Зоология позвоночных

(как часть годового курса «Зоология» для экологов)

Зоология – это фундаментальная наука, которая обобщает молекулярно-генетические, физиологические, морфологические и поведенческие направления исследований животных в рамках экологического и эволюционного подходов. С этой точки зрения курс зоологии позвоночных можно рассматривать как базовый или фундаментальный для понимания строения и жизнедеятельности представителей позвоночных животных, к которым относится в том числе и человек. Курс знакомит слушателей с систематическим разнообразием и морфологическим строением представителей типа Хордовые, частью которого является подтип Позвоночные. Обсуждаются такие систематические группы, как подтип Бесчерепные, подтип Оболочники, а также классы подтипа Позвоночных: Круглоротые, Хрящевые и Костные рыбы, Амфибии, Рептилии, Птицы и Млекопитающие. Изложение материала даётся в сравнительном эволюционном ключе, демонстрируя адаптивное значение каждого признака для той или иной группы животных. Обсуждаются основные эволюционные тенденции в развитии следующих систем органов: опорно-двигательной, пищеварительной, выделительной, кровеносной, дыхательной, половой и нервной систем. Лекционный курс сопровождается анатомическим практикумом по зоологии позвоночных. Темы практикума включают: строение ланцетника, внутренние органы миноги, скелет, внутренние органы и нервная система рыб, внутренние органы лягушки, скелет варана, скелет и внутренние органы птицы, скелет и внутренние органы млекопитающего.

Программа дисциплины

ЛЕКЦИОННАЯ ЧАСТЬ

РАЗДЕЛ 1. Примитивные Хордовые. Подтипы Бесчерепные и Оболочники.

Лекция 1. Характеристика типа Хордовые.

В лекции даётся характеристика типа Хордовые (к которым относятся в том числе и позвоночные животные). Перечисляются признаки, специфичные для этой группы, а также черты, сближающие их с некоторыми типами беспозвоночных животных.

Лекция 2. Подтип Бесчерепные. Ланцетник как пример организации Хордовых.

Характеристика подтипа Бесчерепные и класса Головохордовые на примере строения ланцетника. Строение пищеварительной системы ланцетника. Строение половой, кровеносной, выделительной и нервной систем этого животного.

Лекция 3. Подтип Оболочники. Разнообразие жизненных форм.

Характеристика подтипа Оболочники. Внешнее и внутреннее строение Оболочников на примере сидячих жизненных форм класса Асцидии. Проблема происхождения этой группы.

Подвижные жизненные формы других представителей Оболочников: классов Сальпы и Аппендикулярии. Способы размножения этих животных.

Параллели в развитии Хордовых животных и некоторых типов беспозвоночных организмов, в частности типа Полухордовые.

РАЗДЕЛ 2. Первичноводные Позвоночные.

Лекция 4. Подтип Позвоночные. Миноги и миксины как представители класса Круглоротые.

Характеристика подтипа Позвоночные. Признаки, характерные для наиболее примитивных, с эволюционной точки зрения, представителей Позвоночных – класса Круглоротые, к которым относятся миноги и миксины.

Строение черепа и осевого скелета миноги. Особенности строения ротовой полости и глотки круглоротых.

Работа дыхательного аппарата миноги. Строение обонятельного анализатора миног и миксин.

Строении личинки миноги. Кровеносная система круглоротых. Особенности половой и выделительной системы.

Происхождение Круглоротых.

Лекция 5. Надкласс Рыбы. Систематическое разнообразие и строение представителей класса Хрящевых рыб.

Характеристика надкласса Рыбы. Строение представителей класса Хрящевые рыбы. Типы хвостовых плавников. Структура зубов хрящевых рыб.

Строение парных плавников хрящевых рыб. Особенности размножения этого класса. Структуры, которые служат основой для появления среднего уха наземных позвоночных.

Варианты крепления челюстей к мозговой части черепа у рыб и наземных позвоночных. Происхождение первой слуховой косточки наземных позвоночных, стремечка.

Общие принципы строения пищеварительной системы хрящевых и костных рыб.

Строение сенсорных систем рыб, в частности боковой линии и электрорецепторных органов.

Лекция 6. Вымершие классы Рыб. Панцирные рыбы и Акантодии.

Вымершие представители Рыб: класс Панцирные рыбы и класс Акантодии. Обзор систематического разнообразия современных представителей класса Костные рыбы, в частности Кистепёрых, относящихся к Мясистолопастным рыбам.

Лекция 7. Класс Костные рыбы. Систематическое разнообразие, образ жизни и внешнее строение Костных рыб.

Систематическое разнообразие современных представителей класса Костные рыбы. Строение и образ жизни Двоякодышащих, относящихся к Мясистолопастным рыбам, а также Хрящекостных, принадлежащих к группе Лучепёрых рыб.

Лекция 8. Строение черепа, дыхательного аппарата и кровеносной системы рыб.

Закладки, формирующие череп позвоночных в онтогенезе, а также возможное происхождение челюстей в эволюционном развитии. Типы подвески челюстей к мозговому черепу у рыб, в частности протостилия, гиостилия и аутостилия.

Различные типы подвески челюстей к мозговому черепу у рыб, в частности амфистилия. Судьба подвеска у наземных позвоночных при переходе к аутостилии. Набор костей, входящих в состав черепа костистой рыбы, на примере черепа судака.

Строение и работа жаберного аппарата рыб. Строение жабр хрящевых и костистых рыб. Дополнительные функции жаберных дуг у некоторых представителей костистых рыб.

Строение сердца и кровеносной системы рыб.

Лекция 9. Строение пищеварительной, выделительной и половой систем рыб.

Строение, работа и происхождение плавательного пузыря. Появление зачатков легких у рыб. Строение пищеварительной системы хрящевых и костных рыб.

Строение выделительной и половой системы хрящевых и костистых рыб. Проблема водно-солевого обмена у рыб, обитающих в пресных и солёных водоёмах. Факторы, регулирующие определение пола у рыб.

Лекция 10. Класс Амфибии. Разнообразие и происхождение земноводных. Кровеносная, дыхательная и выделительная системы.

Общая характеристика класса Амфибии. Признаки, непосредственно связанные с выходом земноводных на сушу.

Современные отряды земноводных. Описание некоторых характерных элементов их поведения. Понятие неотении. Роль кожных желёз в жизни амфибий.

Происхождение земноводных. Особенности строения скелета амфибий.

Строение кровеносной системы амфибий (преимущественно об артериальной части). Механизм прокачки лёгких при дыхании земноводных. Процесс поддержания водного баланса у этих животных. Эволюция почечной системы у позвоночных.

Лекция 11. Класс Амфибии. Размножение и сенсорные системы земноводных.

Особенности размножения амфибий и их личиночного развития. Варианты заботы о потомстве у некоторых представителей земноводных.

Роль различных сенсорных систем в жизнедеятельности амфибий. Характеристика класса Амфибии.

РАЗДЕЛ 3. Первичноназемные Позвоночные.

Лекция 12. Класс Рептилии.

Характеристика современных отрядов Рептилий (Чешуйчатые, Черепахи, Крокодилы, Клювоголовые). Особенности строения скелета рептилий.

Строение яйца Амниот – первичноназемных позвоночных. Родственные связи современных и вымерших рептилий. Типы строения черепов современных рептилий.

Особенности строения и работы челюстного аппарата змей.

Строение кровеносной системы рептилий. Функция неполной перегородки в сердце рептилий. Черты строения кровеносной системы Птиц как потомков Рептилий.

Строение мочеполовой системы рептилий. Сенсорные способности этих животных, связанные, в том числе, с брачным поведением. Характеристика класса Рептилии.

Лекция 13. Класс Птицы.

Строение крыла птиц как основного приспособления к полёту. Скелет передних конечностей и особенности формирования и строения перьев птиц. Характерные черты строения задних конечностей.

Варианты строения задних конечностей птиц в зависимости от их образа жизни. Строение лёгких и двойное дыхание птиц. Механизмы звукопродукции у этих животных.

Особенности строения и происхождения кровеносной системы птиц. Особенности строения разных отделов позвоночника. Функциональное значение открытого таза птиц.

Строение грудной клетки и пояса передних конечностей. Функция крючковидных отростков рёбер, вилочки. Особенности управления движением крыла. Основные гипотезы происхождения полёта у птиц.

Строение черепа птиц и разнообразие форм клювов. Особенности строения пищеварительной системы. Поведенческие черты, связанные с размножением, обучением и миграциями.

Лекция 14. Класс Млекопитающие.

Систематическое разнообразие класса Млекопитающих. Подкласс Первозвери, надотряд Сумчатые и отряды Насекомоядные и Рукокрылые из надотряда Плацентарные. Проблема происхождения млечных желёз. Строение яйца млекопитающих и плаценты.

Систематическое разнообразие плацентарных млекопитающих. Особенности строения зубной системы представителей разных отрядов.

Особенности скелета млекопитающих. Строение черепа и челюстного аппарата. Причины возникновения дополнительных слуховых косточек. Особенности строения конечностей млекопитающих.

Кровеносная и пищеварительная системы млекопитающих. Сенсорные возможности и некоторые особенности поведения представителей этого класса.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Практические занятия служат для повторения и закрепления материала, пройденного на лекциях, путем объяснения, даваемого преподавателем перед практической частью занятия, проведения устных опросов, письменных контрольных работ и, главное, самостоятельной работы студентов с препаратами. Самостоятельное исследование предложенных препаратов и представление отчета об этом исследовании в виде рисунка с подписями дает возможность студенту лучше разобраться и запомнить тот теоретический материал, который он получил на лекции. Помимо получения информации о строении позвоночных животных студент совершенствует свои навыки работы с микроскопической техникой, осваивает технику препарирования. В рамках Малого практикума студенты знакомятся со строением всех групп Хордовых, за исключением подтипа Оболочники.

Темы занятий включают:

Тема 1. Строение ланцетника

Тема 2. Строение миноги

Тема 3. Скелет рыб

Тема 4. Внутренне строение рыб

Тема 5. Нервная система рыб

Тема 6. Внутреннее строение лягушки

Тема 7. Скелет варана

Тема 8. Скелет птицы

Тема 9. Внутреннее строение перепела

Тема 10. Скелет млекопитающих

Тема 11. Вскрытие крысы

Вопросы к экзамену

Характеристики групп.

Характеристика типа хордовых. Происхождение хордовых. Система типа.
Характеристика подтипа оболочников. Черты строения, свойственные хордовым. Возможное место оболочников в эволюции типа.
Характеристика подтипа бесчерепные. Общий план строения, черты, сближающие их с высшими хордовыми, архаичные особенности организации.
Характеристика подтипа позвоночных. Деление подтипа на группы до класса включительно.
Бесчелюстные и челюстноротые позвоночные: принципиальные отличия в их организации.
Характеристика надкласса рыб. Приспособления к водной среде у хрящевых и костных рыб на примере особенностей их осморегуляции.
Выход позвоночных на сушу: экологические предпосылки и морфо-физиологические преобразования, предваряющие освоение наземной среды.
Характеристика класса земноводных как первых наземных позвоночных.
Особенности строения и биологии, препятствующие полному освоению земноводными наземной среды.
Анамний и амниоты. Отличия в биологии и строении, отражающие принципиальные приспособления к различным средам.
Характеристика рептилий как первых представителей амниот.
Характеристика класса птиц.
Характеристика класса млекопитающих.

Скелет.

Строение черепа круглоротых и хрящевых рыб.
Строение скелета земноводных.
Преобразования в скелете при выходе позвоночных на сушу.
Прогрессивные черты в строении скелета амниот по сравнению с земноводными.
Строение скелета птиц.
Строение скелета млекопитающих.
Строение осевого скелета и плавников круглоротых и рыб.
Строение осевого скелета у наземных позвоночных.
Эволюция осевого скелета позвоночных.
Строение черепа хрящевых и костистых рыб.
Преобразования в строении черепа у наземных позвоночных.
Эволюция висцерального черепа позвоночных животных.
Преобразования челюстной дуги в эволюции позвоночных.
Преобразование подъязычной дуги в эволюции позвоночных.
Строение и функции парных и непарных плавников рыб.
Строение конечностей наземных позвоночных.
Преобразования парных конечностей в эволюции позвоночных.
Особенности строения конечностей и их поясов у птиц.

Покровы.

Особенности строения кожного покрова амниот.
Особенности кожного покрова первичноводных позвоночных.

Пищеварительная система.

Принципы строения и функции пищеварительной системы позвоночных животных.

Дыхательная система.

Принципы строения и функционирование дыхательной системы круглоротых и рыб.
Дыхание земноводных.
Строение и эволюция дыхательной системы у наземных позвоночных.
Строение и функционирование дыхательной системы птиц.
Отличия в строении дыхательной системы млекопитающих и птиц.
Преобразования органов дыхания в эволюции челюстноротых позвоночных.

Кровеносная система.

Кровеносная система рыб.
Строение и функции кровеносной системы амфибий.
Кровеносная система пресмыкающихся.
Кровеносная система птиц и млекопитающих.
Кровеносная система наземных позвоночных и её преобразования в различных классах.
Преобразования артериальной кровеносной системы в эволюции позвоночных.

Мочеполовая система.

Строение и функции мочеполовой системы у первичноводных позвоночных.
Строение мочеполовой системы и особенности размножения млекопитающих.
Строение и функции мочеполовой системы амниот.
Преобразования мочеполовой системы в различных классах позвоночных животных.

Центральная нервная система.

Принципы строения центральной нервной системы позвоночных.
Черепные нервы позвоночных и их функции.

Эмбриональное развитие.

Особенности размножения и развития амниот и их биологическое значение.
Развитие зародышевых листков и основных систем органов на примере ланцетника.

Литература

Основная

Дзержинский Ф.Я., Васильев Б.Д., Малахов В.В. Зоология позвоночных. — М.: Издательский центр «Академия». 2013.
Карташев Н.Н., Соколов В.Е., Шилов И.А. Практикум по зоологии позвоночных. – М.: Издательство «Аспект Пресс». 2004.

Дополнительная

Гуртовой Н.Н. Систематика и анатомия хордовых животных. — М. Академкнига. 2004.
Дзержинский Ф.Я. Сравнительная анатомия позвоночных животных. – М.: Издательство «Аспект Пресс». 2005.
Кэрролл Р. Палеонтология и эволюция позвоночных. (В трёх томах) – М.: Мир. 1992.
Левушкин С.И., Шилов И.А. Общая зоология. – М.: Высшая школа. Высшая школа. 1994.
Наумов Н.П., Карташев Н.Н. Зоология позвоночных. (В двух частях) – М.: Высшая школа. 1979.
Ромер А., Парсонс Т. Анатомия позвоночных. (В двух томах) – М.: Мир. 1992.
Шмидт-Ниельсен К. Физиология животных. Приспособление и среда. (В двух книгах) – М.: Мир. 1982.

Интернет-ресурсы:

Дистанционный курс видеолекций «Зоология позвоночных» в рамках проекта «Открытое образование» (автор С.В.Огурцов)

Составитель — кандидат биологических наук, доцент Сергей Викторович Огурцов