Все животные, как простейшие, так и многоклеточные, имеют покровы тела, которые предохраняют организм от проникновения в него инородных тел и веществ, других организмов, излишков влаги, а также от механических повреждений. Защитная функция покровов проявляется и в регулировании температуры тела, и в предохранении его от потери воды. У многоклеточных животных покровы тела участвуют также в обмене веществ.
Одноклеточные организмы, имеющие постоянную форму тела, снаружи покрыты прочной оболочкой.
У многоклеточных организмов внешние покровы тела усложняются и представляют собой слой удлинённых клеток. Такие покровы называют плоским эпителием.
Червей относят к трёхслойным многоклеточным животным, потому что их ткани и органы формируются из трёх слоёв зародыша. Между эктодермой и энтодермой у них формируется третий зародышевый слой — мезодерма.
Покровы тела и кожная мускулатура червей образуют кожно-мускульный мешок, а в нём находятся мягкие ткани и внутренние органы.
Покровы тела у свободноживущих плоских червей, например ресничных червей, представлены плоским эпителием с мерцательными ресничками, принимающими участие в движении. Плоский эпителий большинства ленточных, круглых и кольчатых червей не имеет ресничек.
Тело круглых червей покрыто плотной оболочкой — кутикулой.
Раковина моллюсков образовалась в результате накопления извести в поверхностных слоях кутикулы. Стенка раковины состоит из трёх слоёв: наружный — роговой, средний — фарфоровый, внутренний — перламутровый.
Раковину моллюсков образует мантия. Мантия — кожная складка, покрывающая туловище моллюска.
У более сложных беспозвоночных животных, например членистоногих, покровная ткань выделяет на своей поверхности хитинизированную многослойную кутикулу — плотное неклеточное образование, выполняющее защитную и опорную функции.
Панцирь ракообразных образовался в результате пропитывания кутикулы известью.
Хитиновый покров нерастяжим, поэтому, когда членистоногие растут, плотные покровы мешают увеличению размеров их тела. Поэтому рост членистоногих сопровождается линькой. Получается, что членистоногие растут не всегда, а периодически, после линек. Такой рост называется периодическим или прерывистым.
Покровы позвоночных животных имеют сложное строение.
Тело амфибий покрыто тонкой голой кожей, она лишена каких-либо роговых и костных образований. В коже располагаются многочисленные железы, которые выделяют слизь.
У птиц кожа тонкая, сухая, лишённая кожных желёз. Единственная железа — копчиковая.
Оперение предохраняет птиц от охлаждения и перегрева, создаёт обтекаемую поверхность тела, облегчает полёт, защищает кожные покровы от повреждений.
Кожа млекопитающих состоит из 3 слоёв:
1. Поверхностного-эпидермиса
2. Глубокого — собственно кожи, или дермы
3. Подкожной жировой клетчатки
К производным структурам кожи относят: волосы, ногти, молочные, сальные и потовые железы.
Эпидермис (кожица) включает пять слоёв.
Дерма представляет собой соединительную ткань, в которой выделяются 2 слоя. В дерме располагаются нервные окончания, фолликулы волос, железы, а также волокна, придающие коже прочность и эластичность.
Подкожно-жировая клетчатка состоит из пучков рыхлой соединительной ткани и жировых скоплений, пронизанных кровеносными сосудами и нервными волокнами. Функция жировой ткани заключается в накоплении и хранении питательных веществ. Кроме того, она служит для терморегуляции и дополнительной защиты внутренних органов.
Таким образом, эволюция покровов тела шла по пути увеличения числа их слоёв и появления в них все новых и новых образований.
В процессе эволюции животные осваивали все новые и новые территории, виды пищи, приспосабливались к изменяющимся условиям жизни. Эволюция постепенно меняла облик животных.
Для того чтобы выжить, необходимо было активнее искать пищу, лучше прятаться или защищаться от врагов, перемещаться быстрее.
Изменяясь вместе с организмом, опорно-двигательная система должна была обеспечивать все эти эволюционные изменения.
Первая появившаяся у животных опорная структура — оболочка клетки. Она не только отграничила организм от внешней среды, но и позволила ему повысить скорость перемещения за счёт жгутиков и ресничек (выростов на оболочке), например, как у эвглены и инфузории.
Самые примитивные животные — это простейшие — корненожки, или жгутиковые. Они ещё не имеют опорных структур, медленно передвигаются, перетекая с помощью ложноножек и постоянно меняя форму тела.
В отличие от одноклеточных, многоклеточные животные имеют большое разнообразие опорных структур и приспособлений для движения.
Внешние растяжимые покровы плоских, круглых и кольчатых червей выполняют опорную функцию скелета.
Хитиновый панцирь насекомых, паукообразных, пропитанные известью покровы ракообразных, как мы уже говорили, служат прочным наружным скелетом.
К наружному скелету беспозвоночных прикрепляются мышцы, что обеспечивает передвижение этих животных. Появление наружного скелета у членистоногих значительно повысило скорость передвижения за счёт развития специализированных групп мышц.
Наружный скелет позволил членистоногим освоить новые способы перемещений, например прыжки и полет. Возможность быстро расселяться приводила животных в места с новыми условиями среды, а это вновь меняло их облик, так как для того, чтобы выжить, надо было быстро приспосабливаться к изменившейся обстановке в природе.
Однако наружный скелет, помимо достоинств, имеет и существенные недостатки. Например, он не растёт вместе с животным: для роста тела необходимо сбросить жёсткий наружный покров, быстро подрасти и образовать новый наружный скелет. Так происходит линька.
Во время роста животное, лишённое скелета, совершенно беззащитно и может стать лёгкой добычей даже для своих сородичей (например, раки, крабы, креветки). Кроме того, наружный скелет ограничивает размеры тела, особенно у сухопутных животных.
Внутренний скелет лишён этих недостатков, он растёт вместе с животным и позволяет ещё более специализировать отдельные мышцы и их группы, достигая при этом рекордных скоростей перемещения тела.
Скелет большинства позвоночных животных образован костями, хрящами, сухожилиями. Кости состоят из органических и неорганических веществ и обладают большой прочностью.
Кости скелета могут соединяться либо неподвижно — срастаясь, либо подвижно — с помощью сустава.
Кости скелета позвоночных имеют специальные места для прикрепления мышц. Прикрепляясь к двум костям скелета, соединённым через сустав, мышца приводит их в движение.
Скелет позвоночных состоит из следующих частей: осевого скелета, скелета конечностей и черепа.
Осевой скелет низших хордовых, например ланцетника, представляет собой вытянутый, упругий стержень — хорду. Она расположена на спинной стороне и тянется от головы до хвоста. Хорда сохраняется в течение всей жизни лишь у некоторых видов рыб, например у белуги, осетра. А у большинства рыб остаток хорды сохраняется между телами позвонков.
У более высокоорганизованных позвоночных животных позвоночник развит достаточно хорошо. Он состоит из хрящевых или костных позвонков.
Каждый позвонок состоит из тела, верхних и нижних дуг. Концы верхних дуг позвонков, срастаясь между собой, образуют канал, в котором располагается спинной мозг. К концам нижних дуг, направленным в стороны, прикрепляются ребра.
Позвоночник рыб состоит из двух отделов: туловищного и хвостового.
У земноводных в связи с переходом к водно-наземному образу жизни осевой скелет усложнился и представлен шейным отделом, состоящим из одного позвонка, туловищным — из семи позвонков с рёбрами, оканчивающимися свободно. Крестцовый отдел состоит из одного позвонка с прикреплёнными к нему костями таза.
Позвоночник пресмыкающихся имеет пять отделов: — шейный, грудной, поясничный, крестцовый, хвостовой. В шейном отделе позвонки соединены подвижно. Они обеспечивают подвижность головы — необходимое условие наземного существования. Грудные и поясничные позвонки несут ребра.
Крестцовый отдел состоит из двух позвонков. Хвостовой отдел достаточно хорошо развит, число позвонков в нем различно. У некоторых пресмыкающихся ребра соединяются с грудиной, образуя грудную клетку, защищающую внутренние органы и обеспечивающую лучшее поступление воздуха в лёгкие.
У змей все отделы позвоночника, кроме хвостового, несут ребра, концы которых заканчиваются свободно, что позволяет змеям заглатывать крупную добычу.
Позвоночник птиц имеет пять отделов, как и у пресмыкающихся. В шейном отделе от 9 до 25 позвонков, соединённых подвижно. Сросшиеся грудные позвонки и ребра, соединённые с грудиной, образуют грудную клетку. Грудина многих птиц имеет особый выступ — киль, к которому прикрепляются грудные мышцы, активно работающие при полете.
Сходные образ жизни и условия среды обитания приводят к тому, что в скелетах разных животных появляются сходные образования, например, как киль у летающих птиц.
Конечный грудной позвонок, поясничные, крестцовые и первый хвостовой позвонки срослись, создав сложный мощный крестец, служащий для опоры задних конечностей. Это повышает прочность скелета, что особенно важно в связи с приспособлением к полёту. Кости птиц лёгкие, многие из них полые внутри, что также способствует полёту.
Позвоночник млекопитающих также состоит из пяти отделов — шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового.
Пояс передних конечностей (плечевой пояс): парные лопатки и ключицы.
Скелет передних конечностей: парные плечевые кости, кости предплечья (локтевая и лучевая), кости кисти (кости запястья, пясти и фаланги пальцев).
Пояс задних конечностей (тазовый пояс): парные сросшиеся подвздошные, седалищные и лобковые кости.
Скелет задних конечностей: парные кости бедра, кости голени (большая и малая берцовая), кости стопы (кости предплюсны, плюсны и фаланги пальцев).
Череп состоит из мозгового и лицевого отделов. В мозговом отделе располагается головной мозг.
Несмотря на значительные различия в строении опорно-двигательных структур у разных животных, их скелеты выполняют сходные функции: опоры тела, защиты внутренних органов, перемещения тела в пространстве.
Чем крупнее животное, тем большую часть от его массы тела составляет скелет. У мелких млекопитающих, например бурозубки, масса скелета составляет 8 %, а у слонов 20 % массы тела.
Опорно-двигательные системы разных позвоночных удивительно сходны, а различия их связаны в основном со средой обитания — водной, наземной или воздушной.