Появление четырехкамерного сердца привело к чему

Ответ включает три названных выше элемента, но содержит негрубые биологические ошибки

Ответ включает два из названных выше элемента, но содержит негрубые биологические ошибки

Источник

Прогрессивные ароморфозы птиц: строение скелета, основные ароморфозы птиц и их характеристика

Что такое ароморфоз?

Ароморфоз — это изменение характерного для птиц строения, позволившее им перешагнуть на новый эволюционный уровень развития.

Прогрессивные ароморфозы птиц

Ароморфозы затрагивают все без исключения системы органов птиц — это позволяет им осваивать различные среды обитания, ранее для этого непригодные. В этом плане ароморфозы и идиоадаптация тесно связаны между собой.

Это, в том числе, привело к тому, что ни один живой организм кроме птиц не может передвигаться в воздухе, так как не приспособлен для этого.

Принято считать, что появление первых птиц связано с Юрским периодом мезозойской эры (ароморфозы мезозойской эры) — а это примерно 200 млн лет назад. Археоптерикс — переходная форма от пресмыкающихся к птицам: такие существа еще не могли летать, но могли планировать с ветки на ветку.

Строение скелета птиц

Отвечая на вопрос что такое ароморфозы, для начала стоит разобраться со строением скелета птиц.

Птицы как класс отличаются довольно сложным строением скелета. Он состоит из:

В свою очередь череп включает черепную коробку, глазницы, основу клюва (верхние и нижние челюсти).

Позвоночник состоит из 5 отделов:

Крестцовый и хвостовой отделы соединены неподвижно.

В отличие от них, грудная клетка птиц включает пять пар ребер, каждая из которых состоит из двух сочлененно подвижно частей. Снизу на грудине у птиц есть высокий гребень, называемый килем.

Основные ароморфозы птиц

Среди прочих выделяются основные ароморфозы птиц. Это:

Характеристика основных ароморфозов птиц и примеры ароморфозов

Перьевой покров

Перья — видоизмененная чешуя рептилий.

Тело птиц покрывают роговые наружные образования. Они состоят из полого стержня (нижняя часть — очин) и пушистого полотна, отростки которого прилегают один к одному с боковой стороны. Это так называемое опахало.

Есть несколько вариантов перьев:

Птицы неизбежно сталкиваются с линькой.

Линька — процесс смены птичьего оперения.

Благодаря линьке состав перьевого покрова регулярно обновляется, а это — гарантия постоянного и систематического выполнения его функций. Линька у птиц происходит по-разному: интенсивность и длительность этого процесса зависит от конкретного вида.

Разделение кругов кровообращения и 4 камеры сердца

У птиц есть полная межжелудочковая перегородка в сердце. Т. е, все желудочки полностью друг от друга изолированы. У птиц не происходит смешивание крови и формируется два круга кровообращения, которые происходят отдельно один от другого.

Все это приводит к более высокому и интенсивному уровню обмена веществ — так птицы приобрели теплокровность.

Гомойотермия — теплокровность птиц и других живых организмов, выражающаяся в поддержании постоянной температуры тела.

В этом, в частности, основное отличие ароморфозов птиц от ароморфозов земноводных и ароморфозов пресмыкающихся или насекомых.

Птицы легко осваивают среды обитания, в которых царят низкие температуры: их внутренняя температура тела не имеет зависимости от температуры окружающей среды. Она поддерживается самостоятельно на протяжении длительного периода времени.

Двойное дыхание и губчатые легкие

Легочные мешочки и воздухоносные полости, относящиеся к дыхательной системе птиц, позволяют осуществлять газообмен во время вдоха и во время выдоха. Это указывает не только на оригинальность дыхательного процесса, но и на его эффективность с точки зрения энергетических затрат.

Отметим, что дыхательная площадь легких у птиц больше ячеистых легких пресмыкающихся. Эффективный газообмен у птиц позволяет им экономить энергию.

Приведем примеры ароморфозов, которые не были упомянуты выше.

Превращение передних конечностей в крылья

Какие ароморфозы позволили птицам летать? Правильно: превращение передних конечностей в крылья. Благодаря им птицы освоили не только воздух, но и землю, и могут эффективно перемещаться в пространстве.

Высокий уровень развития ЦНС

Здесь важно учесть, что у птиц хорошо развились мозжечок и кора головного мозга. Мозжечок, в частности, отвечает за координацию движений и регуляцию положения тела в пространстве, в том числе — во время полета.

Все это позволяет говорить о том, что птицы — важное звено биогеоценоза. Они активно взаимодействуют с растениями, животными, принимают участие в круговороте веществ в природе. Птицы употребляют в пищу плоды и семена, тем самым распространяя их. Отдельные птицы участвуют в опылении растений. Многие птицы питаются насекомыми, уничтожая вредителей, а птицы-падальщики — настоящие санитары природы. Птицы, считающиеся хищными, могут влиять на численность популяции животных.

Источник

Расшифрован молекулярный механизм превращения трехкамерного сердца в четырехкамерное

Появление четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих было важнейшим эволюционным событием, благодаря которому эти животные смогли стать теплокровными. Детальное изучение развития сердца у эмбрионов ящерицы и черепахи и сравнение его с имеющимися данными по амфибиям, птицам и млекопитающим показало, что ключевую роль в превращении трехкамерного сердца в четырехкамерное сыграли изменения в работе регуляторного гена Tbx5, который функционирует в изначально едином зачатке желудочка. Если Tbx5 эспрессируется (работает) равномерно по всему зачатку, сердце получается трехкамерным, если только с левой стороны — четырехкамерным.

Выход позвоночных на сушу был связан с развитием легочного дыхания, что потребовало радикальной перестройки кровеносной системы. У дышащих жабрами рыб один круг кровообращения, а сердце, соответственно, двухкамерное (состоит из одного предсердия и одного желудочка). У наземных позвоночных — трех- или четырехкамерное сердце и два круга кровообращения. Один из них (малый) прогоняет кровь через легкие, где она насыщается кислородом; затем кровь возвращается к сердцу и попадает в левое предсердие. Большой круг направляет обогащенную кислородом (артериальную) кровь ко всем прочим органам, где она отдает кислород и по венам возвращается к сердцу, попадая в правое предсердие.

У животных с трехкамерным сердцем кровь из обоих предсердий попадает в единый желудочек, откуда она затем направляется и к легким, и ко всем прочим органам. При этом артериальная кровь в той или иной степени смешивается с венозной. У животных с четырехкамерным сердцем в ходе эмбрионального развития изначально единый желудочек подразделяется перегородкой на левую и правую половины. В результате два круга кровообращения оказываются полностью разделены: венозная кровь попадает только в правый желудочек и идет оттуда к легким, артериальная — только в левый желудочек и идет оттуда ко всем прочим органам.

Формирование четырехкамерного сердца и полное разделение кругов кровообращения было необходимой предпосылкой развития теплокровности у млекопитающих и птиц. Ткани теплокровных животных потребляют очень много кислорода, поэтому им необходима «чистая» артериальная кровь, максимально насыщенная кислородом, а не смешанная артериально-венозная, которой довольствуются холоднокровные позвоночные с трехкамерным сердцем (см.: Филогенез кровеносной системы хордовых).

Трехкамерное сердце характерно для амфибий и большинства рептилий, хотя у последних намечается частичное разделение желудочка на две части (развивается неполная внутрижелудочковая перегородка). Настоящее четырехкамерное сердце развилось независимо в трех эволюционных линиях: у крокодилов, птиц и млекопитающих. Это считается одним из ярких примеров конвергентной (или параллельной) эволюции (см.: Ароморфозы и параллельная эволюция; Параллелизмы и гомологическая изменчивость).

Большая группа исследователей из США, Канады и Японии, опубликовавшая свои результаты в последнем номере журнала Nature, задалась целью выяснить молекулярно-генетические основы этого важнейшего ароморфоза.

Авторы детально изучили развитие сердца у эмбрионов двух рептилий — красноухой черепахи Trachemys scripta и ящерицы анолиса (Anolis carolinensis). Рептилии (кроме крокодилов) представляют особый интерес для решения поставленной задачи, поскольку строение их сердца по многим признакам — промежуточное между типичным трехкамерным (таким, как у амфибий) и настоящим четырехкамерным, как у крокодилов, птиц и зверей. Между тем, по утверждению авторов статьи, вот уже 100 лет никто всерьез не изучал эмбриональное развитие сердца рептилий.

Исследования, выполненные на других позвоночных, до сих пор не дали однозначного ответа на вопрос о том, какие генетические изменения обусловили формирование четырехкамерного сердца в ходе эволюции. Было, однако, замечено, что регуляторный ген Tbx5, кодирующий белок — регулятор транскрипции (см. транскрипционные факторы), по-разному работает (экспрессируется) в развивающемся сердце у амфибий и теплокровных. У первых он равномерно экспрессируется по всему будущему желудочку, у вторых его экспрессия максимальна в левой части зачатка, из которой в дальнейшем формируется левый желудочек, и минимальна справа. Обнаружилось также, что уменьшение активности Tbx5 ведет к дефектам в развитии перегородки между желудочками. Эти факты позволили авторам предположить, что изменения в активности гена Tbx5 могли сыграть какую-то роль в эволюции четырехкамерного сердца.

В ходе развития сердца ящерицы в желудочке развивается мышечный валик, частично отделяющий выходное отверстие желудочка от его основной полости. Этот валик некоторыми авторами трактовался как структура, гомологичная межжелудочной перегородке позвоночных с четырехкамерным сердцем. Авторы обсуждаемой статьи на основе изучения роста валика и его тонкой структуры отвергают эту трактовку. Они обращают внимание на то, что такой же валик ненадолго появляется и в ходе развития сердца куриного эмбриона — наряду с настоящей перегородкой.

Полученные авторами данные свидетельствуют о том, что у ящерицы никаких структур, гомологичных настоящей межжелудочной перегородке, по-видимому, не формируется. У черепахи, напротив, формируется неполная перегородка (наряду с менее развитым мышечным валиком). Формирование этой перегородки у черепахи начинается намного позже, чем у цыпленка. Тем не менее получается, что у ящерицы сердце более «примитивное», чем у черепахи. Сердце черепахи занимает промежуточное положение между типичным трехкамерным (таким как у амфибий и ящериц) и четырехкамерным, таким как у крокодилов и теплокровных. Это противоречит общепринятым представлениям об эволюции и классификации рептилий. На основе анатомических признаков черепах традиционно считали самой примитивной (базальной) группой среди современных рептилий. Однако сравнительный анализ ДНК, проведенный рядом исследователей, раз за разом упрямо указывал на близость черепах к архозаврам (группе, включающей крокодилов, динозавров и птиц) и на более базальное положение чешуйчатых (ящериц и змей). Строение сердца подтверждает эту новую эволюционную схему (см. рисунок).

Авторы изучили экспрессию нескольких регуляторных генов в развивающемся сердце черепахи и ящерицы, в том числе гена Tbx5. У птиц и млекопитающих уже на очень ранних стадиях эмбриогенеза в зачатке желудочков образуется резкий градиент экспрессии этого гена (экспрессия быстро убывает слева направо). Оказалось, что у ящерицы и черепахи на ранних стадиях ген Tbx5 экспрессируется так же, как у лягушки, то есть равномерно по всему будущему желудочку. У ящерицы такая ситуация сохраняется до конца эмбриогенеза, а у черепахи на поздних стадиях формируется градиент экспрессии — по существу, такой же, как у цыпленка, только выраженный слабее. Иными словами, в правой части желудочка активность гена постепенно снижается, а в левой остается высокой. Таким образом, по характеру экспрессии гена Tbx5 черепаха тоже занимает промежуточное положение между ящерицей и курицей.

Известно, что белок, кодируемый геном Tbx5, является регуляторным — он регулирует активность многих других генов. На основе полученных данных естественно было предположить, что развитие желудочков и закладка межжелудочковой перегородки идут под управлением гена Tbx5. Ранее уже было показано, что уменьшение активности Tbx5 у мышиных эмбрионов ведет к дефектам в развитии желудочков. Этого, однако, было недостаточно, чтобы считать доказанной «руководящую» роль Tbx5 в формировании четырехкамерного сердца.

Для получения более веских доказательств авторы использовали несколько линий генетически модифицированных мышей, у которых в ходе эмбрионального развития ген Tbx5 можно было отключать в той или иной части сердечного зачатка по желанию экспериментатора.

Оказалось, что если выключить ген во всем зачатке желудочков, то зачаток даже не начинает подразделяться на две половинки: из него развивается единый желудочек без всяких следов межжелудочной перегородки. Характерные морфологические признаки, по которым можно отличить правый желудочек от левого независимо от наличия перегородки, тоже не формируются. Иными словами, получаются мышиные зародыши с трехкамерным сердцем! Такие зародыши погибают на 12-й день эмбрионального развития.

Следующий эксперимент состоял в том, что ген Tbx5 отключили только в правой части зачатка желудочков. Тем самым градиент концентрации регуляторного белка, кодируемого этим геном, был резко смещен влево. В принципе, можно было ожидать, что в такой ситуации межжелудочная перегородка начнет формироваться левее, чем положено. Но этого не произошло: перегородка не начала формироваться вовсе, зато наметилось подразделение зачатка на левую и правую части по другим морфологическим признакам. Это значит, что градиент экспрессии Tbx5 — не единственный фактор, управляющий развитием четырехкамерного сердца.

В другом эксперименте авторам удалось добиться, чтобы ген Tbx5 равномерно экспрессировался во всем зачатке желудочков мышиного эмбриона — примерно так же, как у лягушки или ящерицы. Это опять-таки привело к развитию мышиных эмбрионов с трехкамерным сердцем.

Полученные результаты показывают, что изменения в работе регуляторного гена Tbx5 действительно могли сыграть важную роль в эволюции четырехкамерного сердца, причем эти изменения произошли параллельно и независимо у млекопитающих и архозавров (крокодилов и птиц). Таким образом, исследование еще раз подтвердило, что в эволюции животных ключевую роль играют изменения в активности генов — регуляторов индивидуального развития.

Конечно, было бы еще интереснее сконструировать таких генно-модифицированных ящериц или черепах, у которых Tbx5 экспрессировался бы как у мышей и кур, то есть в левой части желудочка сильно, а в правой — слабо, и посмотреть, не станет ли у них от этого сердце больше похожим на четырехкамерное. Но это пока технически неосуществимо: генная инженерия рептилий еще не продвинулась так далеко.

Источник

Появление четырехкамерного сердца привело к чему

Млекопитающие — класс позвоночных животных, основными отличительными особенностями которых являются живорождение и вскармливание детёнышей молоком.

Вспомним характерные признаки млекопитающих:

— Наличие волосяного покрова (шерсти), потовых и сальных желёз

— Наличие трёх слуховых косточек среднего уха, наружного ушного прохода и ушной раковины

— Семь позвонков в шейном отделе позвоночника

— Альвеолярное строение лёгких

— Дифференцированные зубы, сидящие в ячейках челюстей.

Класс Млекопитающие — процветающая группа позвоночных животных. Объясните, какие ароморфозы позволили им достичь биологического прогресса. Укажите не менее четырёх признаков.

1) четырёхкамерное сердце и полное разделение артериальной и венозной крови;

2) наличие волосяного покрова;

3) высокая и постоянная температура тела, механизмы терморегуляции;

4) живорождение и выкармливание потомства молоком;

5) высокий уровень организации центральной нервной системы, сложные формы поведения (развитая кора головного мозга)

Максимально эффективно снабжаются кислородом ткани и органы

Максимально эффективно снабжаются кислородом ткани и органы млекопитающих. Благодаря наличию у млекопитающих четырехкамерного сердца все органы и ткани их тела снабжаются артериальной кровью, богатой кислородом.

Назовите путь эволюции, изображенный на рисунке цифрой 1. К чему приводит данный путь эволюции, приведите не менее трех его примеров, характерные для класса Млекопитающие.

1) На рисунке цифрой 1 обозначена схема ароморфоза (арогенеза).

2) Ароморфоз — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов. (или, Ароморфоз — это расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности).

3) Пример ароморфоза у млекопитающих:

— возникновение и развитие шёрстного покрова;

— живорождение и забота о потомстве;

— развитие коры головного мозга;

Другие варианты ароморфозов Млекопитающих:

— появление четырёхкамерного сердца и двух кругов кровообращения (что способствовало полному разделению артериальной и венозной крови и развитию теплокровности);

— появление млечных желёз;

— наличие кожных желёз: сальных, потовых, млечных

1.Забота о потомстве есть и у осьминогов.

2. 4-х камерное сердце, 2 круга крообщ. есть и у птиц

3. У птиц тоже есть железа (копчиковая)

забота о потомстве есть у многих организмов: прямая и косвенная, тем не менее для Млекопитающих это тоже ароморфоз.

То же самое и про кожу: Ароморфоз птиц — Перьевой покров; Ароморфоз Млекопитающих — шерстяной покров и кожа с 4 типами желёз.

Какие основные ароморфозы способствовали появлению на Земле птиц?

Назовите не менее трёх ароморфозов и объясните их.

1) Прогрессивное развитие коры мозга и мозжечка обусловило более сложное поведение птиц

2) Появление четырёхкамерного сердца с полным разделением артериального и венозного кровотока привело к теплокровности и интенсивному обмену веществ, а также повсеместному расселению на Земле.

3) Формирование густо пронизанных капиллярами лёгких и наличие воздушных мешков позволило осуществлять вентиляцию при вдохе и выдохе (двойное дыхание), что является приспособлением к полёту

Вообще-то у птиц коры практически нет, у них высшие функции выполняют базальные ганглии (подкорковые центры), а кора неразвита

У птиц, так же как и у млекопитающих, передний мозг состоит из двух основных типов структур: коры и расположенной ниже области, называемой стриатумом. Эти две структуры унаследованы ими от рептилий. Однако развитие коры и стриатума у представителей указанных двух классов шло совершенно разными путями.

У млекопитающих доминирующей становится кора, которая, разрастаясь, постепенно покрывает стриатум, пока, как, например, у человека, нервные клетки стриатума не оказываются глубоко погруженными во внутреннюю часть переднего мозга между входящими в него нервными волокнами.

Эволюция переднего мозга птиц шла по пути развития стриатума, кора же представляет собой тонкий слой, покрывающий верхнюю и боковые части переднего мозга. Стриатум выполняет у птиц большинство тех же функций, что и гораздо большая по размерам кора млекопитающих.

просят «не менее трех». можно дополнять.

По каким признакам крокодилов и водных черепах относят к классу пресмыкающихся? Укажите не менее четырех признаков.

1. у этих животных кожа сухая, покрыта роговыми или костными пластинками;

2. они дышат только кислородом воздуха с помощью ячеистых легких;

3. у водных черепах сердце трёхкамерное с неполной перегородкой в желудочке (у крокодилов сердце четырехкамерное), по большому кругу течет смешанная кровь;

4. оплодотворение внутреннее, откладывают на суше яйца с большим запасом питательных веществ и плотными яйцевыми оболочками

Назовите отличительные признаки пресмыкающихся от птиц? Выберите три верных ответа из шести и запишите цифры, под которыми они указаны.

1) смешанность крови

2) непостоянная температура тела

3) сухой роговой покров

4) медленный обмен веществ

5) внутреннее оплодотворение

6) два круга кровообращения

У птиц кости полые, у рептилий нет.

У птиц есть цевка (сросшиеся кости) у рептилий нет.

У птиц нет зубов, а челюсти покрыты роговым чехлом, образующим клюв, у рептилий нет.

У птиц есть киль у рептилий нет.

Кроме того у птиц в отличие не только от рептилий, но и от всех позвоночных практически все позвонки срослись ключицы срослись вместе и образуют вилочку.

У птиц передние конечности преобразовались в крылья.

У птиц хороше развиты грудные мышцы а мускулатура конечностей находится главным образом на теле, соединяясь с конечностями длинными сухожильями, у рептилий нет.

У птиц кожа покрыта перьями, у современных рептилий нет (хотя у некоторых динозавров были перья).

У птиц есть голосовые связки у рептилий нет, поэтому птицы могут издавать очень разнообразные звуки, а рептилии только шипеть и рычать.

У птиц двойное дыхание и есть воздушные мешки, у рептилий нет.

У птиц сердце четырехкамерное и они теплокровны, у а рептилий, за исключением крокодилов трехкамерное и они холоднокровны.

У птиц гораздо лучше развита нервная система и поведение гораздо сложнее чем у рептилий.

Сходство пресмыкающихся и птиц: роговые образования на поверхности кожи; сухая кожа, почти лишённая желёз; схожесть строения скелета; два круга кровообращения; органы слуха представлены внутренним и средним ухом; наличие клоаки; внутреннее оплодотворение; размножение яйцами и сходство в строении яйца; сходство эмбрионального развития.

Отличительные признаки пресмыкающихся: смешанность крови, непостоянная температура тела, медленный обмен веществ.

Источник

Задание EB12119

Установите соответствие между эволюционными изменениями и главными направлениями эволюционного процесса.

A) возникновение семени у растений

Б) возникновение четырёхкамерного сердца хордовых

B) выживаемость бактерий в вечной мерзлоте

Г) утрата пищеварительной системы у цепней

Д) приспособленность растений к опылению ветром

Е) появление копыт у лошадей

3) общая дегенерация

Запишите в ответ цифры, расположив их в порядке, соответствующем буквам:

Решение

Ароморфоз — прогрессивное эволюционное изменение строения, приводящее к общему повышению уровня организации организмов. Ароморфоз — это расширение жизненных условий, связанное с усложнением организации и повышением жизнедеятельности.

Идиоадаптация, одно из главных направлений эволюции, при котором возникают частные изменения строения и функций органов при сохранении в целом уровня организации предковых форм.

Дегенерация — процесс резкого упрощения организации, связанного с исчезновением органов и функций, а также целых систем органов.

Возникновение семени у растений — ароморфоз. 1)

Возникновение четырехкамерного сердца у хордовых — ароморфоз. 1)

Выживаемость бактерий в вечной мерзлоте — идиоадаптация. 2)

Утрата пищеварительной системы у цепней — дегенерация. 3)

Приспособление к ветроопылению — идиоадаптация. 2)

Появление копыт у лошадей — идиоадаптация. 2)

Источник

• ← Появление чего то нового
• Появлению кочевого скотоводства способствовало что →