Анатомо-морфологические, физтологоческие, этологические адаптации надотряда акул к условиям внешней среды

РОССИЙСКИЙ  ГОСУДАРСТВЕННЫЙ  СОЦИАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ОХРАНЫ ТРУДА И  ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ 

Кафедра природопользования 
 
 
 

Курсовая  работа 

По  дисциплине: «Экология организмов» 

На  тему: Анатомо-морфологические, физиологические, этологические адаптации надотряда акул к условиям внешней среды. 
 
 
 
 

Выполнила студентка: 

Работу  проверила:

Малярова  М.А. 
 
 
 

     Москва 2009

                             Содержание

Введение………………………………………………………………………….3

Глава I. Происхождение и систематика надотряда акулы…………………….4

     1.1. Происхождение акул …………………………………………….…...4

  1.2. Систематика акул……………………………………………………...7

Глава II. Анатомо-морфологические адаптации……………………………....14

          2.1. Морфологические адаптации………………………………………..14

   2.2. Анатомические адаптации……………………….…….…………….18

            2.2.1. Дыхательная система……………………..…………………18

     2.2.2. Пищеварительная система………………………………….18

                    2.2.3. Кровеносная система…………………………………….….19

 Глава III. Физиологические адаптации……………………………..…………21

3.1. Органы  чувств…………………………………………………..……21

     3.2. Размножение………………………………………………….……....25

     3.3.Осморегуляция….…………………………………………….………26

     3.4. Питание акул…………………………………………………….…...26

  Глава IV. Этологические адаптации………………………………….………37

         4.1. Этологические адаптации……………………………………………37

   4.2. Конкуренты и враги акул……………………………………………40

Глава V. Охрана акул …………………………………………………………..42

Заключение………………………………………………………….…………..45

Список  использованной литературы………………………………………….48 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение

     Современные акулы - одна из наиболее любопытных в биологическом плане отношении и наименее изученных групп позвоночных

     Актуальность  работы заключается в том, что  хрящевые рыбы - одни из древнейших морских хищников. Много поколение свирепых хищников морей сменилось за время существования акул. Ныне живущие акулы являются важным компонентом сообществ морских организмов. В большинстве случаев они занимают верхний ярус пищевой пирамида и уничтожают ослабленных и больных животных, выполняя роль санитаров моря. Как и другие хищники, акулы поддерживают на оптимальном уровне численность многих других морских животных, которые являются их обычной добычей.

     Истребление акул в больших количествах лишит  традиционной пищи сотни тысяч людей, живущих по берегам морей и  океанов, а человечество может остаться без массы необходимых ему открытий и изобретений.

     Указанные проблемы обусловили выбор темы курсовой работы  и определили ее цель и задачи.

     Цель  работы – выявление основных анатомо-морфологических, физиологических, этологических адаптаций к условиям внешней среды.

     Для достижения цели ставились и решались  следующие задачи:

1. Изучить происхождение и систематику надотряда акулы.
2. Выявить основные анатомо-морфологические и физиологические, адаптации акул к условиям внешней среды.
3. Определить основные этологические адаптации акул к условиям внешней среды.

     Работа  состоит из введения, пяти глав, заключения, списка использованной литературы. Во введении обоснована актуальность работы, сформулированы цель исследования и решаемые для ее достижения задачи.  

     В первой главе «Происхождение и систематика надотряда акул» описывается происхождение надотряда и все отряды с основными представителями. Во второй главе «Анатомо-морфологические адаптации» описывается внешнее строение тела акул, особенности адаптации дыхательной, пищеварительной, кровеносной систем. В третьей главе «Физиологические адаптации» рассматривается следующие адаптации к условиям внешней среды: органы чувств, размножение, осморегуляция, питание акул. В четвертой главе «Этологические адаптации» были описаны поведенческие особенности акул, образ жизни, основные конкуренты и враги. В пятой главе «Охрана акул» описаны причины исчезновения акул. В заключении обобщены результаты работы, сформулированы основные выводы.

     Общий объем курсовой работы составляет 48 страниц, включая 1 схему, 15 рисунков. Список использованной литературы составляет 14 источников. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

        Глава I. Происхождение и систематика надотряда акулы

     1.1. Происхождение акул

     Первые  следы акулоподобных рыб встречают  в отложениях силурийского периода (около 425 млн. лет назад). Тогда они ещё не достигали больших размеров, да и по кровожадности уступали место хищникам тех времен: головоногим моллюскам, ракоскорпионам и гигантским панцирным рыбам. Уже тогда форма тела акул была почти такой же, как у современных, хотя во многих деталях они заметно отличались.

     Самые первые следы акул были найдены в  богатых морскими ископаемыми известняковых  залежах в Огайо (США), известных  палеонтологам как американские среднедевонские отложения. В этих отложениях было найдено несколько окаменелых зубов, получивших название "кладодус". Эти зубы, удивительно похожие на зубы некоторых видов современных акул, отличаются поразительной остротой.

                                             Рис.1 Зубы ископаемых акул и скатов

     За  последующие 150 миллионов лет акулы, помимо морей, освоили также пресноводные водоемы. Многие их виды вымирали, не выдерживая конкуренции с другими хищниками, на смену им приходили новые, более прогрессивные. Одни из них, маленькие и гибкие гибодонты, скорее всего, и стали предками современных акул. Интереснее всего у гибодонтов были зубы: острые - в передней части челюсти, предназначенные для хватания скользкой рыбы; плоские и широкие - в глубине пасти, необходимые для перемалывания твердых раковин моллюсков. Это умение переходит с одной пищи на другой, несомненно, способствовало выживанию всего их вида.

В мезозойскую  эру - время царствования динозавров, пока древние моря были заселены гигантскими ящерами, акулам приходилось существовать в жестких условиях конкуренции. Но, несмотря на это, в юрском периоде появились почти все ныне существующие их семейства, в том числе и современные скаты.

     Звездный  час акул пробил 50 миллионов лет  назад, когда динозавры уже вымерли, и из морских хищников акулы оказались  самыми приспособленными. К тому времени  они достигли абсолютной адаптации, благодаря чему завоевали морские  просторы планеты.

     Хрящевые  рыбы являются древнейшими челюстными позвоночными - Gnathostomata. От Бесчелюстных Agnatha они отличаются парными плавниками, позволяющими активно плавать в  воде, и активным питанием, так как  схватывают добычу челюстями.

                                          Рис.2 Челюсти голубой акулы 

     Одновременно  они от примитивных Бесчелюстных сохранили хрящевой скелет и сердце, состоящее из четырех отделов (венозный синус, предсердие, желудочек, и артериальный конус).

     По  мнению ученых, у акул - большое будущее. Благодаря своей простоте и высокой адаптационной способности, они без труда могут пережить глобальные катастрофы. На нашей планете может измениться климат, растительный и животный мир, - но акулы по-прежнему будут бороздить просторы морей и океанов. 

    1.2. Систематика акул 

     Схема.1. Таксономия 

     Отряд Разнозубообразные заключает одно современное семейство и несколько вымерших. У разнозубых акул имеется два спинных плавника, каждый из которых несет колючий шип, и анальный плавник. Тело у них короткое и неуклюжее, оно сильно утолщено спереди и имеет близкую к трехгранной форму. Голова толстая, высокая, с сильно выступающими надглазничными гребнями. Зубы в передней части челюстей мелкие и заостренные, а в задней - в виде крупных коренных, благодаря чему эти акулы и заслужили название разнозубых. К этому отряду относится семейство рогатых акул, к которому принадлежит лишь один род (Heterodontus) и входит около 7 - 10 видов. Они встречаются преимущественно в умеренно теплых и субтропических водах Индийского и Тихого океанов (Южная Африка, Австралия, Новая Зеландия, Китай. Япония, Калифорния), но совершенно не представлены в Атлантическом океане. В наших водах представители этого семейства отсутствуют, однако в южной части Японского моря, у берегов Кореи и Японии, встречается японская бычья акула (Heterodontus japonicus).         Разнозубые акулы - некрупные (длиной до 1,5 м) донные рыбы прибрежных вод. Их пищу составляют разнообразные донные беспозвоночные с твердым панцирем или раковиной (крабы, морские ежи, моллюски), которых акулы дробят мощными зубами.  Разнозубые акулы откладывают на дно конические яйца, заключенные в роговую капсулу, на поверхности которой имеются спиральные выступы с заостренными вершинами. У калифорнийской рогатой акулы (Heterodontus californicus) яйцо обычно имеет длину около 10 см и ширину 5 см, причем самка единовременно откладывает в феврале или марте только одно такое яйцо. Эмбриональное развитие продолжается около 7 месяцев, и новорожденный детеныш появляется на свет, имея примерно длину 20 см. 

     Рис. 3. Японская калифорнийская акула

     Для Отряда Многожаберниковообразные  характерно сохранение примитивного признака древнего строения: 6-7 жаберных щелей, отсутствие тел позвонков и мигательной перепонки. Численность крайне низка. Типичным представителем является плащеносная акула, обитающая на больших глубинах - до 1200 м.

                                                 Рис. 4  Плащеносная акула

     Для акул Отряда Воббегонгообразные характерны два спинных плавника без колючих шипов. У многих есть усики на рыле. Рот маленький. Мигательной перепонки на глазах нет. Это типичные представители тропических вод. В Атлантическом океане встречается акула-нянька (Ginglymostoma cirratum). Это яйцеживородящая рыба с длиной тела 4 м, при массе 170 кг.

     Одна  из крупных - китовая акула (Rhincodon typus) достигает длины 15 м, при массе 14 т, является планктоноядной формой. Эта  не пугливая и миролюбивая рыба совершенно не опасна для человека.                          

                                                                Рис. 5  Китовая акула

     Для акул Отряда Ламнообразные характерны два спинных плавника, большой рот и мощные зубы. Типичным представителем является обыкновенная морская лисица (Alopias vulpinus). Во время охоты эта акула использует свой длинный хвост, начиная кружиться вокруг стаи. Круги спирально сокращаются и в итоге хищница начинает жадно пожирать сбитую в кучу стаю рыб.

     Некоторые представители таких акул имеют  в ротовой полости светящуюся ткань для привлечения добычи.

     Сюда  же относится и акула-людоед ("белая смерть") - Carcharodon megalodon. Предполагают, что нападения на человека совершают только отдельные "бродячие" особи этого вида. Так в 1916 г. у атлантического побережья Америки (штат Нью-Джерси) на протяжении 12 дней пять человек подверглось нападению акулы у самого берега. Из них остался в живых только один. После того как в этом районе был выловлен кархародон, нападения прекратились. В этом же отряде встречается интересный вид - гигантская акула (Cetorhinus maximus), которая по размерам уступает только китовой. Это, как и все гиганты океана, типичный фильтратор, питающийся планктоном. 

     Рис. 6  Гигантская акула 

     В Отряд Кархаринообразные относится большая часть ныне живущих акул. Характерно два спинных плавника без колючих шипов и наличие мигательной перепонки. Это наиболее разнообразные акулы, обитающие в теплых, умеренных, некоторые даже заходят в пресные воды. Здесь многочисленные кошачьи , куньи, пилозубые акулы и акула-молот (Sphyrna mokarran). Это быстрый и сильны пловец. Питается донными беспозвоночными (креветки, крабы, моллюски), рыбой.

     Размножаются  такие акулы путем яйцеживорождения или живорождения. Крупные акулы представляют большую опасность для людей в воде. В их желудке находили части человеческого тела, а нападения имеют документальное подтверждение.

                              Рис. 7  Акула-молот

     К  Отряду Катранообразные относятся акулы со спинными плавниками или без оных и без анального плавника. У предыдущих он встречался. Рыбы встречаются как в холодных, так и в теплых водах, как на поверхности так и на больших глубинах. Сюда относится колючая акула (катран) - Squalus acanthias.

     Полярная  акула (Somniosus microcephalus) при длине тела 6,5 метра достигает массы 1 тонны. Самка этого вида откладывает до 500 яиц без роговой капсулы диаметром по 8 см каждое. Здесь встречаются и глубоководные виды со специальными органами свечения.

                        Рис. 8 Колючая акула (катран)

     Для Отряда Пилоносообразные  характерно удлиненное и уплощенное рыло мечевидной формы, несущее по бокам крупные зубы, напоминающие по общему виду двустороннюю пилу. На нижней поверхности рыла, на середине его длины, расположена пара длинных усиков, выполняющие осязательные функции. Пиловидное рыло придает этим акулам большое сходство с рыбой-пилой из отряда скатообразных. Пилоносы относятся к акулам, т.к. жаберные щели расположены на боках тела, а грудные плавники не срастаются с телом.

     По  внешнему виду акулы Отряда Скаватинообразные очень сходны со скатами, но жаберные щели у них располагаются по бокам тела, как и у других. Второе название отряда - морские ангелы. Пищу их составляют мелкие донные рыбы (камбалы, барабульки) и беспозвоночные (морские ежи, моллюски, крабы). Среди 11 видов встречается европейский морской ангел (Squatina squatina) в средиземном море и у европейского побережья Атлантики. Вдоль западного побережья этого океана обитает американский морской ангел (Squatina dumeril). Все виды морских ангелов яйцеживородящи. Европейский морской ангел в летнее время приносит до 25 акулят длиной по 30 см, при размерах самой рыбы 2.4 метра.

     Насчитывается около 370 разновидностей этих рыб. Самые мелкие акулы, принадлежащие к семействам колючих и куньих акул, не превышают в длину 15-40 см. С. другой стороны, такие акулы, как гигантская (длиной до15 м) и китовая (возможная длина около 20 м), представляют наиболее крупных из ныне существующих рыб. 
 
 
 
 
 
 

     Глава II. Анатомо-морфологические адаптации

     2.1. Морфологические адаптации

     Форма тела пластиножаберных рыб очень  разнообразна. Одни из них имеют  торпедовидное тело, приспособленное для быстрого перемещения, и являются хорошими пловцами, другие упрощены в спиннобрюшном направлении и обычно проводят жизнь лежа на дне. Размеры их сильно колеблются; самые мелкие виды не превышают в длину 15-30 см, в то время как у гигантских акул длина достигает 15-20 м, а масса измеряется тоннами.

     Кожа  у пластиножаберных обычно покрыта  плакоидной чешуей, которая представляет собой наиболее древний тип чешуйного  покрова. Каждая такая чешуя состоит  из основной пластинки, на которой поднимается конический или грибовидный зубец (кожный зуб), покрытый слоем эмали и оканчивающийся одним или несколькими остриями. Наличие кожных зубов придает шкуре пластиножаберных в той или иной степени выраженную и иногда очень сильную шероховатость, благодаря которой она может употребляться в столярном деле как абразивный материал.

     Хрящевые рыбы (Chondrichthyes) имеют хрящевой скелет, сохраняющий прочность благодаря тому, что он пропитан солями кальция. Хорда сохраняется в течение всей жизни, но частично редуцирована. Череп срастается с челюстями или образует с ними 1–2 сочленения. Имеются хвостовой и парные брюшные и грудные плавники. Рот расположен на брюшной стороне и вооружён челюстями с зубами, покрытыми эмалью. Перед ртом находятся две ноздри.

     Строение челюстных зубов у акул довольно разнообразно и специфично для отдельных семейств, они также покрыты эмалью, то есть представляют собой модификацию плакоидных чешуй. Самая разнообразная форма зуба - это треугольная, но и они имеют множество вариантов. Одни зазубрены по краям, другие имеют боковые зубчики двух сторон главного острия.

  Рис. 9  Треугольная форма зуба зазубренная по краям

     В отличие от зубов млекопитающих, зубы акулы представляют собой кожные образования, видоизмененную чешую, поэтому они легко выпадают. Этим и обусловлены многочисленные ряды зубов (иногда до 5 рядов у одной особи). За каждый действующей зубом, расположен резерв зубов, которые вступают в действие, как только износится или потеряется один из зубов. У некоторых из более крупных акул, таких, как тигровая акула (Galcocerdo cuvieri),- огромные мощные челюсти. В желудке одной тигровой акулы всего в три метра длиной был найден лошадиный череп. Акула смогла целиком проглотить голову лошади благодаря особому устройству челюстей и управляющих ими мышц. Ее верхняя и нижняя челюсти имеют сочленение по краям пасти. Сочленение управляется длинной эластичной мышцей, позволяющей акуле растягивать пасть. Обе челюсти, верхняя и нижняя, закреплены посредине так, что в случае нужды нижняя опускается, образуя треугольник углом вниз, а верхняя поднимается, образуя треугольник углом вверх. При помощи этого устройства акула без труда может проглотить взрослого человека, даже если объём его талии равен ста сантиметрам, или перекусить его пополам.

     Зубы  у акулы растут всю жизнь, располагаясь в пасти в несколько рядов. Обычно акула использует только несколько  передних рядов, задние же зубы загнуты  внутрь, и сменяют передние по мере надобности.

     Так как китовая акула питается за счет фильтрации воды, она имеет вместительный рот, который в раскрытом состоянии может достигать до 1,5 метра в ширину и содержит от 300 до 350 рядов мелких зубов.

     Рис. 10  Рот китовой акулы

     Количество  зубов у разных видов акул неодинаково. Если зубы имеют форму зазубренных треугольников, то их меньше, чем мелких гладких зубов, как у китовой и гигантской акулы. У тигровой акулы в 5 — 6 рядах имеется 280 зубов. У китовой акулы насчитывается 7 тысяч, у гигантской — около 2 тысяч зубов. Эти зубы предназначены для того, что бы не дать мелкой добыче ускользнуть, когда пасть закрыта.

     Передняя  граница грудных плавников одновременно является задней границей головного отдела. Как в грудном, так и в брюшном плавниках следует отметить две части: мясистую лопасть при основании плавника, которая содержит внутренний хрящевой скелет и мускулатуру, и тонкую оторочку, представляющую собой дубликатуру кожи, в которой расположены роговые лучи - эластотрихии.  Грудные плавники имеют приблизительно треугольную форму с широким основанием. Основание переходит в задний, или постаксиальный, край кожной лопасти. Передний, или преаксиальный, край плавника обращен вперед и несколько кнаружи.  Основания грудных плавников занимают почти горизонтальное положение и являются продолжением плоской брюшной поверхности. Передний, краниальный, край плавника поднят вверх по сравнению с задним каудальным. 

     Брюшные плавники лежат на брюшной поверхности  туловища, соприкасаясь между собой  своими внутренними, медиальными краями. У самцов на заднем конце постаксиального  края каждого брюшного плавника развит особый мясистый вырост - копулятивный орган – птеригоподия.

     Хвостовой стебель заканчивается мощным гетероцеркальным хвостовым плавником. Поступательное движение акулы в воде обеспечивается сильными изгибами хвостового отдела вправо и влево. Грудные и брюшные плавники, по существу, не являются органами поступательного движения, а лишь выполняют функции несущих плоскостей и управления движением вверх, вниз и в сторону.

     Мускулатура туловища и хвоста состоит из мышечных сегментов — миомеров, отделенных друг от друга соединительнотканными  перегородками (миосептами). В отдельных участках тела метамерное расположение мускульных сегментов сменяется образованием отдельных мышц, имеющих специальную функцию (например, мышцы парных плавников).

                                                            Рис. 11  Описание формы тела 

                                        2.2. Анатомические адаптации

                                             2.2.1. Дыхательная система

     Для акул характерно наличие пяти-семи (до десяти) пар жаберных щелей (в зависимости от вида), расположенных по бокам, перед грудными плавниками. Каждая жаберная щель внутренним краем открывается в глотку, а наружным - самостоятельно на поверхность тела. Жаберные отверстия ограниченны друг от друга широкими межжаберными перегородками,в толще которых залегают хрящевые жаберные дуги. Жаберные лепестки сидят на передней и задней стенках жаберных щелей,где они образуют полужабры. Для дыхания характерно противоточное движение крови и водной массы.

     2.2.2. Пищеварительная система

     Пищеварительная система акул крайне проста, но, тем  не менее, их желудочный сок способен растворить металл. Впрочем, при желании, акула может не переваривать часть  пищи и удерживать её в желудке  как бы "про запас".

     Пищеварительная система начинается с ротоглоточной  полости, являющейся расширенным передним отделом пищеварительной системы. Ротоглоточная полость начинается ротовым отверстием и продолжается назад до пищевода. Боковые стенки собственно глоточной полости пронизаны внутренними жаберными отверстиями, почему этот передний отдел и получил название ротоглоточной полости.  
        Ротовое отверстие (stoma) полулунной формы в виде поперечной щели расположено на брюшной поверхности головы. Оно ограничено верхней и нижней челюстями, усаженными в несколько рядов зубами.

     Питаются  акулы разнообразной пищей, но стоит  отметить то, что все акулы плотоядны, независимо от того питаются ли они  микроскопическим планктоном, или же дельфинами, черепахами и др. Их желудок очень крепкий, а желудочный сок, в состав которого входит соляная кислота (одна из основных частей), очень быстро переваривает питательные вещества. Поэтому не удивительно, что акул частенько гложет голод. По мнению некоторых ученых, желудочные соки акул настолько сильны, что они растворяют лак, которым покрывают палубу, могут постепенно растворить даже металлические предметы, проглоченные акулами. В соответствии со странным меню селахий находится и их не менее странный пищеварительный аппарат.