Волосы, чешуи, колючки, перья
Кожа большинства позвоночных животных покрыта защитным покровом. Даже, казалось бы, голая кожа амфибий имеет защитный слой слизи. Но в данном рассказе речь пойдет о твердых покровах кожи. Например, у человека этот покров представлен волосами.
Ископаемая летопись засвидетельствовала важный факт, что ещё одни из самых первых позвоночных животных имели на поверхности кожи чешуи.
Чешую, как вы хорошо знаете, имеют и рыбы. Особенно это хорошо знают хозяйки и рыбаки, которым приходится чистить рыбу. Чешуя защищает покровы рыбьего тела от различных повреждений и инфекций. Казалось бы, при выходе на сушу земноводные, или амфибии, должны были бы иметь хорошо защищенные покровы, но получилось совсем наоборот. Вы не найдете на теле лягушки ни одной чешуйки – кожа амфибий мягкая и влажная. Отсутствие защиты в виде чешуи и проницаемость кожи обоснованы тем, что лягушка дышит через кожу. Это не слишком удобно, ведь для газообмена кожа должна оставаться влажной, и амфибиям постоянно приходится находиться около воды.
Кожа рептилий (строение на срезе): 1 – живой слой эпидермиса; 2 – роговой слой эпидермиса; 3 – пигментные клетки эпидермиса; 4 – эпидермис; 5 – дерма; 6 – кожные окостенения
Так и жили бы наземные позвоночные около воды или вели бы полуводный образ жизни, если бы некоторые из них не «решили» посмотреть, а что же находится там, вдалеке от водоема? Может, там пищи больше и врагов меньше? Это стремление «уйти от водоема» реализовали пресмыкающиеся, или рептилии.
У них уже не было кожного дыхания, зато легочное дыхание стало более интенсивным. Поэтому кожа рептилий стала сухой, а покрывали её (как, впрочем, и до сих пор) роговые чешуи. Это приобретение позволило пресмыкающимся расселиться во все уголки плане-ты и даже занять воздушное пространство. Но и на этом эволюция покровов не закончилась.
Чтобы увеличить площадь машущей поверхности крыла, пресмыкающимся-воздухоплавателям пришлось воспользоваться кожной перепонкой, расположенной между передней лапой и туловищем.
Другие покорители воздуха пошли иным путем. У триасовой рептилии длинночешуйника некоторые чешуи сильно увеличились в размерах. За счет этого они могли использовать пучки этих чешуй для планирования. Но рептилии, летавшие похожим способом, были единичны.
Длинночешуйник (лонгисквама)
Тогда конструкторская мысль эволюции направилась иным путем. При помощи удлиненных и уплощенных чешуй вновь была увеличена площадь крыла летавших животных. Так появились пернатые – птицы. Причем надо отметить, что перья птиц выполняют не только функцию полета, они ещё и согревают животное. Не случайно первые перья, которые, вероятнее всего, выполняли функцию согревания тела, были «изобретены» не птицами. Перья имелись ещё у некоторых динозавров. У современных птиц лапы до сих пор покрыты «рептильными» чешуями, а не перьями.
Прикрепление пера (А) и волоса (Б): 1 – эпидермис; 2 – дерма; 3 – бородки пера; 4 – разорвавшийся чехлик; 5 – полость очина пера; 6 – фолликул; 7 – стержень волоса; 8 – сальная железа; 9 – волосяной фолликул; 10 – волосяная луковица
От пресмыкающихся произошла ещё одна группа позвоночных животных, у которых покровы стали развиваться совсем в ином направлении. Произошло это ещё раньше, чем появилось первое перо птиц или динозавров, в конце палеозойской эры. У пресмыкающихся – звероящеров помимо роговых чешуй стали появляться волосы, то есть шерсть. Именно эти животные стали прародителями млекопитающих, покрытых шерстью. Причем следует отметить, что шерсть – это не преобразованные роговые чешуи пресмыкающихся, как может показаться, а новая производная эпидермиса.
Так за миллионы лет кожные покровы позвоночных животных преобразовывались в самые различные варианты.
Откуда легкое
Только с появлением особых органов дыхания – легких – стал возможен выход позвоночных животных на сушу. Жабры, которые могли высохнуть на суше, были непригодны для дыхания вне воды. Хотя надо сказать, что некоторые сухопутные беспозвоночные все же умудряются дышать жабрами на суше. Например, ракообразные мокрицы. Но они оказались «заложниками» такого типа дыхания, обреченными жить только при очень большой влажности. Сухой воздух для жабр губителен. А вот насекомые и все остальные трахейнодышащие членистоногие способны дышать на суше и жить в самых засушливых условиях, даже в пустынях. Они дышат трахеями, которые находятся внутри тела животных. Именно за счет трахей членистоногие вышли на сушу раньше позвоночных животных примерно на 50–70 миллионов лет.
Из позвоночных первыми выбрались на сушу и смогли почти постоянно находиться вне воды земноводные. У них уже было легочное дыхание. Но впервые появились легкие, точнее, легкое, не у амфибий, а у рыб. Родоначальниками легочного дыхания среди позвоночных были рыбы: кистеперые и двоякодышащие. Первые могли не только дышать атмосферным воздухом, но и с помощью мясистых плавников вылезать на сушу.
Родоначальницей легких у позвоночных следует считать пищеварительную систему. Первое непарное легкое было выростом кишки. Его стенки были пронизаны густой сетью сосудов и, быть может, имели внутреннюю складчатую поверхность. Но только когда легкие окончательно отсоединились от кишки, а воздух в них стал поступать по особым каналам, отходящим от глотки, они стали настоящими легкими.
Легкие и плавательный пузырь у разных групп рыб и наземных позвоночных: I – типичный плавательный пузырь большинства рыб; II – плавательный пузырь костных видов ганоидов со складчатой поверхностью, способной выполнять дызательную функцию; III – пузырь рыбы эритринус, открывающийся сбоку (переходная стадия от легкого к типичному пузырю); IV – легкое двоякодышузей рыбы, переместившееся на спину; V – легкое многопера (первичный тип строения, предшествующий всем другим); VI – легкое наземных позвоночных (на стадии эмбриона); 1 – пищевод; 2 – легкое или плавательный пузырь
По происхождению к легким близок плавательный пузырь, который также изначально является выпячиванием кишки. Его основная функция – поддержание плавучести тела рыбы. Но, как и примитивное легкое, у некоторых рыб он может участвовать в дыхании.
Около 400 миллионов лет назад легочное дыхание и примитивные легкие были распространены не только у кистеперых и двоякодышащих рыб. Доказательство тому – современная примитивная лучеперая рыба, которая имеет легкие. Надо, конечно, отметить, что все имевшие и имеющие легкие рыбы обладают или обладали ещё и жабрами.
