Млекопитающие — наиболее высокоорганизованный класс позвоночных животных.
Предками древних млекопитающих были древние рептилии, еще не утратившие некоторых черт, присущих амфибиям: слабое ороговение кожи, наличие кожных желез и ряд других признаков. Такой предковой группой считают зверозубых рептилий, зубная система которых сходна с таковой у млекопитающих.
Млекопитающие характеризуются высоким развитием нервной системы, и в особенности коры больших полушарий; полным разделением кругов кровообращения и теплокровностью; появлением альвеолярных легких с наибольшей поверхностью газообмена и, следовательно, высоким уровнем обменных процессов; появлением органов, позволяющих вынашивать детеныша в теле матери и выкармливать его молоком, и др.
Современные млекопитающие представлены двумя подклассами: Первозвери (Однопроходные) и Настоящие звери (Сумчатые и Плацентарные, ПОДРОБНОСТИ НА СТР. 234-235)
К плацентарным, или высшим зверям, относится большинство современных млекопитающих, которые распадаются на многочисленные и разнообразные отряды, включающие 4,5 тыс. видов. Благодаря высокой организации коры мозга плацентарные смогли расселиться не только по всей суше земного шара, но и по всему Мировому океану, проникли даже в воздушную среду {летучие мыши), где выдерживают конкуренцию с птицами.
Строение плацентарных млекопитающих.
Тело состоит из головы, шеи, туловища (грудной и брюшной отделы) и хвоста и покрыто кожей.
Кожный покров образован из двух слоев: наружного — эпидермиса и внутреннего — собственно кожи. Эпидермис дает начало многим производным кожи: иглам, волосам, когтям, копытам, рогам, чешуе, различным железам. Под кожей расположен слой подкожной жировой клетчатки. Особенно сильно он развит у водных зверей (китов, тюленей) и у видов, впадающих на зиму в спячку (суслики, сурки, барсуки и др.). Для них жир во время спячки служит основным энергетическим материалом.
Для млекопитающих характерен волосяной, или шерстный, покров — шерсть. Лишь немногие виды в процессе эволюции вторично полностью или частично утратили его в связи с приспособлением к определенным условиям обитания. Так, не имеют волос дельфины, у китов есть только зачатки волос на губах. Волосяной покров периодически меняется. Смена волос, или линька, у некоторых происходит два раза в год — весной и осенью. В ряде случаев при этом изменяется и окраска шерсти, делающая животное менее заметным в тот или иной сезон года. Например, заяц-беляк зимой покрыт белой шерсткой, а к весне меняет ее на серо-желтую шубку. Особую категорию волос представляют вибриссы. Это очень длинные жесткие волосы, выполняющие осязательную функцию. В основании волосяного мешка и в его стенках располагаются нервные окончания.
Концевые фаланги пальцев подавляющего большинства зверей несут роговые придатки в виде ногтей, когтей или копыт. Их образование и строение находятся в прямой связи с условиями существования и образом жизни зверей. Например, копыто лошади — идеальное приспособление к бегу по открытым сухим пространствам степей; когти кошачьих, которые могут втягиваться, дают возможность неслышно подкрасться к добыче.
Кожные железы у млекопитающих разнообразны по строению и функциям: потовые, сальные, пахучие, млечные. Секрет кожных желез, как и другие пахучие выделения, служит наиболее важным средством внутривидового общения — химической сигнализацией. Животные, имеющие определенные участки обитания, оставляют метки на заметных предметах; запа- ховые метки оставляют родители на детенышах, в гнезде и т. д. Млечные железы представляют собой видоизменение простых трубчатых потовых желез. Расположение желез и сосков различно. У лазающих по деревьям обезьян и висящих во время кормления летучих мышей имеется только пара сосков на груди; у бегающих копытных соски располагаются только в паховой области; у насекомоядных и хищных — тянутся двумя рядами по всей нижней поверхности туловища. Число сосков стоит в прямой связи с плодовитостью вида. Наличие млечных желез — важнейшее приобретение зверей — позволяет выкармливать детенышей молоком; это дало название всему классу. Кожные покровы играют огромную роль в терморегуляции млекопитающих. Шерстный покров, а у водных видов {киты, тюлени) — подкожный слой жира предохраняет тело от излишней потери тепла. Исключительно большую роль в теплорегуляции играет система кожных кровеносных сосудов. При расширении сосудов кожи теплоотдача резко увеличивается, при сужении, наоборот, сильно сокращается.
Скелет. Характерные черты в строении позвоночного столба млекопитающих: плоские поверхности позвонков, между которыми располагаются хрящевые диски; четко выраженная расчлененность позвоночника на отделы (шейный, грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой); постоянное число шейных позвонков — семь. Грудной отдел состоит из 12—15 позвонков. К передним грудным позвонкам (обычно к семи) при- членяются ребра, соединенные с грудиной (истинные ребра). Остальные грудные позвонки несут ребра, не доходящие до грудины (ложные ребра). Грудина представляет собой сегментированную костную пластинку, заканчивающуюся удлиненным хрящом — мечевидным отростком. В поясничном отделе число позвонков варьирует от двух до девяти. Они несут рудиментарные ребра. Крестцовый отдел состоит чаще из четырех сросшихся позвонков. Череп млекопитающих характеризуется относительно крупной мозговой коробкой, что связано с большими размерами головного мозга. Основа плечевого пояса млекопитающих — лопатка. Ключицы имеются у млекопитающих, передние конечности которых совершают разнообразные сложные движения (обезьяны), и недоразвиты или отсутствуют у копытных и других зверей, перемещающих конечности вдоль длинной оси тела, например у собак. Тазовый пояс состоит из парных подвздошных, седалищных и лобковых костей. Скелет парных конечностей сохраняет черты строения пятипалой конечности, характерной для всех наземных позвоночных. Однако в связи с разнообразием условий существования и характером использования конечностей детали их строения различны. В особенности это касается кисти. У быстро бегающих животных (,лошадей, оленей и др.) конечности заканчиваются копытом; у плавающих — китов и тюленей — преобразованы в ласты; у летучих мышей — в крылья. Лазающие млекопитающие, приматы, обладают хватательной конечностью с большим пальцем, противопоставленным четырем остальным.
Мышечная система у млекопитающих дифференцирована и представлена множеством разнообразно расположенных мускулов. Характерно наличие куполообразной мышцы диафрагмы, роль которой заключается в изменении объема грудной полости при дыхании. Значительно развита подкожная мускулатура, приводящая в движение участки кожи (например, при ощетинивании зверя). На лице она представлена мимической мускулатурой, особенно развитой у приматов.
Головной мозг характеризуется крупными размерами. Развитие переднего мозга выражается в основном в разрастании его крыши — коры. Сложное поведение млекопитающих, многообразные реакции их на различные внешние раздражения прямо связаны с прогрессивным развитием коры полушарий переднего мозга. У большинства видов она не гладкая, а образует многочисленные борозды, увеличивающие ее площадь. Крупный мозжечок дифференцирован на несколько отделов, что связано с очень сложным характером двигательной активности зверей.
Органы чувств развиты хорошо. При помощи органов обоняния животные опознают врагов и друг друга. Многие звери чувствуют запахи за несколько сот метров и способны обнаруживать пищу, находящуюся под землей: например, волки и лисы по запаху отыскивают грызунов, затаившихся в норах. В орган слуха, кроме внутреннего и среднего уха, входят еще два новых отдела: наружный слуховой проход и ушная раковина, которая отсутствует только у водных и подземных обитателей. Ушная раковина выполняет роль локатора, фокусирующего звук. (Вспомните, как ведут себя собака или домашняя кошка, прислушивающиеся к различным шорохам.) У ряда животных обнаружена способность к звуковой локации (эхолокации), т. е. способность воспринимать отраженные от различных предметов звуки (или ультразвук) и благодаря этому ориентироваться в пространстве. Кроме хорошо известных в этом отношении летучих мышей, такой способностью обладают китообразные (дельфины]), ластоногие (тюлени) и землеройки. Органы зрения в жизни млекопитающих имеют меньшее значение, чем у птиц. На неподвижные предметы многие млекопитающие обычно обращают мало внимания, и к стоящему человеку могут вплотную подойти даже такие осторожные звери, как лисицы, зайцы, лоси. Особенно развито зрение у ночных зверей и животных открытых ландшафтов {антилопы). У лесных зверей зрение менее острое, а у подземных — глаза редуцированы и иногда затянуты кожистой перепонкой (слепыш, слепой крот). Цветное зрение развито слабо. Почти весь спектр способны различать лишь высшие обезьяны Старого Света.
Пищеварительная система сложная, что выражается в удлинении пищеварительного тракта, в большей, чем у других позвоночных, его дифференцировке и в развитости пищеварительных желез. Пищеварительный тракт начинается предротовой полостью, или преддверием рта, расположенным между свойственными большинству млекопитающих мясистыми губами, щеками и челюстями. Губы служат для схватывания пищи, а преддверие рта — для временного ее резервирования. За челюстями лежит ротовая полость, в которой пища подвергается механическому измельчению зубами и химическому воздействию. Зубы млекопитающих дифференцированы на резцы, клыки, предкоренные и коренные. Число зубов, их форма и функции существенно различаются у разных групп зверей. Так, например, у хищников они специализированы для разрывания добычи: у них хорошо развиты клыки. А у травоядных млекопитающих, напротив, имеются крупные коренные зубы с бугристой поверхностью, обеспечивающие перетирание листьев и веток растений, которыми они питаются. Зубы сидят в ячейках челюстных костей и у большинства видов зверей меняются один раз в жизни. В ротовой полости помещается мускулистый язык, служащий отчасти для схватывания пищи и лакания воды, а также для переворачивания пищи в полости рта во время ее пережевывания. Позади ротовой полости располагается глотка, в верхнюю часть которой открываются носовые ходы и евстахиевы трубы, соединяющие ее с полостью среднего уха; в нижней части глотки расположена щель, ведущая в гортань. Пищевод хорошо выражен. Желудок снабжен многочисленными железами. Объем желудка и его внутреннее строение различны у разных видов, что связано с характером пищи. Например, у хищников желудок относительно простой, а у растительноядных млекопитающих — сложный многокамерный {корова). Собственно кишечник подразделяется на тонкий и толстый отделы. У видов, питающихся грубым растительным кормом (например, у грызунов), на границе тонкого и толстого отделов отходит длинная и широкая слепая кишка, заканчивающаяся у некоторых зверей (например, Зайцеву полуобезьян) червеобразным отростком. Слепая кишка выполняет роль «бродильного чана» и развита тем сильнее, чем больше растительной клетчатки поглощает животное. Печень расположена под диафрагмой; ее желчный проток впадает в первую петлю тонких кишок, сюда же открывается проток поджелудочной железы, которая расположена в складке брюшины.
Дыхательная система представлена легкими, трахеей и бронхами, которые хорошо развиты. В легких бронхи делятся на большое число мелких веточек. Самые мелкие веточки (бронхиолы) заканчиваются пузырьками — альвеолами. Здесь ветвятся кровеносные сосуды и происходит газообмен.
Кровеносная система у млекопитающих устроена сложно. Имеется только одна (левая) дуга аорты, отходящая от толстостенного левого желудочка. Аорта, как и у всех позвоночных, лежит под позвоночным столбом и отдает ряд ветвей к мускулатуре и внутренним органам. Венозная кровь поступает в правое предсердие. Малый круг кровообращения начинается в правом желудочке, от которого берет начало легочный ствол. Кровь от легких, обогащенная кислородом, возвращается в левое предсердие. Относительные размеры сердца различны у видов с разным образом жизни и в конечном счете с различной интенсивностью обмена веществ. Различна и частота сокращений сердца. У мелких млекопитающих с высоким уровнем обмена веществ сердце относительно крупнее и сокращается чаще (у летучих мышей в состоянии покоя — 250—450 ударов в минуту), чем у животных с большей массой тела (у слона — 30—40 ударов в минуту).
Выделительная система у млекопитающих представлена почками. Они состоят из наружного (коркового) и внутреннего (мозгового) слоев. В корковом слое расположены извитые канальцы, берущие начало из боуменовых капсул, внутри которых находятся клубки кровеносных сосудов. В сосудистых клубочках осуществляется фильтрационный процесс, и в почечные канальцы профильтровывается плазма крови — возникает первичная моча. Сами почечные канальцы образуют несколько колен, в них происходит обратное всасывание из первичной мочи воды, сахара и аминокислот — образуется вторичная моча, поступающая в собирательные трубочки, образующие мозговое вещество. Основной конечный продукт белкового обмена млекопитающих — мочевина. Выделительную функцию частично выполняют и потовые железы.
Размножение. Половые железы самца — семенники — имеют характерную овальную форму. Парные семяпроводы впадают в мочеполовой канал. Парные яичники самки всегда лежат в полости тела. Каждый из двух яйцеводов открывается одним концом в полость тела в непосредственной близости от яичников, образуя широкую воронку. В нижних отделах расширения яйцеводов образуют матку, открывающуюся в непарный у большинства зверей отдел — влагалище. Последнее переходит в короткий мочеполовой канал, в который кроме влагалища открывается мочеиспускательный канал. Оплодотворение внутреннее, происходит в яйцеводах.
Во время развития эмбриона в матке млекопитающих формируется очень характерное для них образование, известное под названием детского места или плаценты. Таким образом устанавливается связь между кровяным руслом эмбриона и матери, в результате чего обеспечивается газообмен в теле зародыша, его питание и удаление продуктов обмена.
Детеныши у одних видов млекопитающих рождаются беспомощными, у других — способными к активным действиям. Продолжительность беременности зависит от многих факторов: размеров тела, готовности потомства к самостоятельной жизни и др. Иногда беременность удлиняется за счет того, что развитие зародыша на некоторое время приостанавливается. Такая пауза позволяет приурочить роды к благоприятному периоду. Размножаются млекопитающие ритмично, т. е. упорядоченно во времени. Это определяется длительностью половых циклов, т. е. созреванием яйцеклетки через определенные промежутки времени. Готовность к размножению и приуроченность времени спаривания к определенному периоду обеспечивается сложным регуляторным механизмом, действующим по сигналам внешней среды. В умеренных и высоких широтах таким сигналом служит изменение длины светового дня. Хищники и грызуны образуют в период размножения пары или сложные семьи. Такие группы из нескольких самцов и самок с молодыми животными разного возраста лучше обеспечивают воспитание молодняка. У некоторых видов, например у львов, они сохраняются и после периода размножения.
Многообразие млекопитающих способствовало их расселению практически во всех средах. Разные направления эволюции в пределах класса привели к формированию множества экологических групп животных: землерои (землеройки, слепыши); авиабионты {рукокрылые); грызущие млекопитающие {грызуны и зайцеобразные); хищные звери {волки, медведи, тигры); гидробионты, приспособленные к водному образу жизни {ластоногие и китообразные); хтонобионты приспособились к быстрому бегу {парнокопытные и непарнокопытные); хоботные {индийский и африканский слоны); древолазы {полуобезьяны и обезьяны).
Наиболее высокоорганизованными млекопитающими являются высшие приматы, среди которых особое место занимает вид Человек разумный. Его преобладание в царстве животных обусловлено сильным развитием коры больших полушарий, формированием приспособительного поведения, способностью к труду и общественным отношениям, базирующимся на совместной трудовой деятельности.