Филогенез животных

Животные характеризуются гетеротрофностью, способностью к активному передвижению и к половому размножению. Первичные организмы, возникшие в архейскую эру (первая эра в развитии жизни на Земле), не были в полной мере животными, так как не сформировался половой процесс и организмы были одноклеточными.

Разделение органического мира на растительный и животный мир произошло с момента появления фотосинтеза.

На границе архейской и протерозойской (следующая за архейской) эр произошло два крупных ароморфоза — появился половой процесс и возникли многоклеточные организмы. Половой процесс является ароморфозом потому, что обеспечивает диплоидность клеток дочернего организма за счет получения хромосом от двух родителей, что делает возможным взаимодействие аллельных генов и накопление множественности возникающих за счет мутаций изменений, способствующих лучшему приспособлению организма к среде обитания. В отсутствие полового процесса обмена генетическим материалом родителей не происходит, организмы остаются гаплоидными (для гаплоидных организмов), они подвергаются сильным мутационным воздействиям. Каждая мутация в таких организмах проявляется уже в первом поколении и подвергается естественному отбору — полезные признаки закрепляются, а вредные — устраняются. Из-за этого множественные признаки не накапливаются, что препятствует процессам видообразования.

Диплоидность и возникновение генетического разнообразия эукариот привело к объединению клеток в колонии, т. е. возникли колониальные формы организмов. Внутри колоний началась специализация отдельных клеток к выполнению определенных функций. Это повысило жизненные возможности организмов. Разделение функций у клеток колониальных организмов животных привело к возникновению первичных тканей — эктодермы и энтодермы. Появляются многоклеточные организмы, у которых клетки соединены в единое целое, объединенное функциональными связями.

Дальнейшая дифференциация тканей привела к созданию сложных морфологически и функционально специализированных органов и систем органов. Организм, благодаря совершенствованию взаимодействия между клетками — сначала контактного, а затем опосредованного с помощью нервной и эндокринной систем, стал способен к существованию как единое целое со сложной взаимосвязью его систем и реагированием на окружающую среду.

И.И.Мечников выдвинул гипотезу «фагоцителлы» (по названию гетеротрофных жгутиковых колониальных форм, исходя из способа питания — фагоцитоза, который состоит в поглощении пищевого объекта за счет обволакивания или захвата). По этой гипотезе сначала появились фагоцителлы — многоклеточные колониальные организмы.

Из фагоцителл возникли многоклеточные организмы. Некоторые из них приспособились к сидячему образу жизни и дали начало типу Губки. Другие стали пассивно перемещаться с током воды и дали начало Медузам. Третьи приспособились к перемещению в среде за счет изменения положения тела в пространстве, дав начало Гидрам. Четвертые стали перемещаться с помощью ресничек и в дальнейшем превратились в Плоских червей и т. д.

Возникла билатеральная (двусторонняя) симметрия тела с его разделением на передний и задний концы и на спинную и брюшную стороны тела. Такое многообразие животных появилось к концу протерозойской эры.

Таким образом, если в начале протерозойской эры господствовали простейшие, населяющие водные просторы океана, то к концу этой эры появились губки, кишечнополостные, моллюски, иглокожие и древнейшие членистоногие, живущие в водной среде.

Настала палеозойская эра (кембрийский, ордовикский, силурийский, девонский, каменноугольный и пермский периоды). В этой эре, начавшейся с кембрийского периода (кембрия), произошло бурное развитие фауны (животного мира). Уже в кембрии существовали все основные типы животных, кроме хордовых {губки, кишечнополостные — кораллы, иглокожие, моллюски, из членистоногих — ракоскорпионы).

Кембрийский и ордовикский периоды характеризуются господством простейших, губок, червей, кишечнополостных, иглокожих и трилобитов (представители членистоногих).

В силурийском периоде, следующем за ордовикским, появляются и хордовые — бесчелюстные щитковые (рыбообразные организмы с внутренним хрящевым скелетом, а снаружи защищенные панцирем из костных пластинок и чешуек — передняя половина туловища). Тело бесчелюстных щитковых рыб расчленено на голову, туловище и хвост. Парных конечностей и челюстей у этих животных не было. В этом периоде господствуют головоногие моллюски, трилобиты, кораллы (кишечнополостные), ракоскорпионы; помимо бесчерепных панцирных рыб появляются паукообразные (скорпионы) и бескрылые насекомые.

В следующем, девонском, периоде палеозоя господствуют моллюски, трилобиты, скорпионы и бесчерепные панцирные рыбы. Это время формирования и расцвета класса Рыб, возникших из рыбообразных бесчелюстных щитковых, у которых из жаберных дуг развиваются подвижные челюсти — ротовой аппарат хватательного типа. Это значительный ароморфоз, положивший начало перестройке всего организма рыб (питание с активным захватом добычи, интенсивное развитие нервной системы).

Из кожной складки развились парные грудные и брюшные плавники, которые приобрели хрящевой или костный скелет — сформировались пояса конечностей. Рыбы девона разнообразны — это челюстноротые панцирные, затем хрящевые (акулы), двоякодышащие и кистеперые рыбы.

Двоякодышащие и кистеперые рыбы в воде дышали жабрами, а на воздухе — с помощью пузырей, связанных с пищеводом и снабженных системой кровеносных сосудов.

Климат сильно иссушался, значительно колебалась температура и это позволило двоякодышащим рыбам распространиться в пересыхающих и промерзающих водоемах с недостатком кислорода в воде. Кистеперые рыбы, имеющие сильные костные плавники с мышцами, позволявшими им ползать, смогли жить и на суше. Они стали предками первых земноводных — стегоцефалов.

Возможность появления животных на суше «подготовили» первые наземные растения — псилофиты, которые создали окислительную атмосферу Земли.

Следовательно, девонский период знаменовался выходом на сушу первичных земноводных — стегоцефалов. В этом периоде происходит массовое вымирание некоторых видов моллюсков, корненожек (простейшие)I и коралловых полипов.

Следующий период — карбон — характеризовался теплым и влажным климатом и бурным расцветом наземной растительности. В каменноугольных лесах жили разнообразные пауки, скорпионы, летали гигантские стрекозы — первые крылатые насекомые; процветали и земноводные — потомки стегоцефалов. Некоторые из них питались наземными животными, другие — растениями. Отдельные представители этих животных большую часть жизни проводили вне водной среды.

В морях широко распространились иглокожие, новые виды коралловых полипов, разнообразные виды рыб. В карбоне вымирают трилобиты, кистеперые и панцирные рыбы.

В пермском периоде, завершающем палеозой, началось сильное иссушение климата, что привело к упадку в развитии земноводных, так как им для оплодотворения требовалась водная среда, поэтому большинство групп земноводных вымирает, остаются лишь мелкие формы, дошедшие до наших дней.

Земноводных на суше сменили пресмыкающиеся, которым жизнь и размножение на суше обеспечивали ороговевшая кожа (резко уменьшилось испарение воды из тела), внутреннее оплодотворение, яйцо, в котором развивается зародыш, защищенный от высыхания плотной оболочкой и обеспеченный запасом питательных веществ, содержащихся в желтке.

Пермский период характеризуется появлением первых зверозубых пресмыкающихся (ящеров), травоядных ящеров. В морях господствуют акулы и морские беспозвоночные; окончательно вымирают трилобиты и стегоцефалы.

Наступает мезозойская эра (мезозой), начинающаяся триасовым периодом (триас), продолжающаяся юрским и завершающаяся меловым периодом. Эта эра является временем господства гигантских ящеров. Разнообразные идиоадаптации позволили этим пресмыкающимся занять все экологические ниши. Кроме наземных динозавров — травоядных (диплодока, бронтозавра, стегозавра), хищных (цератозавра), существовали и плавающие ихтиозавры, плезиозавры, а также и летающие ящеры — птеранодонты и птеродактили. Большинство ящеров вымерло к концу мезозоя. До наших дней дожили лишь их мелкие потомки — крокодилы, ящерицы, черепахи и змеи.

Триас характеризуется появлением костистых рыб, мелких яйцекладущих и сумчатых млекопитающих и огромного разнообразия рептилий. В это время господствуют травоядные и хищные пресмыкающиеся, достигающие гигантских размеров. В морях господствуют различные виды рыб и головоногих моллюсков. Вымирают древние низкоорганизованные рыбы. Возникшие в конце триаса млекопитающие в течение всего мезозоя занимали подчиненное положение, так как в условиях этой эры не могли конкурировать с рептилиями.

В следующем, юрском, периоде мезозоя появляются зубастые птицы типа археоптерикса. Их предками были лазающие по деревьям ящеры. С развитием перьев, их предки приобрели способность к полету.

Во время юры продолжают господствовать рептилии, появляются современные земноводные и пресмыкающиеся, достигают господства костистые рыбы, насекомые и головоногие моллюски. Древние хрящевые рыбы вымирают.

В наступившем последнем, меловом, периоде мезозоя в морях в больших количествах размножились корненожки с меловым скелетом, и раковины этих простейших образовали залежи мела. В этот период в морях большого расцвета достигли головоногие моллюски и костистые рыбы.

В конце мела появились настоящие теплокровные птицы с четырехкамерным сердцем, одной дутой аорты и очень интенсивным обменом веществ. Большинство гигантских рептилий вымирает, вымирают зубастые птицы. Начинается эра расцвета млекопитающих и настоящих птиц. В это же время вымирают аммониты (моллюски специфического строения).

В кайнозойской эре наступила эпоха господства млекопитающих, птиц и насекомых. Эта эра состоит из трех периодов — палеогена, неогена и антропогена (раньше их подразделяли на два периода — третичный и четвертичный).

Насекомые, эволюция которых связана с покрытосеменными, освоили различные среды обитания и стали господствующей группой беспозвоночных. Их расцвет обусловили хитиновый покров, наличие крыльев, трахейный аппарат дыхания, развитые нервная система и органы чувств. Многообразие форм в строении ротового аппарата насекомых позволило им приспособиться к питанию весьма разнообразной пищей.

Млекопитающие (особенно плацентарные) и птицы бурно развивались потому, что были обеспечены разнообразной пищей как растительного (зеленая масса, плоды и семена покрытосеменных и голосеменных растений), так и животного происхождения. Млекопитающие и птицы освоили все среды обитания, существующие на Земле.

Среди млекопитающих выделились насекомоядные, грызуны, копытные, ластоногие, китообразные, разнообразные отряды хищников.

В палеогене, начинающем кайнозой, появляются морские млекопитающие, копытные, насекомоядные звери, низшие обезьяны. Достигают господства птицы, некоторые группы млекопитающих, насекомых, червей, кишечнополостных. Вымирают древние млекопитающие, мезозойские пресмыкающиеся, белемниты (виды головоногих моллюсков). В середине палеогена появляются полуобезьяны и обезьяны Нового Света (Америка), а в конце периода — обезьяны Старого Света (Африка, Азия) и предки человекоподобных обезьян.

В неогене произошло похолодание. Наступление ледников привело к распространению холодолюбивых животных: мамонтов, шерстистого носорога, пещерных львов, медведей. Они были покрыты густой длинной шерстью и имели другие приспособления к перенесению холодов. Эти животные вымерли несколько тысяч лет назад. В этот период появляются человекообразные обезьяны, гигантские млекопитающие (мамонт и др.). Господствуют млекопитающие, птицы, рыбы, а из человекообразных обезьян — парапитеки, дриопитеки. Бурное развитие и господство характерны для насекомых. К концу неогена вымирают многие виды рептилий, головоногих моллюсков, сумчатых и яйцекладущих млекопитающих (последние группы млекопитающих сохранились только в Австралии).

Наступил антропоген кайнозоя, который продолжается и теперь. За время этого периода происходит окончательное формирование современной фауны. Появляется человек и достигает уровня современного развития. Теперь человек и его деятельность оказывают решающее воздействие на состояние Природы, поэтому данный период и называется «антропогеном». В этом периоде вымирают гигантские млекопитающие и формируется современная фауна.