В.А. Догель - Зоология беспозвоночных. Тип губки (spongia, или porifera)
 Скачать 15 Mb.
|
|
Часть членистоногих сохраняет первоначальный водный образ жизни кольчецов, сохраняет и органы водного дыхания, т. е. наружные кожные жабры. В связи с тем что жабры помещались у полихет на параподиях, они сохраняют то же положение и у низших представителей типа Arthro- 1 ч 430 poda с той разницей, что параподии расчленяются и превращаются в в настоящие ноги. Пальпы предковых форм, по-видимому, дают начало антеннулам членистоногих. Наиболее примитивные формы членистоногих мы находим среди представителей подтипов Branchiata и Trilobitomorpha. Обе эти группы обладают рядом исходных первичных признаков, и тем не менее они резко отличаются друг от друга. В первую очередь эти различия касаются строения конечностей: у ракообразных они сохранили древнюю двувет-вистость, а у трилобитов претерпели специализацию и стали одновет-вистыми. С другой стороны, у трилобитов отсутствует морфологическая дифференциация ножек (и на туловищных и на головных сегментах они имеют одинаковое строение). В то же время даже у многих примитивных раков морфологическая и функциональная специализация конечностей выражена достаточно отчетливо. Далеко зашел у трилобитов и процесс цефализации — все они обладают вполне обособленной цельной головой, тогда как у низших представителей подтипа Branchiata сохраняется расчленение головного отдела на протоцефалон и свободные челюстные сегменты. Все это, несомненно, говорит о том, что трилобиты и ракообразные — две самостоятельные филогенетические ветви, очень рано обособившиеся от каких-то общих предков. Branchiata — древняя группа членистоногих. Уже в кембрийских отложениях встречаются представители современных отрядов. У ракообразных четыре передних сегмента становятся головными, а их конечности соответственно дают антенны и три пары челюстей. Тем не менее цефализация у многих ракообразных остается еще на сравнительно низкой ступени — у отрядов Anostraca и Mystacocarida, а также у многих представителей подкл. Malacostraca имеется первичная голова — протоцефалоп. Подтип Tracheata составляет еще одну группу членистоногих, тесно связанную с подтипом Branchiata, с которыми они, несмотря па наземный образ жизни, имеют очень много общего. В самом деле, в обеих группах дифференциация головных конечностей в сущности одинакова. Трахейные, правда, не имеют усиков II — антенн, но они утратили их вторично. В составе головы сохранился еще сегмент антенн с принадлежащими ему ганглиями, т. с. тритоцеребрумом. У зародышей некоторых трахейных были найдены зачатки антенн, которые позднее исчезают. Ротовые органы жабродышащих и трахейных сходны, в обоих случаях это верхние челюсти (мандибулы) и две нары нижних челюстей (мак-силл). Все это — свидетельства общности происхождения подтипов Branchiata и Tracheata и в какой-то мере оправдывает объединение их в большую группу жвалоносных, или челюстных, членистоногих (Мап-dibulata). Вторая филогенетическая ветвь членистоногих берет начало от Trilobitomorpha. Последние просуществовали до конца палеозоя, оставив видоизмененных потомков — хелицеровых (Chelicerata); последние утратили усики-антеннулы; первая пара их головных ножек дифференцировалась в клешненосные хелицеры, вторая — в педипальпы, остальные две пары превратились в две передние пары ходных ног. Как и ходные ноги, дифференцировались также конечности двух передних сегментов туловища, которые у большинства хелицеровых слились с головой, образовав головогрудь. Остальные сегменты образовали передне- и заднебрю-шие, причем на первом конечности долгое время сохраняли дыхательную функцию, тогда как на втором — редуцировались. Таким образом, Chelicerata связаны с Polychaeta через трилобитов; низшие классы хелицеровых, подобно своим предкам, — водные животные с жаберным дыха- 431 нием, высший класс — паукообразные (кл. Arachnida)—приспособился к жизни на суше. Особенности специализации конечностей головных сегментов у трилобитообразных и хелицеровых позволяют их также объединять в большую группу Amandibulata — бесчелюстных членистоногих. Таким образом, среди членистоногих следует различать по крайней мере две большие очень рано обособившиеся филогенетические ветви: Mandibulata (Branchiata — Tracheata) и Amandibulata (Trilobitomor-pha,— Chelicerata). 1 Так как аннелидные предки типа Arthropoda обладали неопределенно большим числом гомономных сегментов, то естественно, что эта черта строения характерна и для наиболее примитивных членистоногих. Прослеживая эволюцию отдельных ветвей типа Arthropoda, мы видим ряд параллельно протекающих процессов. Одни из них суть характерные явления, сопровождающие всякую прогрессивную эволюцию: это дифференциация частей и олигомеризация органов, а также интеграция отделов тела и всего организма. Так, во всех ветвях членистоногих мы неизменно видим, как постепенно число сегментов уменьшается, т. е. происходит их олигомеризация. Параллельно с этим гетерономность сегментации возрастает, происходит дифференциация самих сегментов, конечностей и вначале метамерных внутренних органов. Другие изменения объясняются общностью происхождения — в ветвях, дивергирующих друг от друга, тем не менее переход к одинаковому образу жизни (например, наземному) приводит к сходным изменениям (появление трахей, развитие мальпигиевых сосудов и др.). Перейдем к рассмотрению филогенетических отношений внутри подтипов членистоногих. Branchiata. Среди ракообразных примитивные признаки сохраняются полнее всего у отряда жаброногих (Anostraca): туловище их гомономно расчленено. Антенны иннервируются от окологлоточных коннективов, нервная система имеет характер брюшной лестницы и мало концентрирована, сердце длинное, трубчатое. Короткие конечности двуветвисты, сохраняется первичная голова — протоцефалон. Наконец, число сегментов у жаброногих очень велико — до 31 (Branchipus и др.). Велико оно и в другом очень примитивном отряде листоногих раков (Phyllopoda), в частности в подотряде щитней (Notostraca) достигает 46; у раковинных листоногих раков (подотряд Conchostraca) в состав тела входит 36—14 сегментов; среди этих ракообразных есть формы, во многих отношениях приближающиеся к подотряду ветвистоусых (Cladocera), примитивные представители которых (Sida) имеют только 10 сегментов (считая и входящие в состав головы), у прочих же ветвистоусых число сегментов падает до 9, а у специализированного Polyphaemus — даже до 8. Примитивны и цефалокариды, сохранившие ряд признаков, характерных, по-видимому, для предков всех ракообразных. Другие линии эволюции ракообразных представляют подклассы ра-кушковых (Ostracoda) и максиллопод (Maxillopoda). Эти специализированные в разных направлениях группы, несомненно, тоже произошедшие от многосегментных предков (хотя точные филогенетические связи их неясны), обладают небольшим числом сегментов (Ostracoda — менее 10, Maxillopoda—14). Таким образом, у ракообразных мы видим в разных филогенетических ветвях независимую и параллельную олиго-меризацию сегментов. Несомненно, подкл. Malacostraca не находится в непосредственном родстве с другими подклассами, так как в некоторых отношениях они примитивнее остальных ракообразных (наличие у них брюшных ножек, 432 сохранение первичной головы — протоцефалона, свойственной лишь самым низшим группа^ раков, и т. п.). Поэтому надо считать, что подкласс Malacostraca берет начало независимо от других подклассов от общих для всех ракообразных примитивных и отдаленных предков. Среди высших раков наиболее примитивен отряд тонкопанцирных (Lepto-straca). Об этом можно судить по присутствию у взрослых раков двух пар целомодуктов — антеннальных и максиллярных желез, наличию седьмого сегмента брюшка и т. д., напротив, отряды Isopoda и Amphi-poda отличаются далеко зашедшей цефализацией, у них сложная голова, к которой присоединились 1—2 сегмента груди. Tracheata. Вопрос о филогенетических взаимоотношениях внутри класса Myriapoda в настоящее время не может считаться окончательно решенным. Одни исследователи рассматривают отдельные группы многоножек как самостоятельные, рано обособившиеся классы членистоногих. Другие считают, что для этого нет достаточных оснований и более правильно всех многоножек объединить. Наиболее примитивными из Myriapoda, по'-видимому, нужно считать губоногих (Chilopoda), о чем свидетельствует ряд признаков, и, в первую очередь, большое и непостоянное в пределах группы число сегментов (до 177) и гомономность, отчетливо выраженная у ряда низших форм. Вторичные изменения сильнее всего проявляются у двупарноногих, или кивсяков (Diplopoda), у которых произошло попарное слияние большинства туловищных сегментов. "" На происхождение насекомых имеются два взгляда. Одни ученые, точки зрения которых придерживаемся и мы, ведут генеалогию насекомых от многоножек. Другие, к которым принадлежат в особенности палеонтологи, производят насекомых непосредственно от трилобитов или от древнейших раков. Остановимся на второй точке зрения. Она основана прежде всего на том, что почти все самые древние из известных нам ископаемых насекомых, а именно каменноугольные, относятся к группам, похожим на современных поденок, веснянок и стрекоз, которые ведут земноводный образ жизни, но личинки их живут в воде. Отсюда делается вывод, что они представляют собой как бы переход от древних водных членистоногих к предкам современных насекомых. Трахейные жабры личинок упомянутых насекомых рассматриваются как видоизмененные конечности трилобитных предков. Не умаляя значения палеонтологической летописи, мы, однако, полагаем, что, судя по раннему обособлению почти всех других беспозвоночных, настоящих предков насекомых надо искать где-нибудь глубже каменноугольных слоев. Кроме того, все насекомые дышат трахеями; между тем трахеи возникают всегда в виде впячиваний покровов и притом у членистоногих, уже прочно перешедших к наземному образу жизни. Поэтому трахейные жабры поденок и веснянок могут расцениваться как вторично приобретенное приспособление к водному дыханию наземных животных, вторично перешедших к жизни в воде. Следовательно, и земноводный характер каменноугольных насекомых вторичен. Поэтому мы предпочитаем держаться первого взгляда на филогению насекомых. Насекомые ведут начало от каких-то многоножкообразных предков. Ни одну из современных групп многоножек нельзя признать предками насекомых, но совокупность признаков, имеющихся у разных представителей многоножек, поддерживает высказанную точку зрения. Большое количество сегментов тела, более гомономная сегментация, присутствие ходных ножек почти на всех сегментах тела — все эти признаки доказывают большую примитивность многоножек по сравнению с насекомыми. 433 Взаимоотношения отдельных групп в пределах самого класса насекомых не столь ясны. У представителей подкласса Entognatha сохраняется ряд примитивных черт организации — богатое расчленение тела (брюшко Protura обладает исходным для насекомых числом сегментов— 11), наличие рудиментарных или сильно видоизмененных конечностей на части брюшных сегментов, первичное отсутствие крыльев, развитие с анаморфозом. Однако наряду с этим у них в процессе эволюции появились и признаки далеко зашедшей специализации — образование ротовой капсулы, в которую погружаются ротовые части, возникновение колющих и сосущих ротовых аппаратов и т. п. Мы не склонны рассматривать скрыточелюстных в качестве самостоятельного класса и тем более как ряд самостоятельных классов, хотя подобная точка зрения и существует в современной зоологической литературе. Однако необходимо признать, что подкласс Entognatha довольно рано отделился от общего ствола насекомых и прошел свой длительный и самостоятельный путь эволюции. Сохранению же целого комплекса примитивных признаков, встречающегося у представителей этой группы, способствовало обитание в почве и скрытный образ жизни. Среди представителей подкласса Ectognatha, не утративших исходное первичное положение ротовых конечностей на поверхности головы, наиболее примитивными, несомненно, являются тизануры (отр. Thysa-nura), у которых некоторые исследователи обнаруживают ряд признаков, роднящих их с многоножками. Что касается олигомеризации у Tracheata, то она ярче всего проявляется в числе сегментов, конечностей, трахей и дыхалец. Многоножки обладают большей частью многочисленными сегментами, количество которых сильно варьирует в разных группах. Но для высшего класса Tracheata насекомых характерно заметное уменьшение количества сегментов. Лишь у протур 18 сегментов (считая 4 головных). У других< форм эта цифра сокращается до 17. Тело многих высших насекомых' состоит всего из 11 —12 сегментов. Trilobitomorpha — Chelicerata. Трилобиты — один из наиболее примитивных классов членистоногих. Самые древние трилобиты из кембрия отличаются расчлененным и гомономным туловищем, напротив, более поздние обнаруживают уменьшение числа туловищных сегментов и слияние задних сегментов в хвостовой щит. Максимального расцвета трилобиты достигли в нижнем силуре, число семейств дошло до 77 при большом количестве видов с очень разнообразной биологией. Начиная с верхнего силура идет постепенное вымирание трилобитов, и уже в пермский период они исчезают. Приблизительно в одно время с трилобитами развиваются и произошедшие от них древние водные формы подтипа Cheli-ccrata, а именно класса Gigantostraca, появляющиеся в кембрии и вымирающие в пермский период. Большой древностью отличается и другой класс хелицеровых — Xiphosura, дожившие с силура до наших дней. С того же времени становятся известны и паукообразные, а именно очень близкий к современным скорпионам, но живший в воде Palaeophonus. Однако сильного развития сухопутные хелицеровые достигли лишь в карбоне. Оба низших класса подтипа Chelicerata в отличие от многосегментных трилобитных предков имеют уменьшенное и стабилизированное число сегментов: класс Gigantostraca обладает 19 сегментами, а у класса Xiphosura часть задних сегментов выпадает совсем, часть входит в состав хвостового шипа (с. 403), так что у взрослых животных туловище состоит лишь из 13 сегментов. Антеннулы редуцируются. Класс паукообразных теснее всего связан с классом Gigantostraca. 434 У них одинаковое количество, а отчасти форма и функция конечностей головогруди, происхождение легких от жаброносных брюшных ножек и отсутствие у обеих групп антеннул и ряд других общих признаков. Силурийский скорпион — Palaeophonus настолько еще сходен с некоторыми Gigantostraca, что может рассматриваться как настоящая переходная форма. Среди паукообразных наиболее примитивные отношения сохраняются у богато расчлененных скорпионов и жгутоногих, а также может быть у сольпуг и некоторых низших клещей. По мере эволюции отдельных ветвей Arachnida наблюдается олигомеризация числа сегментов. Скорпионы имеют в составе тела 19 сегментов, жгутоногие и ложные скорпионы— 18, примитивные членистобрюхие пауки—17, сольпуги и сенокосцы— 16, большинство клещей—13, высшие пауки 12 и, наконец, некоторые специализированные клещи—10. Общим признаком хелице-ровых является отчетливо выраженная у них тенденция к рудиментации или полному исчезновению VII сегмента (с. 401). Параллельно происходит слияние сегментов и концентрация отделов тела. Гомологи брюшных конечностей, свойственные некоторым отрядам, — половые крышечки, гребневидные органы, легкие, паутинные бородавки — также подвергаются олигомеризации. Так, например, примитивные скорпионы имеют 4 пары легких, низшие пауки и жгутоногие — 2 пары, высшие пауки — 1 пару, у остальных Arachnida легкие совсем исчезают и полностью замещаются трахеями. Рассмотрим взаимоот'ношения трех сравнительно небольших групп: кл. Pantopoda, кл. Tardigrada и кл. Linguatulida и остальных представителей типа Arthropoda. Каждая из этих групп обладает рядом специфических особенностей, которые не позволяют безоговорочно относить их ни к одной из известных групп членистоногих. Морские пауки (кл. Pantopoda), по-видимому, ближе других стоят к хелицеровым. С последними они сближаются отсутствием усиков (антенн), наличием хелифор и пальп, которые очень похожи на хелицеры и педипальпы, далее — развитием ног на грудном отделе и редукцией их на брюшке. Хелифоры иннервируются, так же как хелицеры, от трито-церебрального отдела мозга. Некоторое сходство с паукообразными проявляется в общем виде, в форме головных конечностей и в наличии паутинных желез. Делались попытки сближать морских пауков с ракообразными на основании некоторого сходства между личинками, прото-нимфоном и науплиусом (с. 426) и общих черт метаморфоза. Однако в остальном морские пауки явно очень далеки и от хелицеровых, и от ракообразных, что особенно ярко проявляется в особенностях сегментации этих животных (с. 293, 402, 425). Некоторые исследователи считают, что морские пауки — это самостоятельная эволюционная веточка, берущая начало от каких-то древних предковых форм членистоногих. Еще более неясно систематическое положение тихоходок. Сделано много попыток сближения кл. Tardigrada с различными группами: коловратками, нематодами, низшими ракообразными и даже с регрессировавшими неотеническими формами личинок насекомых. Наличие 4 пар ходных ног и толкование стилетов как измененных хелицер заставляло некоторых зоологов считать тихоходок одним из отрядов паукообразных. В настоящее время правильнее всего считать тихоходок за самостоятельный примитивный класс, близкий к членистоногим, который, возможно, независимо от членистоногих ведет происхождение от многоше-тинковых червей. Конечности тихоходок еще не перешагнули через ступень сложности строения, свойственную параподиям полихет, коготки вполне похожи на некоторые формы щетинок; нервная система своею 435 гомономностью даже ближе стоит к аннелидам, чем к членистоногим. С другой стороны, полная кутикуляризация покровов и стенок передней и задней кишок, отсутствие ресничек, наличие линек, малышгиевы сосуды, если за таковые можно принять выросты задней части кишки, — признаки, свойственные членистоногим. Столь же затруднительно точное определение положения в системе кл. Linguatulida. Подавляющее большинство признаков как будто говорит в пользу отнесения их к типу Arthropoda, а именно к подтипу Che-licerata, но окончательное решение вопроса затруднено отсутствием выделительной, кровеносной и дыхательной систем. О принадлежности к членистоногим свидетельствует гистологическое строение: хитиновая кутикула, поперечнополосатые мышцы, отсутствие ресничек. Сближение с хелицеровыми членистоногими обосновывается некоторым сходством с частью клещей по форме тела и конечностей. Кроме того, некоторые клещи паразитируют в дыхательных органах позвоночных, и как раз в отряде клещей мы видим тенденцию к утрате дыхательной и кровеносной систем. Однако наличие нерасчлененных простых конечностей не позволяет относить кл. Linguatulida к настоящим членистоногим и сближает их с кл. Tardigrada. Все это заставляет считать перечисленные группы как дополнения к типу Arthropoda. |