Самостоятельная работа в лаборатории

Вид деятельности	Система действий
I. Изучить развитие передней конечности позвоночных животных	1. По таблице разобрать строение передних конечностей позвоночных: рыб, амфибий, рептилий, птиц, млекопитающих (летучая мышь, кит, крот, рука человека). 2. Отметить сходство их строения, подтверждающие общность происхождения (гомологичность) этих органов у всех классов позвоночных. 3. Обратить внимание на различия в строении передней конечности млекопитающих, которые формируют представления об образе жизни и среде обитания этих представителей. 4. Зарисовать в альбом схемы строения скелета передних конечностей позвоночных. 5. На рисунках отметить: 1 - плечевая кость; 2 – лучевая кость; 3 – локтевая кость; 4 – кости запястья; 5 – кости пясти; 6 – фаланги пальцев. Гомологичные части выделить одинаковым цветом.
II. Изучить развитие кожных покровов	1. Используя таблицы, сравнить строение кожных покровов современных животных типа Хордовых и представителей позвоночных: а) кожные покровы ланцетника. Здесь обратить внимание на однослойный эпителий и студенистую ткань кориума с вкрапленными железистами клетками; б) схема закладки чешуй костистых рыб. Отметить у костистых рыб многослойный эпидермис, слизистые железы. Кориум развит хорошо. Соединительнотканные волокна представлены горизонтальными и вертикальными пучками. Кожные чешуйки не прободают эпидермис и находятся в кориуме; в) строение кожи лягушки. Эпидермис многослойный, хорошо развита собственно кожа. Чешуя отсутствует. Отметить различную форму клеток эпидермиса и наличие в нем большого количества слизистых желез. Найти протоки желез. Обратить внимание, что у земноводных волокна кориума располагаются относительно упорядоченно. На границе кориума и эпидермиса найти пигментные клетки; г) изучить кожные покровы ящерицы. Обратить внимание на появление роговых чешуек и отсутствие слизистых желез. Найти роговые придатки (наружный слой), сосочки кориума, слой собственно кожи; д) строение кожи млекопитающих. Найти и внимательно изучить основные отличия в строении кожных покровов млекопитающих. Проследить изменение формы клеток и степень ороговения, начиная от мальпигиева слоя к поверхности кожи. В собственно коже располагаются разнообразные придатки (потовые и сальные железы, волосы), Изучить особенности их строения. 2. Зарисовать схемы в альбоме. Отметить: 1 – эпидермис, 2 – собственно кожа, 3 – слизистые железы, 4 – пигментные клетки, 5 – костные чешуйки, 6 – роговые чешуйки, 7 – потовые железы, 9 – волос, 10 – луковица волоса, 11 – волосяной сосочек.

Контрольные вопросы:

1. Что общего в строении кожных покровов у животных, относящихся к типу Хордовые?

2. В чем заключаются прогрессивные тенденции в эволюции кожных покровов позвоночных?

3. Какие типы филэмбриогенезов проявляются в филогенезе придатков кожи позвоночных?

4. Приведите примеры гомологий кожных покровов человека и животных.

5.Приведите примеры, иллюстрирующие рудиментарные и атавистичские структуры кожного покрова человека.

Задание на дом: Филогенез скелета в типе Хордовые. Онтофилогенетические предпосылки формирования врожденных пороков развития у человека. Учебник биологии под ред. В.Н. Ярыгина, М.: 2006, т.2.

ЗАНЯТИЕ. Филогенез пищеварительной и дыхательной систем Хордовых. Закономерности эволюционных преобразований кровеносной системы Хордовых.

Онтофилогенетические предпосылки формирования врожденных пороков развития органов пищеварения и дыхания у человека.

Цель:

1. Изучить филогенез пищеварительной и дыхательной систем хордовых.

2. Научиться использовать полученные знания для понимания развития изучаемых систем в онтогенезе человека.

3. Научиться определять онто- и филогенетические предпосылки возникновения у человека пороков развития соответствующих систем.

Особенности направлений прогрессивной эволюции пищеварительной и дыхательной систем в типе Хордовые.

Особенностью хордовых является филогенетическая, онтогенетическая и анатомическая связь пищеварительной и дыхательной систем.

Филогенетическая связь определяется тем, что дыхательная система хордовых развивается на основе пищеварительной и на начальных этапах эволюции обе системы связаны совместным функционированием. У ланцетника нет специализированных органов дыхания, и газообмен осуществляется в стенках жаберных щелей, пронизывающих глотку. Далее в эволюции парный плавательный пузырь кистеперых рыб и легкие наземных животных также обязаны происхождением глотке.

Анатомическая связь заключается в объединении у позвоночных сводным и водно-наземным образом жизни пищеварительной и дыхательной систем общей полостью рта и глотки. Обособление ротовой и носовой полостей начинается с пресмыкающихся, полностью освоивших (в отличие от земноводных) сушу и перешедших исключительно легочному дыханию.

Онтогенетическая связь обеих систем заключается в их развитии из общего энтодермального зачатка.

Прогрессивные направления эволюции пищеварительной системы: появление подвижных губ и языка, слюнных желез; разделение ротовой и носовой полостей за счет появления вторичного твердого неба (рис.2 ); замена гомодонтной зубной системы на гетеродонтную; удлинение кишечника и его дифференциация на отделы; компактизация и усложнение строения печени и поджелудочной железы, дифференцировка клоаки.

Эволюционные изменения основаны на смене способов питания и захвата добычи; направлены на максимальную механическую и ферментативную обработку пищи и более полное всасывание.

Рис. 2. Формирование вторичного твердого неба у человека.

1 –глотка, 2 – легочная почка, 3 – трахеопищеводная перегородка, 4 – почки бронхов, 5 – пищевод, 6 – трахея, 7 – правый главный бронх, 8 – левый главный бронх. А-В – 4 недель, Г – 5 недель, Д – 8 недель эмбриогенеза.

Рис. 3. Развитие бронхов и легких у человека

1 – глотка, 2 – легочная почка, 3 – трахеопищеводная перегородка, 4 – почки бронхов, 5 – пищевод, 6 – трахея, 7 – правый главный бронх, 8 – левый главный бронх. А-В – 4 недель, г – 5 недель, Д – 8 недель эмбриогенеза.

Прогрессивные направления филогенеза дыхательной системы: появление специализированных органов дыхания; замена жабр на легкие при выходе из водной среды в наземно-воздушную; увеличение дыхательной поверхности легких; удлинение и дифференцировка дыхательных путей (рис.3).

В филогенезе позвоночных наблюдается замена жаберного дыхания кожно-легочным (амфибии), а затем – легочным (рептилии, млекопитающие). Вследствие усиления конечностей, удлинения ребер, появления межреберных мышц и диафрагмы легочное дыхание развивается прогрессивно, становится более экономичным, механизм заглатывания воздуха (амфибии) заменяется работой межреберных мышц при формировании грудной клетки (рептилии) и затем ведущая роль при осуществлении вдоха-выдоха переходит к диафрагме (млекопитающие).

Заполните таблицу 6 (за исключением столбца «Принципы…»).

Используйте при этом макропрепараты вскрытых животных, материал учебник.

Таблица 6. Филогенез пищеварительной и дыхательной систем хордовых.

	Рыбы	Амфибии	Рептилии	Млекопитающие	Принципы (способы) морфо-функц. преобразований органов
1.Губы (какие)
2.Зубная система
3. Язык, строение
4.Слюнные железы (какие, функции секрета)
5. Ноздри (сообщение с ротовой полостью)
6. Твердое небо
7. Трахея, бронхи
8. Легкие (строение, S поверхности)
9. Грудная клетка (наличие)
10. Диафрагма (строение)
11. Печень, поджелудочная железа (наличие, локализация)
12.Кишечник (дифференцировка на отделы)
13. Анальная область (дифференцировка)

Закономерности филогенетических преобразований пищеварительной и дыхательной систем хордовых.

Основные принципы прогрессивных изменений в филогенезе любой системы: дифференциация, мультифункциональность и интеграция.

Например, первоначально недифференцированная кишечная трубка ланцетника являлась мультифункциональной структурой, т.к. осуществляла функции переваривания, продвижения и всасывания пищи. В дальнейшем наблюдалась дифференциация кишечника сначала на 2 отдела: тонкий и толстый (рыбы), позднее каждый отдел претерпевал дальнейшую дифференцировку и выполнял свою специфическую функцию. Кроме того, отдельные органы пищеварительной системы стали проявлять и внутрисекреторную активность. При этом возрастали зависимость и соподчинение частей желудочно-кишечного тракта. Появляется собственная автономная система регуляции их деятельности, усиливается нейрогуморальный контроль системы со стороны организма в целом, т.е., происходит процесс интеграции.

Преобразования структуры и функции отделов пищеварительной системы очень разнообразны. Остановимся на некоторых из них:

- Принцип, способствующий адаптации – гетеробатмия - эволюционное преобразование, при котором водной группе организмов обнаруживается разный уровень эволюционной продвинутости и специализации разных частей одного и того же органа или разных органов одной системы. Например, у растительноядных млекопитающих: грызунов и копытных, - несмотря на сходство в пище, есть отличия в строении зубов, физиологии слюнных желез и наблюдается разная степень специализации желудка и отделов кишечника.

- Принцип олигомеризации – уменьшение количества зубов у человека по сравнению с другими представителями отряда Приматы.

- Принцип полимеризации структур – укрупнение слюнных желез у млекопитающих за счет увеличения количества структурных единиц.

- Наблюдается также расширение и активация функций: секрет слюнных желез амфибий – слизь, предназначенная для смачивания заглатываемой пищи, а у пресмыкающихся начинают синтезироваться пищеварительные ферменты; смена функций – у ядовитых змей одна из верхних слюнных желез специализируется на синтезе яда (её проток входит в полость ядовитого зуба). К расширению функций можно отнести также участие слюнных желез некоторых позвоночных в выполнении эндокринной функции (подчелюстные железы змей и грызунов выделяют гормон роста, который оказывает влияние на открытие век, прорезывание зубов и т.д.).

Примеры принципов, реализующихся в ходе филогенеза дыхательной системы: активация и интенсификация функции легких за счет увеличения числа альвеол вместе с их гистологическими изменениями, полимеризация бронхов млекопитающих; гетеропия легких у пресмыкающихся (по сравнению с земноводными) и др.