим как деятельность внутренних систем организма, так и произвольные поведенческие акты.
У низших млекопитающих (насекомоядные) кора головного мозга гладкая, а по мере повышения уровня организации кора образует все большее число складок — извилин. Складчатость коры отражает как увеличение ее поверхности, так и возрастание числа нейронов в сером веществе. В функциональном отношении кора делится на ряд зон, управляющих теми или иными функциями (двигательная, зрительная, слуховая и др) Функциональные зоны коры связаны между собой проводящими путями. Следует также отметить большие размеры мозжечка и дифференцирование его на несколько отделов, что связано с очень сложным характером движения у зверей.
Среди органов чувств у млекопитающих очень сильно развиты обонятельные органы, играющие в их жизни огромную роль. С их помощью звери опознают врагов, отыскивают пищу, членов своей семьи и потомство. Представители многих видов чувствуют запахи за несколько сот метров и обнаруживают пищевые объекты, находящиеся под землей. Только полностью водные млекопитающие (киты) практически лишены обоняния.
В подавляющем большинстве случаев очень хорошо развит также орган слуха. В его состав входят два новых отдела: наружный слуховой проход и ушная раковина (отсутствуют у водных и подземных зверей). Ушная раковина существенно усиливает тонкость слуха, особенно у ночных зверей и лесных копытных. Хорошим слухом обладают хищники. В полости среднего уха у млекопитающих находится не одна слуховая косточка, как у амфибий, рептилий, птиц, а три: молоточек, наковальня, стремечко. Стремечко передает звуковые колебания от наковальни во внутреннее ухо. В составе внутреннего уха большое значение имеет кортиев орган — система тончайших волокон, натянутых в канале улитки. При восприятии звука эти волокна резонируют, чем обеспечивается тонкий слух у зверей.
Ряд животных обладает способностью к звуковой локации (эхолокации). К ним относятся дельфины, тюлени, летучие мыши. Дельфины издают звуки частотой 120—200 кГц и способны лоцироватъ косяки рыб с расстояния 3 км.