Informacija

Kako životinje održavaju oblik tijela nakon razvoja do zrelosti?

Kako životinje održavaju oblik tijela nakon razvoja do zrelosti?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Nedavno sam pročitao knjigu o evolutivno-razvojnoj biologiji za laike, i ona opisuje kako se fetus progresivno dijeli na profinjenije zone genetske aktivnosti. Ove zone, kao GPS koordinate, određuju koji će geni biti aktivirani u koje vrijeme i na kojoj lokaciji.

Ono što me zanima je - nakon razvoja do zrelosti, što definira kako životinje održavaju oblik tijela? Je li to isti "GPS" sustav koji definira granice organizma? Ili je nešto drugo unutar specijaliziranih stanica što im govori da rastu u određenim smjerovima i izbjegavaju druge?

Da razjasnimo pitanje na primjeru - uzmimo krvne žile - što sprječava da sluznica krvnih žila raste zauvijek u svim smjerovima, zauzimajući sav raspoloživi unutarnji prostor šupljine?


Normalno, stanice se ne razmnožavaju bez "naredbe". "Zone genetske aktivnosti" koje ste spomenuli definirane su gradijentima morfogenih molekula (i interakcijama stanica). U odraslom organizmu izvorna "mapa" koncentracija tih molekula već je ostvarena i obrazac koji su prije definirali više nije prisutan.

Druga usko povezana ideja je da većina stanica u zrelim tkivima nije u stanju proliferirati, jer su već prošle proces diferencijacije. Nasuprot tome, matične stanice zadržavaju svoju sposobnost reprodukcije. [Još uvijek postoje neki načini za dediferencijaciju nekih vrsta stanica, tj. za dobivanje induciranih matičnih stanica in vitro.] Dakle, embrij se sastoji od embrionalnih matičnih stanica, dok odrasli organizmi imaju nekoliko ograničenih skupova matičnih stanica (npr. hematopoetski organi, gdje se proizvode nove krvne stanice.)


Životni ciklusi

Životni ciklus opisuje niz faza kroz koje pojedini organizam prolazi između vremena kada je začet do trenutka kada proizvede svoje potomstvo. Ovaj niz faza naziva se životnim ciklusom jer potomci prolaze kroz isti niz prije nego što proizvedu svoje potomstvo. Stoga se životni ciklus ponavlja svake generacije. Osnovne faze životnog ciklusa za sve organizme uključuju predreproduktivnu (ili juvenilnu) fazu u kojoj jedinke rastu i sazrijevaju te reproduktivnu (ili odraslu) fazu u kojoj jedinke proizvode potomstvo. Međutim, vrste se jako razlikuju u pojedinim aspektima vlastitih jedinstvenih životnih ciklusa.

Razlike među vrstama u osnovnom životnom ciklusu često odražavaju prilagodbe za preživljavanje i proizvodnju potomstva u različitim ekološkim uvjetima. Na primjer, neke biljne vrste žive u staništima u kojima mogu rasti, sazrijevati i razmnožavati se u jednoj vegetacijskoj sezoni. U manje plodnim staništima, međutim, biljke možda neće rasti dovoljno da uspješno završe svoj životni ciklus u jednoj godini. Posljedično, biljne vrste u tim staništima mogu imati životni ciklus s dužim predreproduktivnim stadijima. Osim što na njih utječu uvjeti okoline, na životni ciklus utječu i obrasci raspodjele energije. Energija koja se koristi za rast odn metabolizam također se ne može koristiti za proizvodnju potomstva. Stoga prilagodbe koje povećavaju preživljavanje ili reproduktivni uspjeh u jednoj fazi životnog ciklusa mogu smanjiti preživljavanje ili reproduktivni uspjeh u drugim fazama. Ova situacija se naziva kompromisom.

Jedan primjer takvog kompromisa povezan je s duljinom reproduktivnog stadija. Neki organizmi, uključujući ljude i višegodišnje biljke, imaju duge faze razmnožavanja i mogu se razmnožavati mnogo puta tijekom te faze. Za ove vrste organizama kaže se da imaju iteroparozne (ponovljena rođenja) životne cikluse. Nasuprot tome, losos i jednogodišnje biljke primjeri su vrsta sa semelparous (jednorođenim) životnim ciklusom. U ovoj vrsti životnog ciklusa, jedinke se razmnožavaju samo jednom, a zatim umiru. Intuitivno, moglo bi se očekivati ​​da će itereroparni organizmi proizvesti više potomaka od sjemenorodnih vrsta. Međutim, zbog kompromisa u raspodjeli energije, semelparousne vrste mogu, u nekim slučajevima, biti uspješnije u stvaranju potomstva od itereroparnih vrsta unatoč činjenici da se razmnožavaju samo jednom. Budući da semelorodne vrste ne prežive nakon razmnožavanja, mogu svu raspoloživu energiju izdvojiti za proizvodnju potomstva. U određenim uvjetima okoliša, ova dodatna raspodjela energije može rezultirati većim brojem potomaka od iteroparozne vrste koja mora rezervirati dovoljno energije za preživljavanje.


Funkcija metamorfoze

Znanstvenici i dalje nisu sigurni zašto je došlo do metamorfoze. Za današnje životinje njegova je svrha očita: da nije došlo do metamorfoze, punoglavci ne bi mogli postati žabe, a ličinke ne bi mogle postati odrasle odrasle osobe sposobne za razmnožavanje. Bez reproduktivno zrelih članova, ove vrste bi brzo izumrle.

Ali zašto bi ove vrste evoluirale da bi uopće trebale ovaj dodatni korak? Zašto se iz jaja ne izlegu samo odrasli leptiri ili žabe?

Barem neke metamorfozne vrste nisu tako započele: najraniji kukci u osnovi su se izlegli kao odrasli odrasli. No prije nekoliko stotina milijuna godina neke su vrste naletjele na trik metamorfoze. Očito je bio izuzetno uspješan, smatra se da gotovo dvije trećine vrsta koje danas žive koriste metamorfozu kako bi postigle velike promjene između svojih odraslih i juvenilnih oblika.

Prednost metamorfoze može biti u njezinoj sposobnosti da smanji konkurenciju. Predmetamorfne životinje obično troše potpuno različite resurse od svojih odraslih oblika. Punoglavci žive u vodi, jedu alge i biljke. Žabe žive na kopnu, udišu zrak i jedu kukce. Gusjenice jedu lišće leptiri žive od nektara. itd.

To učinkovito sprječava starije pripadnike vrste da se natječu s mlađim pripadnicima. To može dovesti do toga da više pripadnika vrste uspješno dosegne spolnu zrelost, bez rizika da ih stariji pripadnici svoje vrste nadmaše.


Stvaranje energije

Toplokrvne životinje zahtijevaju puno energije za održavanje stalne tjelesne temperature. Sisavcima i pticama je potrebno mnogo više hrane i energije nego hladnokrvnim životinjama iste težine. To je zato što je kod toplokrvnih životinja toplina koju gube proporcionalna površini njihova tijela, dok je toplina koju proizvode proporcionalna njihovoj masi. To znači da veće toplokrvne životinje mogu proizvesti više topline nego što gube i lakše održavaju stabilnu tjelesnu temperaturu. Manje toplokrvne životinje brže gube toplinu. Dakle, lakše je ostati topao ako ste veći. Toplokrvne životinje inače ne mogu biti premale, gubit će toplinu brže nego što je mogu proizvesti.

Ova energija koju proizvode toplokrvne životinje uglavnom dolazi iz hrane. Hrana predstavlja pohranjenu kemijsku energiju (potencijalnu energiju), koja se pretvara u druge oblike energije unutar tijela kada se hrana metabolizira. Metabolizam se odnosi na sve kemijske reakcije u tijelu.

Metabolizam hrane unutar tijela često se naziva unutarnjim izgaranjem, budući da nastaju isti nusprodukti kao i tijekom tipične reakcije izgaranja - ugljični dioksid i voda. Kao i reakcije izgaranja, metaboličke reakcije imaju tendenciju da budu egzotermne, proizvodeći toplinu.

Za toplokrvnu životinju hrana nije samo luksuz - to je pitanje života i smrti. Ako hrana nije dostupna za energiju, tjelesna mast se sagorijeva. Kada se zalihe masti potroše, smrt je neminovna ako se ne pronađe izvor hrane. Što je toplokrvna životinja manja, to više mora jesti – u odnosu na veličinu tijela – da bi svoju unutarnju peć držala upaljenom. Zato većina ptica pjevica na zimu leti na jug.

S druge strane, hladnokrvnim životinjama je potrebno manje energije za preživljavanje nego toplokrvnim životinjama, jer velik dio energije koja pokreće njihov metabolizam dolazi iz njihove okoline. Uobičajeno je vidjeti kornjače kako se sunčaju na kamenju i balvanima. Ne pokušavaju dobiti sunčanje, već ubrzavaju svoj metabolizam. Sunce im daje energiju. Mišićna aktivnost kod hladnokrvnih životinja ovisi o kemijskim reakcijama, koje teku brzo kada je vruće, a sporo kada je hladno (jer se molekule koje reagiraju brže kreću kad temperatura raste).

Neki gmazovi, poput pitona, mogu proći godinu dana bez jela, jer ne koriste hranu za proizvodnju tjelesne topline. A ako mirno leže, troše malo energije, pa si mogu priuštiti malo jesti.

Hladnokrvne životinje imaju nedostatak u usporedbi s toplokrvnim životinjama: postoji određena temperatura ispod koje njihov metabolizam jednostavno neće funkcionirati. Razlog je u tome što se sve kemijske reakcije usporavaju kako se temperatura snižava, pa se pri niskim temperaturama usporavaju sve kemijske reakcije u organizmu.

Možda ćete primijetiti da je malo hladnokrvnih životinja aktivno zimi, a što više idete na sjever, to su rjeđe. Nasuprot tome, toplokrvne životinje prisutne su u širem rasponu okruženja i dulje godine od hladnokrvnih životinja.


Ponašanje

Različite vrste daždevnjaka imaju različite karakteristike ponašanja. Ovdje dolje navodimo uobičajene obrasce ponašanja ovih vodozemaca.

  • Noćne su prirode.
  • Ovi vodozemci su potpuno vodeni kao i kopneni, ovisno o njihovoj vrsti.
  • Kopneni postaju vodeni privremeno ili trajno tijekom sezone parenja.
  • Po prirodi su prijateljski nastrojeni prema ljudima, osim ako se s njima previše rukuje, iako izbjegavaju naseljena područja.
  • Ovi vodozemci su poligamni u svom ponašanju pri parenju.
  • Oni ne ubijaju svoj plijen, radije ga love i izravno jedu.
  • Samo amputira svoje repove ako ga zgrabe druga stvorenja.

Moderne kulturne veze

Glavne teme razvojne biologije usko su povezane s političkim i znanstvenim kontroverzama oko upotrebe matičnih stanica, koje imaju potencijal postati mnoge ili čak sve vrste odraslih stanica, obećavajući da će znanstvenici jednog dana moći regenerirati oštećene tkiva i organa. Budući da embrij neprestano prolazi kroz takve promjene, on sadrži mnogo više matičnih stanica nego odrasli, posebno onih koje se mogu promijeniti u više vrsta stanica. Mnogi znanstvenici i liječnici gledaju na istraživanje matičnih stanica kao na obećavajuće polje s potencijalom da ponudi lijekove za bolesti koje se trenutno ne mogu liječiti. Kontroverza leži u korištenju ljudskih embrija, koji se u tom procesu uništavaju. Ovo je možda najuvjerljiviji problem u razvojnoj biologiji danas: pronaći način za kontrolu i korištenje matičnih stanica za medicinske tretmane.

Gilbert, Scott F. Razvojna biologija. 2. izd. Sunderland, MA: Sinauer Associates, 1988.


Hermafroditizam se javlja kod životinja u kojima jedna jedinka ima i muški i ženski reproduktivni sustav. Beskičmenjaci kao što su gliste, puževi, trakavice i puževi (slika 13.5) često su hermafroditi. Hermafroditi se mogu samooploditi, ali obično će se pariti s drugom svojom vrstom, oplođujući jedni druge i oboje dajući potomstvo. Samooplodnja je češća kod životinja koje imaju ograničenu pokretljivost ili nisu pokretne, kao što su školjke i školjke. Mnoge vrste imaju posebne mehanizme za sprječavanje samooplodnje, jer je to ekstremni oblik inbreedinga i obično proizvodi manje sposobno potomstvo.

Slika 13.5 Mnogi (a) puževi su hermafroditi. Kad se dvije jedinke (b) pare, mogu proizvesti do 100 jaja svaka. (zasluga a: izmjena djela Assafa Shtilmana kredit b: izmjena djela “Schristia”/Flickr)


Hormonska kontrola

Hormon rasta je neophodan za normalan rast i razvoj. Reguliraju ga dva hormona koji se oslobađaju iz mozga (u hipotalamusu) koji uzrokuju dnevne vrhove GH u krvi. Vrhovi su najtješnje povezani s ciklusom spavanja, veliki vrhovi se pojavljuju odmah nakon odlaska na spavanje i neposredno prije buđenja. Budući da je hormon rasta povezan ne samo s rastom i diferencijacijom, već i održavanjem i popravkom tkiva, logično je da se vrhunac GH aktivnosti dogodi tijekom neaktivnog razdoblja. Zapravo, hipotalamički hormon koji inducira oslobađanje GH (GH-oslobađajući hormon) je induktor spavanja. Neki istraživači sugeriraju da nestanak dubokog sna kako starimo i povezano smanjenje oslobađanja GH mogu pridonijeti fizičkom padu koje ljudi doživljavaju u starosti.

GH predstavlja oko polovinu ukupnog sadržaja hormona prednji hipofiza. GH potiče apsorpciju aminokiseline i protein sinteza nužna za razvoj skeletnih mišića potiče razgradnju masti za iskorištavanje energije stanicama tijela potiče stvaranje i održavanje epifizne ploče u kosti, potiče produljenje dugih kostiju stimulacijom staničnog taloženja kostiju osteoblastom i stimulira jetra za stvaranje proteina koji stimuliraju rast, zvanih inzulinu slični faktori rasta (IGF), koji zatim utječu na stanični metabolizam svih stanica u tijelu.


Kako životinje održavaju oblik tijela nakon razvoja do zrelosti? - Biologija

DIO V. PODRIJETLO I KLASIFIKACIJA ŽIVOTA

23. Životinjsko carstvo

23.14. Prilagodbe zemaljskom životu

Postoje fosilni dokazi o kopnenim biljkama i gljivama prije otprilike 480 milijuna godina, tijekom ordovicijskog razdoblja, a vaskularne biljke su bile dobro uspostavljene na kopnu u vrijeme kada su se kopnene životinje pojavile u fosilnom zapisu prije otprilike 420 milijuna godina. Tako su biljke i gljive služile kao izvor hrane i skloništa za životinje.

Sve životinje koje žive na kopnu moraju prevladati određene zajedničke probleme. Kopnene životinje moraju imati:

1. vlažna membrana koja omogućuje odgovarajuću izmjenu plinova između atmosfere i organizma,

2. sredstvo za potporu i kretanje pogodno za kopneno putovanje,

3. metode za očuvanje unutarnje vode,

4. sredstvo za razmnožavanje i rani embrionalni razvoj u kojem nisu potrebne velike količine vode, i

5. metode preživljavanja brzih i ekstremnih klimatskih promjena koje karakteriziraju mnoga kopnena staništa.

Kada su prve kopnene životinje evoluirale, postojale su mnoge nepopunjene niše, stoga se pojavilo mnogo adaptivnog zračenja, što je rezultiralo velikim brojem različitih životinjskih vrsta. Od svih vrsta životinja u oceanu, samo su neke napravile prijelaz iz oceana u iznimno varijabilna okruženja koja se nalaze na kopnu. Anelidi (kijavice i pijavice) i mekušci (kopneni puževi) imaju kopnene vrste, ali su ograničeni na vlažna staništa. Mnogi člankonošci (stonoge, stonoge, škorpioni, pauci, grinje, krpelji i kukci) i kralježnjaci (gmazovi, ptice i sisavci) prilagodili su se širokom spektru sušnijih kopnenih staništa.

Postoji pet vrsta kopnenih člankonožaca: rakovi, stonoge, stonoge, paučnjaci (grinje, krpelji, pauci, škorpioni) i kukci. Nekoliko kopnenih rakova općenito je ograničeno na vlažna okruženja. Prve kopnene životinje bile su stonoge, koje su poznate iz fosilnih zapisa od prije više od 400 milijuna godina. Insekti koji ne lete također su rani kopneni organizmi. Egzoskelet morskih člankonožaca bio je važan jer je omogućio nekima od njihovih potomaka da se prilagode kopnu. Pruža potporu potrebnu u manje plutajućem zraku i služi kao površina za pričvršćivanje mišića koja omogućuje brzo kretanje. Egzoskelet većine kopnenih člankonožaca ima vodootpornu, voštanu prevlaku koja smanjuje gubitak vode.

Kopneni člankonošci imaju unutarnji dišni sustav koji sprječava gubitak vode s njihove respiratorne površine. Imaju trahealni sustav cijevi tankih stijenki koje se protežu u svim dijelovima tijela, čime se osigurava velika površina za izmjenu plinova (slika 23.31a). Ove cijevi imaju male otvore prema van, koji smanjuju količinu vode koja se gubi u okoliš. Druga važna metoda očuvanja vode kod insekata i pauka je prisutnost Malpighijevih tubula, cijevi tankih stijenki koje okružuju crijeva i reapsorbiraju vodu iz dušikovog otpada prije njihovog izlučivanja (slika 23.31b).

SLIKA 23.31. Respiratorni sustavi insekata i sustavi za uklanjanje otpada

(a) Spiracles su otvori u egzoskeletu insekata i drugih kopnenih člankonožaca. Ti se otvori spajaju na niz cijevi (dušnika) koje omogućuju transport plinova u tijelu kukca. (b) Malpigijevi tubuli se koriste za eliminaciju otpadnih materijala i reapsorpciju vode u tijelo člankonožaca. Oba sustava su sredstva za očuvanje vode u tijelu.

Unutarnja oplodnja tipična je za kopnene člankonošce. Uključuje kopulaciju, u kojoj se penis koristi za ubacivanje sperme u reproduktivni trakt ženke (kukci, stonoge) ili stvaranje posebnih vrećica koje sadrže spermu (spermatofore) koje ženka pokupi (pauci, stonoge) . To je važno jer su i spermij i jajna stanica zaštićeni od sušenja.

Kopneni člankonošci razvili su brojne karakteristike koje osiguravaju njihov opstanak u neprijateljskim uvjetima okoline. Mnogi traže zaštićena mjesta i postaju neaktivni tijekom razdoblja hladnoće ili suše. Često to uključuje promjene u fiziologiji koje štite od smrzavanja ili sprječavaju gubitak vode. Osim toga, njihova brza reprodukcija može zamijeniti veliki broj umrlih. Većina populacije može biti izgubljena zbog neprikladne promjene okoliša, ali, kada se vrate povoljni uvjeti, broj preostalih jedinki može se brzo povećati. Mnogi imaju složene životne cikluse koji uključuju faze ličinki koje zauzimaju različite niše od odraslih. Na primjer, leptiri imaju stadije ličinke koje se hrane lišćem biljaka i brzo rastu. Odrasle jedinke hrane se nektarom cvijeća i prvenstveno su uključene u spolnu reprodukciju koja uključuje parenje i polaganje jaja na odgovarajuće biljke domaćine (slika 23.32).

SLIKA 23.32. Životna povijest leptira monarha

Odrasla ženka polaže jaja na biljku mlječike. Oplođeno jaje izleže se u stadij ličinke, poznat kao gusjenica, koja se hrani lišćem biljke mliječne trave. Gusjenica raste i na kraju se metamorfozira u kukuljicu. Nakon izlaska iz kukuljice, krila odrasle osobe se šire do svoje pune veličine. Odrasli se hrane nektarom cvijeća. Nakon parenja, ženka polaže jaja i životni ciklus počinje iznova.

Kopneni člankonošci zauzimaju nevjerojatnu raznolikost niša. Mnogi kukci su biljojedi koji se izravno natječu s ljudima za hranu. Sposobni su desetkovati biljne populacije koje služe kao hrana ljudima. Mnoge poljoprivredne prakse, uključujući korištenje pesticida, usmjerene su na suzbijanje populacija insekata. Ostale vrste kukaca, kao i pauci i stonoge, mesožderi su koji se hrane prvenstveno člankonošcima i drugim malim životinjama. Grinje i stonoge se prvenstveno hrane materijalom koji se raspada te gljivama i bakterijama koje su dio raspadajućeg materijala. Kukci su evoluirali zajedno s biljkama cvjetnicama, njihova uloga u oprašivanju je dobro poznata. Pčele, leptiri i kornjaši prenose pelud s jednog cvijeta na drugi dok posjećuju cvijeće u potrazi za hranom. Mnoge vrste usjeva oslanjaju se na pčele za oprašivanje, a farmeri čak iznajmljuju košnice kako bi osigurali odgovarajuće oprašivanje za proizvodnju voća.

Prvi kralježnjaci na kopnu vjerojatno su bili preci današnjih vodozemaca (žabe, krastače i daždevnjaci). Endoskelet kralježnjaka važan je preduvjet za život na kopnu. Pruža potporu u zraku i osigurava mjesta za pričvršćivanje mišića neophodna za kretanje. Međutim, za kretanje su potrebni dodaci. Određene koštane ribe imaju režnjeve peraje, koje mogu poslužiti kao primitivne noge. Vjerojatno je da su vodozemci evoluirali od ribe s modificiranim perajama (Kako znanost radi 23.2). Prvi vodozemci prešli su na kopno prije oko 360 milijuna godina tijekom devonskog razdoblja. To je bilo 50 milijuna godina nakon što su se biljke i člankonošci ustalili na kopnu. Dakle, kada su prvi kralježnjaci razvili sposobnost života na kopnu, bilo je dostupno sklonište i hrana za životinje biljojede i mesoždere. Ali kralježnjaci su se suočili s istim problemima s kojima su se suočili kukci, pauci i drugi beskralješnjaci u svom prelasku u život na kopnu.

Ponekad se do znanstvenih otkrića dolazi zato što je prava osoba na pravom mjestu u pravo vrijeme. Godine 1938., koelakant - riba za koju se smatralo da je izumrla oko 80 milijuna godina - otkrivena je u blizini ušća rijeke Chalumna na istočnoj obali Južne Afrike. Kapetan ribarskog broda koji je ulovio ribu kontaktirao je Marjorie Courtney-Latimer, ravnateljicu lokalnog muzeja u gradu istočnom Londonu. Odmah je kontaktirala ribljeg biologa, J. L. B. Smitha, i koelakant je postao znanstvena slavna osoba. Coelacanth je nazvan Latimeria chalumnae, uključujući i Courtney-Latimerovo ime i ime rijeke Chalumna u svom imenu. Nakon toga je otkriveno da je riba vjerojatno lutalica i da je središte populacije bilo sjevernije u vodama između Mozambika i otoka Madagaskara.

Godine 1997. biolog, Mark Erdmann, vidio je koelakant na tržištu u Indoneziji. Fotografirao je ribu i ispitivao ribare. Potom se vratio u Indoneziju i tijekom 5 mjeseci intervjuirao preko 200 ribara. Naposljetku je otkrio dva ribara koji su povremeno hvatali celakante. Na kraju je nagrađen živim primjerkom, a na kraju je opisan kao nova vrsta, Latimeria menadoensis. Znanstvenici su koristili strukturne razlike i DNK analizu kao dokaz da je indonezijski koelakant drugačija vrsta od afričke vrste.

Ono što se nekada smatralo da je izumrlo 80 milijuna godina, sada se može proučavati u tijelu. Uhvaćeno je više od 200 primjeraka, a ronilačke podmornice korištene su za promatranje koelakanta u divljini. Žive u dubokoj vodi i obično borave u špiljama tijekom dana.

Koelakant ima nekoliko karakteristika koje ga čine zanimljivim biolozima. Primarna među njima je prisutnost režnja peraja. Peraje su na kratkim privjescima nalik na udove koji podsjećaju na zdepaste noge. Zbog toga su mnogi biolozi mislili da su celakanti možda bili preci kopnenih četveronožnih kralježnjaka. Iako većina više ne smatra da je to slučaj, coelacanths imaju nekoliko zanimljivih karakteristika. Kada plivaju, pomiču peraje naizmjenično na način sličan načinu na koji hodaju četveronožne životinje. Nemaju kralježak, ali imaju notohordu koja služi istoj svrsi kao i kralježnica. Imaju unutarnju oplodnju i mladi se razvijaju iz velikih jajašaca koja se zadržavaju u tijelu majke i rađaju se kada završe razvoj.

Ponekad slučajna otkrića dovode do novih znanstvenih informacija.

Vodozemci su samo minimalno prilagođeni kopnenom životu. Iako imaju pluća, nemaju učinkovitu metodu disanja. Oni gutaju zrak kako bi napunili pluća i u stanju su izvršiti određenu izmjenu kisika i ugljičnog dioksida. Međutim, većina razmjene plinova odvija se kroz njihovu vlažnu kožu. Osim što im je potrebna voda kako bi koža bila vlažna, vodozemci se moraju razmnožavati u vodi. Kada se pare, ženka ispušta jajašca u vodu, a mužjak ispušta spermu usred jajašaca. Vanjska oplodnja se događa u vodi, a oplođena jajašca moraju ostati u vodi ili će dehidrirati. Dakle, vodozemci žive na “suhom” kopnu, ali se ne nalaze daleko od vode, jer gube vodu kroz vlažnu kožu i razmnožavanje se mora odvijati u vodi. Najčešći današnji vodozemci su žabe, krastače i daždevnjaci (slika 23.33).

Ličinke vodozemaca (punoglavci) su vodeni organizmi koji imaju vanjske škrge i hrane se vegetacijom. Većina odraslih daždevnjaka, žaba i krastača hrane se kukcima, crvima i drugim malim životinjama.

40 milijuna godina vodozemci su bili jedine kralježnjake na kopnu. Međutim, na kraju su ih zamijenili gmazovi, koji su bili bolje prilagođeni životu na kopnu. Osim što imaju unutarnja pluća, gmazovi imaju vodootpornu kožu i bubrege koji čuvaju vodu kako bi smanjili gubitak vode. Nadalje, njihova reprodukcija uključuje unutarnju oplodnju, koja štiti jajašce i spermu od isušivanja. Međutim, da biste bili istinski bez vode, potrebno je imati specijalizirano vodeno okruženje u kojem se embrij razvija. To se postiže posebnim reproduktivnim razvojem poznatim kao amnionsko jaje.

Gmazovi su postali potpuno neovisni o vodenom okolišu s razvojem amnionskog jajeta, koje mlade u razvoju štiti od ozljeda i dehidracije (slika 23.34). Poklopac na jajetu zadržava vlagu i štiti mlade u razvoju od dehidracije, a omogućuje izmjenu plinova. Gmazovi su bili prve životinje koje su razvile takvo jaje.

SLIKA 23.34. Amnionsko jaje

Amnionsko jaje ima ljusku i membranu koje sprječavaju dehidraciju jajašca, ali ipak omogućuju razmjenu plinova između jajašca i okoline. Žumanjak je izvor hrane za mlade u razvoju. Embrij raste tri ekstraembrionalne membrane: amnion je vrećica ispunjena tekućinom koja omogućuje embriju da se razvije u tekućem mediju, alantois skuplja metabolički otpadni materijal embrija i izmjenjuje plinove, a horion je membrana koja zatvara embrij i druge dvije membrane.

Razvoj sredstava za unutarnju oplodnju i amnionsko jaje omogućio je gmazovima da se rašire po većem dijelu Zemlje i zauzmu veliki broj prethodno nepopunjenih niša. Oko 200 milijuna godina bili su jedine velike kralježnjake na kopnu. Evolucija gmazova povećala je natjecanje s vodozemcima za hranu i prostor. Vodozemci su općenito izgubili u ovom natjecanju, posljedično, većina ih je izumrla. Neki su evoluirali u današnje žabe, krastače i daždevnjake.

Na sličan način, kako su ptice i sisavci evoluirali, mnoge su vrste gmazova izumrle. Međutim, i danas postoje mnoge vrste gmazova. Uključuju kornjače, guštere, zmije, krokodile i aligatore (slika 23.35).

Današnji gmazovi uključuju kornjače, krokodile i aligatore, zmije i guštere.

Od gmazova su nastale dvije druge skupine kralježnjaka: ptice i sisavci. Prije otprilike 65 milijuna godina dogodilo se masovno izumiranje mnogih vrsta gmazova. U to su se vrijeme ptice i sisavci počeli diverzificirati i postali dominantni oblici kralježnjaka na kopnu. Kao i strukture njihovih predaka gmazova, koža, pluća i bubrezi ptica smanjuju gubitak vode, a reprodukcija uključuje unutarnju oplodnju i oljušteno amnionsko jaje.

Također imaju i druge prilagodbe koje im omogućuju da budu uspješne kao kopnene životinje. Ptice su homeotermne i imaju perje. Kao homeoterme, imaju visoku tjelesnu temperaturu i brži metabolizam od gmazova. Perje ima dvije osnovne funkcije kod ptica. Oni tvore izolacijski sloj koji sprječava gubitak topline i osiguravaju strukturalne površine koje pticama omogućuju let. Postoji nekoliko vrijednosti za let. Životinje koje lete sposobne su prijeći velike udaljenosti u kratkom vremenu i troše manje energije od životinja koje moraju hodati ili trčati. Oni su u stanju prijeći barijere, kao što su potoci, jezera, oceani, močvare, gudure ili planine, koje druge životinje ne mogu lako prijeći. Oni također mogu pobjeći od mnogih vrsta grabežljivaca brzim bijegom.

Iskorištavanje leta oblikovalo je cjelokupnu strukturu i funkciju ptica. Prednji udovi su modificirani u krila za let, iako je zapravo perje koje osigurava većinu letne površine. Veliki prsni mišići daju snagu za let. Perje pomaže u pružanju modernog oblika. Homeotermizam omogućuje visoku konstantnu temperaturu, što omogućuje brze udare krila tipične za većinu ptica. Osim toga, kostur je smanjen na težini, a čeljusti nemaju teške zube. Kljun obavlja neke od funkcija zuba i lakši je. Ptice su uspješno zauzele mnoge niše. Neki se hrane nektarom, neki su mesožderi, neki jedu sjemenke, neki su vodeni, a neki su čak izgubili sposobnost letenja (slika 23.36).

Ptice su veličine od malog kolibrija s brzim udarima krila do velikog noja koji ne leti. U prehrambenim navikama variraju od kolibrića koji se hrani nektarom do noja svejeda i orla mesoždera.

Budući da su homeotermni, ptičja jaja moraju se držati na toploj temperaturi. Tako ptice grade gnijezda, inkubiraju svoja jaja i brinu se za svoje mlade.

Prvi sisavci pojavili su se prije oko 200 milijuna godina, kada su gmazovi bili najraznovrsniji. Poput ptica, sisavci su homeotermni, s visokom konstantnom tjelesnom temperaturom. Poput gmazova i ptica, imaju vodootpornu kožu i pluća i bubrege koji čuvaju vodu. Međutim, razlikuju se od ptica u nekoliko aspekata. Njihova izolacijska obloga je dlaka, a ne perje, a mladunčad hrane mlijekom koje proizvode posebne žlijezde.

Postoje tri kategorije sisavaca. Monotremes (platypus i echidna) su sisavci koji leže jaja čiji se mladi još uvijek razvijaju u vanjskom jajetu. Nakon izlijeganja, majka daje hranu u obliku mlijeka. Mliječne žlijezde su široko rasprostranjene na njezinoj donjoj strani, a mladi skute mlijeko s njezina krzna.

Tobolčari (sisavci s vrećicom) imaju unutarnji razvoj mladih. Međutim, mladi se rađaju u vrlo nezrelom stanju i dalje se razvijaju u vanjskoj vrećici u predjelu trbuha ženke. U vrećici se mladi pričvršćuju za bradavicu. Oni nastavljaju svoj razvoj i na kraju počnu napuštati vrećicu na neko vrijeme dok ne budu u stanju sami se hraniti.

Placentarni sisavci imaju oblik razvoja u kojem mladi ostaju u ženki mnogo dulje. Embrij je pričvršćen za zid maternice pomoću organa poznatog kao posteljica. U posteljici su kapilare iz krvožilnog sustava majke i embrija jedna uz drugu. To omogućuje razmjenu materijala između mladih u razvoju i majke, a mladi se rađaju u naprednijoj fazi razvoja nego što je to tipično za tobolčare. Mladi se neko vrijeme oslanjaju na mlijeko kao izvor hrane prije nego što se sami počnu hraniti (slika 23.37).

Svi sisavci imaju dlaku i proizvode mlijeko. Međutim, postoje tri, vrlo različite vrste sisavaca. Monotremes polažu jaja. Tobolčari imaju vrećice mladi se rađaju u nezreloj fazi i nose se u vrećici dok završe svoj razvoj. Placentarni sisavci imaju posteljicu, koja povezuje majku i embrij te zadržavaju mlade u maternici dulje vrijeme.

33. Navedite probleme koje su životinje morale prevladati kako bi se prilagodile kopnenom okruženju.

34. Navedite četiri prilagodbe člankonožaca koje im omogućuju da budu uspješne kopnene životinje.

35. Zašto vodozemci ne mogu živjeti u svim vrstama kopnenih staništa?

36. Koja je važnost amnionske jaje?

37. Po čemu se tobolčar razlikuje od placentnog sisavca?

4 milijuna poznatih vrsta životinja, koje naseljavaju vrlo raznolika staništa, sve su višestanične i heterotrofne. Oblik tijela životinje je asimetričan, radijalan ili bilateralni. Sve životinje obostrane simetrije imaju građu tijela sastavljenu od tri sloja.

Životinjski svijet nastao je u oceanu prije oko 600 milijuna godina za prvih 200 milijuna godina, sav životinjski svijet ostao je u oceanu. Mnoge jednostavne morske životinje imaju životni ciklus koji uključuje izmjenu generacija.

Mnoge vrste pljosnatih crva i nematoda imaju parazitski način života sa kompliciranim životnim ciklusima. Glavna ekološka niša za mnoge morske životinje je dno oceana – bentoška zona. Mnoge morske životinje su planktonske. These zooplankton feed on phytoplankton and, in turn, are fed upon by larger, free-swimming marine animals—the nekton.

Animals that adapted to a terrestrial environment had to have (1) a moist membrane for gas exchange, (2) support and locomotion suitable for land, (3) a means of conserving body water, (4) a means of reproducing and providing for early embryonic development out of water, and (5) a means of surviving in rapid and extreme climatic changes.

1. The most abundant group of terrestrial animals is the

2. The sponges and cnidarians

c. are not bilaterally symmetrical.

d. All of the above are correct.

3. Which of the following animal groups shows radial symmetry?

d. None of the above is correct.

4. The most successful group of animals based on the number of species is the _____.

5. The three general parts of the mollusk body are the visceral mass, mantle, and _____.

6. Nematode worms are extremely common in soil. (T/F)

7. Which of the following organisms has a body consisting of a linear arrangement of similar segments?

8. All of the following animals have an amniotic egg except

9. Terrestrial animals have

d. All of the above are correct.

10. The two groups of animals that are homeotherms are the _____.

11. Which of the following animals is diploblastic?

13. Most marine animals have a free-swimming developmental stage called a _____.

d. All of the above are correct.

15. Nematodes have a body cavity known as a _____.

1. d 2. d 3. b 4. arthropods 5. foot 6. T 7. c 8. b 9. d 10. birds and mammals 11. a 12. b 13. larva 14. d 15. Pseudocoelom

Using Animals in Research

Animals have been used routinely as models for the development of medical techniques and strategies. They have also been used in the development of pharmaceuticals and other biomedical products, such as heart valves and artificial joints. The techniques necessary to perform heart, kidney, and other organ transplants were first refined using chimpanzees, rats, and calves. Antibiotics, hormones, and chemotherapeutic drugs have been tested for their effectiveness and for possible side effects using laboratory animals that are very sensitive and responsive to such agents. Biologists throughout the world have bred research animals that readily produce certain types of cancers that resemble the cancers found in humans. By using these animals instead of humans to screen potential drugs, the risk to humans is greatly reduced. The emerging field of biotechnology is producing techniques that enable researchers to manipulate the genetic makeup of organisms. Research animals are used to perfect these techniques and highlight possible problems.

Animal rights activists are very concerned about using animals for these purposes. They are concerned about research that seems to have little value in relation to the suffering these animals are forced to endure. Members of the American Liberation Front (ALF), an animal rights organization, vandalized a laboratory at Michigan State University where mink were used in research to assess the toxicity of certain chemicals. Members of this group poured acid on tables and in drawers containing data, smashed equipment, and set fires in the laboratory. This attack destroyed 32 years of research records, including data used for developing water-quality standards. In 1 year, 80 similar actions were carried out by groups advocating animal rights. What type of restrictions or controls should be put on such research? Where do you draw the line between “essential” and “nonessential” studies? Do you support the use of live animals in experiments that may alleviate human suffering?


Advanced Nervous Systems

Have you ever seen a magnolia bush with eyes, or a talking toadstool mushroom? Of all the organisms on earth, only mammals are sufficiently advanced to possess more-or-less acute senses of sight, sound, hearing, taste and touch (not to mention the echolation of dolphins and bats, or the ability of some fish and sharks to sense magnetic disturbances in the water using their "lateral lines."). These senses, of course, entail the existence of at least a rudimentary nervous system (as in insects and starfish), and, in the most advanced animals, fully developed brains--perhaps the one key feature that truly distinguishes animals from the rest of nature.



Komentari:

  1. Hroc

    preslatko)))

  2. Artemas

    It's a pity that I can't speak right now - I'm very busy. But I'll be free - I will definitely write what I think on this issue.

  3. Pepe

    Oni su u krivu. Moramo razgovarati. Piši mi na PM, priča se s tobom.



Napišite poruku