Филогенез систем и органов Филогенез историческое

Филогенез систем и органов

Филогенез – историческое развитие мира живых организмов, как в целом, так и отдельных таксономических групп. Закон зародышевого сходства (К. Бэр) – в процессе эмбрионального развития раньше всего обнаруживаются общие типовые признаки, а затем появляются частные признаки класса, отряда, семейства и в последнюю очередь признаки рода и вида. Биогенетический закон (Э. Геккель) – онтогенез есть краткое повторение филогенеза. Это означает, что в индивидуальном развитии можно наблюдать предковые признаки – палингенезы. Например: образование у эмбрионов млекопитающих хорды, жаберных щелей и др. Однако в ходе эволюции появляются новые признаки – ценогенезы (образование провизорных органов или внезародышевых органов у рыб, птиц, млекопитающих). Теория филэмбриогенезов (А. Н. Северцов) – повторение в ходе эмбрионального развития тех или иных признаков более низкоорганизованных животных. Примером рекапитуляции в эмбриогенезе человека является смена трех форм скелета (хорда, хрящевой скелет и костный скелет), образование и сохранение хвоста до трехмесячного возраста плода и т. д.

Филогенез нервной системы Последовательные стадии развития центральной нервной системы позвоночных (I -V) (по И. Шмальгаузену). 1 – эпидермис; 2 – ганглионарная пластинка.

У ланцетника над хордой расположена нервная трубка, которая в головном отделе образует небольшое расширение – зачаток головного мозга. У всех позвоночных на переднем конце нервной трубки образуются три вздутия – передней, средний и задний мозговые пузыри. В дальнейшем передний мозговой пузырь делится на два отдела, из которых образуются передний отдел головного мозга и промежуточный мозг. Из среднего мозгового пузыря формируется средний мозг. Задний мозговой пузырь делится на два отдела. Из которых передний развивается в мозжечок, а задний – в продолговатый мозг, переходящий в спинной. Развитие отделов головного мозга. I – стадия трех пузырей (с глазными У всех классов позвоночных головной мозг пузырями); II – стадия пяти отделов (с состоит из пяти отделов: переднего, глазными бокалами): 1 – передний мозг; промежуточного, среднего, мозжечка и 2 – промежуточный мозг; 3 – средний продолговатого. мозг; 4 – мозжечок; 5 – продолговатый Но у различных классов степень развития мозг; 6 – глазной бокал; 7 – глазной этих отделов мозга неодинаково. пузырь.

• У рыб ЦНС состоит из головного и спинного мозга. В головном мозге пять отделов. Расположенных друг за другом в одной горизонтальной плоскости. • Продолговатый мозг непосредственно переходит в спинной с центральным каналом внутри. Головной мозг рыбы (со спинной стороны). • Из головного мозга выходят 10 пар А – вид сверху; Б – вид снизу: 1 – черепно-мозговых нервов. обонятельная луковица; 2 – мозжечок; 3 – перекрест зрительных нервов; 4 – промежуточный мозг; 5 – эпифиз; 6 – гипофиз; 7 – зрительные доли среднего мозга; 8 – средний мозг; 9 – продолговатый мозг; 10 – спинной мозг; 11 – передний мозг; I—X – черепно-мозговые нервы.

• Нервная система амфибий отличается значительным развитием и полным разделением парных вытянутых полушарий, а также слабым развитием мозжечка. • От головного мозга отходит 10 пар черепно-мозговых нервов. Головной мозг лягушки. а – вид сверху; б – вид снизу; в – вид сбоку; г. – продольный разрез: 1 – полушарии переднего мозга; 2 – обонятельная доля; 3 – обонятельный нерв; 4 – промежуточный мозг; 5 – зрительная хиазма; 6 – воронка; 7 – гипофиз; 8 – средний мозг; 9 – мозжечок; 10 – продолговатый мозг; 11 – IV желудочек; 12 – спинной мозг; 13 – III желудочек; 14 – водопровод мозга (сильвиев). • Хорошо развита симпатическая нервная система, иннервирующая внутренние органы.

• У рептилий головной мозг отличается прогрессивным развитием всех отделов, более развиты полушария и мозговой свод, обособленны теменные доли. • Увеличен размер мозжечка. • На поверхности полушарий впервые в процессе эволюции появляется кора. • Продолговатый мозг образует резкий изгиб. Головной мозг ящерицы. • Из головного мозга выходят 12 пар нервов. а – вид сверху; б – вид снизу; в – вид сбоку: 1 – передний мозг; 2 – полосатое тело; 3 – средний мозг; 4 – мозжечок; 5 – продолговатый мозг; 6 – воронка; 6' – гипофиз; 7 – хиазма; 8 – обонятельная доля; 9 – эпифиз; 11 – XII-черепномозговые нервы. • У птиц в головном мозге различают относительно большие полушария и зрительные доли, хорошо развитый мозжечок и очень маленькие обонятельные доли.

• У млекопитающих полушария головного мозга настолько велик, что покрывают средний мозг и мозжечок. • Особого развития достигает кора большого мозга, площадь которой увеличивается за счет образования извилин и борозд. Головной мозг кролика. а – вид сверху; б – вид снизу; в – вид сбоку; г. – продольный разрез: 1 – большие полушария; 2 – обонятельные доли; 3 – зрительный нерв; 4 – эпифиз; 5 – средний мозг; 6 – мозжечок; 7 – продолговатый мозг; 8 – гипофиз, 9 – мост (варолиев) мозга; 10 – мозговая воронка, 11 – мозолистое тело. • Появляется вторичный мозговой свод – неопаллиум. • Сильно прогрессирует мозжечок.

Филогенез кровеносной системы • Сердце у рыб состоит из двух камер – предсердия и желудочка • В сердце рыбы содержится только венозная кровь. Она поступает от органов по венам в предсердие, оттуда в желудочек и затем идет по брюшной аорте в жаберные артерии, распадающиеся на капилляры где кровь окисляется. Строение сердца акулы (а) и костистой рыбы (б) (схема) 1 – венозная пазуха; 2 – предсердие; 3 – желудочек; 4 – артериальный конус; 5 – рудимент артериального конуса; 6 – луковица аорты.

Строение сердца лягушки. 1 – правое предсердие; 2 – левое предсердие; 3 – желудочек; 4 – клапаны, закрывающие общее отверстие, ведущие из обоих предсердий в желудочек; 5 – артериальный конус; 6 – общий артериальный ствол; 7 – кожнолегочная артерия; 8 – дуга аорты; 9 – общая сонная артерия; 10 – сонная «железа» ; 11 – спиральный клапан артериального конуса. • У земноводных в процессе приспособления к наземным условиям существования исчезает жаберное дыхание и появляется второй (легочный) круг кровообращения. • Сердце амфибий трехкамерное, состоит из двух предсердий и желудочка. Оба предсердия открываются в желудочек общим отверстием. • Левое предсердие содержит артериальную кровь, поступающую из легких, правое – венозную, поступающую от органов большого круга кровообращения. • Изливающаяся из предсердий в желудочек артериальная и венозная кровь не успевают смешиваться полностью, поэтому желудочек содержит три вида крови: слева – артериальную, в середине - смешанную, справа – венозную.

Строение кровеносной системы кавказской агамы (схема). А – артериальная система; Б – венозная система (белым цветом показаны сосуды с наиболее артериальной кровью, пунктиром – со смешанной кровью, черным цветом – с венозной кровью • У рептилий происходит более полное разделение артериальной и венозной крови. • Сердце рептилий трехкамерное, имеет два предсердия и желудочек. • Предсердия обособлены полностью, каждое открывается в желудочек собственным отверстием. • В желудочке появляется неполная перегородка, разделяющая его на левую и правую половины. Поэтому у рептилий над перегородкой образуется небольшая порция смешанной крови. • Два круга кровообращения.

• • • Строение кровеносной системы крысы (артериальная кровь показана белым цветом, венозная – черным) (схема). У птиц и млекопитающих сердце разделено на четыре камеры: два предсердия и два желудочка. Артериальная и венозная кровь не смешиваются. Два круга кровообращения – большого и малого. Большой круг начинается от левого желудочка, из которого артериальная кровь по артериям разносится по телу, а затем по капиллярам переходит в вены и приносится в правое предсердие. Малый круг берет начало из правого желудочка. Венозная кровь из него по легочным артериям попадает в легкие, а окисленная (артериальная) кровь по легочным венам поступает в левое предсердие.

Филогенез дыхательной системы • • У водных хордовых функцию дыхания выполняют жаберные щели, пронизывающие передний отдел кишечной трубки(глотка). У наземных хордовых жаберные щели закладываются во время эмбрионального развития, а затем исчезают. Функцию дыхания у них выполняют легкие, образующиеся из выпячивания кишечной стенки. Эволюция жаберного аппарата у хордовых выражалась в уменьшении числа жаберных щелей при одновременном увеличении дыхательной поверхности путем образования жаберных лепестков. Эволюция легких шла в направлении обособления более или менее сложных дыхательных путей и увеличении дыхательной поверхности путем образования легких губчатого строения со сложной системой разветвлений внутрилегочных бронхов, заканчивающихся пузырьками с ячеистыми стенками.

Филогенез пищеварительной системы Рыбы. Акула. 1 – брызгальце; 2 – жаберная щель; 3 – желудок; 4 – поджелудочная железа; 5 – правая доля печени; 6 – спиральный клапан; 7 – ректальная железа; 8 – анальное отверстие; 9 – клоака; 10 – кишечник; 11 – левая доля печени; 12 – желчный пузырь; 13 – глотка; 14 – рот. • Эволюция пищеварительной системы хордовых происходит в направлении и дифференцировки кишечной трубки, появления различных приспособлений к удлинению пути, проходимого пищей, увеличения всасывающей поверхности, развития пищеварительных желез. • Пищеварительный канал хордовых почти целиком имеет энтодермальное происхождение. Только небольшой ротовой отдел и задний отдел кишок произошли из эктодермы.

Амфибии. Лягушка. 1 – глотка; 2 – пищевод; 3 – желудок; 4 – поджелудочная железа; 5 – клоака; 6 – отверстие клоаки; 7 – отверстие половой и выделительной систем; 8 – толстая кишка; 9 – тонкая кишка; 10 – печень; 11 – желчный пузырь; 12 – вход в трахею; 13 – язык; 14 – рот. • Пищеварительная система низших хордовых представлена слабо дифференцированной кишечной трубкой. • Усложнение пищеварительного канала происходит в дифференцировке на ротовую полость, глотку, пищевод, желудок, тонкую и толстую кишку.

Птицы. Голубь. 1 – рот; 2 – язык; 3 – глотка; 4 – пищевод; 5 – железистый желудок; 6 – мускульный желудок (пупок); 7 – поджелудочная железа; 8 – слепые кишки; 9 – клоака; 10 – отверстие клоаки; 11 – кишка; 12 – печень; 13 – зоб; 14 – вход в трахею • Пищеварительная система птиц в связи с приспособлением к полету изменилась – исчезли челюсти и зубы, появился роговой клюв. • В пищеводе имеется мешковидное расширение – зоб. • Желудок делится на две части: кардиальную (железистую) и мускулистую, которая предназначена для механического измельчения пищи. • Кишки птиц представлены длиной тонкой, двумя отростками слепой и сравнительно короткой толстой кишками.

Млекопитающие. Лошадь. 1 – пищевод; 2 – печень; 3 – желудок; 4 – поджелудочная железа; 5 – прямая кишка; 6 – анальное отверстие; 7 – тонкая кишка; 8 – слепая кишка; 9 – толстая кишка; 10 – язык; 11 – рот; 12 – зубы. • Для млекопитающих характерна гетеродонтная зубная система. • Желудок дифференцирован на отделы и содержит пищеварительные железы разных типов.

Филогенез выделительной системы Органы выделения, выполняющие функцию удаления из организма продуктов обмена, развиваются из мезодермы. В фило - и онтогенезе позвоночных животных последовательно сменяют друга три стадии развития почки: предпочка (pronephros), первичная почка (mesonephros) и окончательная почка (metanephros). В эволюции выделительной системы можно выделить два направления: 1. увеличение выделительной поверхности; 2. создание механизма обратного всасывания.

• Каждая предпочка состоит из нескольких канальцев (протонефридий), открывающихся одним концом – воронкой – в полость тела, а другим – в парный протонефрический проток, преобразующийся в дальнейшем в мезонефральный проток (вольф). • Вблизи воронок расположены сосудистые клубочки, в которых происходит фильтрация жидкости, поступающей в полость тела, а затем в просвет канальца. Оба протонефрических протока в хвостовом отделе открываются наружу. • У человека предпочка быстро редуцируется, её сменяет парная первичная почка (вольфово тело). • Парная окончательная почка сменяет первичную. У человека она начинает закладываться на втором месяце эмбрионального развития. • Развитие мочевого пузыря и мочеиспускательного канала связано с клоакой. Последняя является расширенным отделом задней кишки, которая служит общим концевым отделом для кала, мочи и половых клеток у большинства позвоночных, кроме плацентарных млекопитающих.

Филогенез половой системы • Органы размножения у всех животных формируются в мезодерме, хотя первичные половые клетки обособляются в онтогенезе значительно раньше, чем образуется третий зародышевой листок. • Дифференцировка клеток на половые и соматические и в процессе филогенеза была наиболее ранней. • У зародышей позвоночных животных (и человека) вначале закладываются индифферентные половые железы, лишь позднее формируются мужские или женские половые органы. • У зародыша человека зачатки индифферентных половых желез появляются на 4 -й неделе эмбрионального развития.