Вопрос №3 «Съешь меня!»

Команда «in vivo»Киров, Вятская

гуманитарная гимназия

Формулировка вопроса:

Несъедобность, обусловленная ядовитостью, широко распространена среди самых разных животных, но крайне редко встречается у амниот. С какими эволюционными и физиологическими причинами это может быть связано?

Базовые понятия доклада:1. Амниоты - высшие позвоночные животные, у которых на

ранних стадиях развития образуются особые зародышевые оболочки, в том числе амнион.

• К ним относятся пресмыкающиеся, птицы и млекопитающие. • Приспособлены к развитию на суше, в том числе вторично в

утробе матери

2. Анамнии - низшие первичноводные позвоночные животные, в процессе эмбрионального развития не возникает амниона.

• К ним относятся круглоротые, рыбы, земноводные• Связаны в своём существовании с водной средой, в которой

они проводят либо всю жизнь, либо яйцевые и личиночные стадии

Важные отличия анамний и амниот:1. Особенности кожных покровов

•Кожа проницаема для воды и газов•Покровы тонкие, покрытые слизью•Механическая защита – за счет нижележащих соединительнотканных слоев•Функции – газообмен, водный обмен, выделение

•Кожа малопроницаема для воды и газов•Утолщенные покровы, снаружи – роговой слой•Механическая защита – за счет рогового слоя и производных эпидермиса•Функции – механическая и другие виды защиты

Важные отличия анамний и амниот:2. Особенности кожных желез

•Железы многочисленны•Секреция слизи, ядовитых веществ

•Небольшое количество желез•Секреция более специфических веществ (пахучих, смазывающих и др.)

3. Особенности выделительной системы

•Мезонефрические почки•Менее эффективное выделение•Менее значительное участие в водно-солевом обмене

•Метанефрические почки•Повышение эффективности выделения, экономия воды•Значительное участие в водно-солевом обмене

Классификация ядовитых животных

Первично-ядовитые животные (собственный аппарат синтеза ядов)

Вторично-ядовитые животные (накапливают чужие яды)

Активно-ядовитые Пассивно-ядовитые (накопление яда в органах и тканях)

Вооруженные (жалящий аппарат)

Невооруженные (ядовитые железы)

Физиологические аспекты вопроса:

1. Различия в особенностях кожи (для невооруженных активно-ядовитых):

• Тонкая кожа анамний нуждается в дополнительных механизмах защиты

• Толстый роговой слой или дополнительные покровы (перья, волосы) амниот исключают возможность наличия большого количества активно секретирующих ядовитых желез

2. Активное развитие иных механизмов защиты:• Усовершенствование скелета -> более эффективное

быстрое передвижение• Усовершенствование зубной системы• Усложнение поведенческих механизмов хищничества,

маскировки и т.д.

Эволюционные аспекты вопроса:

•В ряду «анамнии->амниоты» прослеживается усложнение организации животного

•Ядовитость – довольно невыгодное для животного свойство:А) Затраты на синтез яда (для первично ядовитых)Б) Затраты на создание аппараты для накопления и выделения ядаВ) Затраты на механизмы защиты от собственных ядов

•Для более низкоорганизованных анамний это один из немногих возможных механизмов защиты, который стоит таких затрат

•У амниот в связи с усложнением организации появляются другие, более выгодные механизмы защиты

Эволюционные аспекты вопроса:

•Однако у наименее сложноорганизованных амниот (рептилий) ядовитость сохраняется

•Тем не менее, и механизмы ядовитости у рептилий по сравнению с анамниями, более совершенны (активная ядовитость)

Эволюционные аспекты вопроса

•Кроме того, в некоторых случаях ядовитые анамнии могут составить серьезную конкуренцию амниотам в борьбе за существование

•Это происходит за счет того, что ядовитый организм в большинстве случаев не бывает съеден (за счет предупреждающей окраски)

•Кроме того, неожиданное появление в популяции гена, продукт которого ядовит для хищника данной популяции, может привести к массовой гибели хищника -> всплеску численности жертвы-> обострению конкуренции в популяции -> «выходу на арену» новых мутаций -> повышению биоразнообразия

Выводы:1. Существует явная корреляция между степенью

организованности и использованием ядовитости:

• Особенности строения и обитания анамний более выгодны для ядовитости, чем у амниот

• А для амниот в связи с усложнением организации и изменением среды обитания более выгодны другие механизмы защиты

2. Связь со средой обитания в данном случае косвенна:

Особенности среды

Особености газообмена и выделения

Особенности строения кожи

Использование пассивной ядовитости