Przeczytaj
Ewolucja ssaków rozpoczęła się w erze mezozoicznej, ok. 300 mln lat temu, i trwa nieprzerwanie do czasów współczesnych. Procesy ewolucyjne w obrębie tej grupy zwierząt obejmowały szereg zmian morfologicznychmorfologicznych, anatomicznychanatomicznych i fizjologicznychfizjologicznych. Jednak najistotniejsze zmiany, które przesądziły o sukcesie ewolucyjnym ssaków, zachodziły poprzez:
zwiększenie poziomu przemian metabolicznych;
modyfikacje rozrodu i rozwoju osobniczego.
Więcej o ssakach w e‑materiałach:
Ogólna charakterystyka ssaków;
Życie społeczne ssakówŻycie społeczne ssaków;
Przegląd systematyczny i znaczenie ssaków. Gatunki chronione w PolscePrzegląd systematyczny i znaczenie ssaków. Gatunki chronione w Polsce.
Zwiększenie poziomu przemian metabolicznych
Podniesienie poziomu przemian metabolicznych wiązało się z podwyższeniem temperatury ciała i zdolnością do jej utrzymania na względnie stałym poziomie. StałocieplnośćStałocieplność wymaga od organizmów wydzielania dużych ilości energii cieplnej.
Rozwój stałocieplności wraz ze zdolnością do termoregulacjitermoregulacji wymagał szeregu zmian, które doprowadziły do powstania cech umożliwiających – w sposób bezpośredni lub pośredni – utrzymanie stałej temperatury ciała i zapewniających możliwość jej efektywnej regulacji.
Cechy budowy skóry
Skóra większości ssaków pokryta jest włosami tworzącymi sierść. Włosy stanowią warstwę izolującą, chroniącą organizm przed utratą ciepła. Pomiędzy włosami gromadzi się warstwa powietrza, do której dociera energia cieplna oddawana przez naczynia krwionośne obecne w skórze. Warstwa powietrza przylegająca do skóry zostaje więc ogrzana. Ponieważ powietrze jest słabym przewodnikiem ciepła, jego utrata do otoczenia następuje bardzo wolno, dzięki czemu powierzchnia skóry zwierzęcia jest ogrzewana przez dość długi czas. Warstwę izolującą stanowi również żółta tkanka tłuszczowa, której komórki gromadzą tłuszcze właściwe w formie jednej dużej kropli. Tkanka ta gromadzi się m.in. w warstwie podskórnej.
Skóra ssaków zawiera gruczoły potowe, których wydzieliną jest pot. Pot składa się głównie z wody, która pochłania nadmiar energii cieplnej oddawanej przez naczynia krwionośne obecne w skórze. Pochłonięta energia cieplna zostaje wykorzystana w procesie parowania potu. W termoregulacji uczestniczy również brunatna tkanka tłuszczowa, której komórki gromadzą tłuszcze właściwe w formie kilku kropel. W sytuacji wychłodzenia zmagazynowany tłuszcz jest rozkładany w procesach oddychania wewnątrzkomórkowegooddychania wewnątrzkomórkowego. Energia wydzielona w czasie przemian chemicznych jest w całości rozpraszana w postaci ciepła, dzięki czemu możliwe jest podniesienie temperatury ciała.
Cechy budowy szkieletu
Obrotowość stawu barkowego i biodrowego umożliwiła ustawienie kończyn ssaków pod tułowiem, w taki sposób, że staw łokciowy i kolanowy zginają się w jednej płaszczyźnie – wzdłuż osi ciała. Staw łokciowy zgina się do tyłu, dzięki czemu podciąga tułów, a staw kolanowy zgina się do przodu, dzięki czemu popycha tułów do przodu. Charakterystyczne dla ssaków ułożenie kończyn zwiększyło sprawność ruchu. Lepsze zdolności do lokomocji zaś umożliwiają efektywne przemieszczanie się i zdobywanie pokarmu.
Ssaki potrafią skutecznie zdobyć pożywienie i wykorzystać jego właściwości energetyczne dzięki heterodontyzmowiheterodontyzmowi. Różne rodzaje zębów umożliwiają sprawną obróbkę pokarmu, który zostaje rozdrobniony w jamie gębowej zwierzęcia i dzięki temu jest lepiej trawiony w dalszych częściach przewodu pokarmowego. Dzieje się tak dlatego, że silnie rozdrobnione cząstki pokarmu mają dużą powierzchnię, na którą mogą działać enzymy trawienne. Zatem trawienie staje się efektywne i stosunkowo szybkie. Pozwala to uzyskać znaczną ilość składników pokarmowych, które są następnie wykorzystywane m.in. w oddychaniu wewnątrzkomórkowym w celu uzyskania energii.
Obecność wtórnego podniebienia kostnego, oddzielającego jamę nosową od jamy gębowej, zapewnia możliwość jednoczesnego oddychania i obróbki mechanicznej pobieranego pokarmu. Dzięki temu czas przeznaczony na rozdrobnienie pożywienia jest dość długi, co w konsekwencji zapewnia jego lepsze strawienie.
Cechy anatomiczno‑fizjologiczne
Ssaki mają bardzo wydajny mechanizm wentylacji płuc, który opiera się na skurczach mięśni oddechowych – mięśni międzyżebrowych i przepony. Przepona pełni funkcję tłoku umożliwiającego w czasie wdechu wytworzenie w płucach podciśnienia. Dzięki temu do płuc zasysana jest znaczna ilość świeżego powietrza bogatego w tlen. Następnie gaz ten za pomocą wydajnego układu krwionośnego dociera do komórek ciała i jest wykorzystywany w procesach oddychania wewnątrzkomórkowego.
Ssaki mają również bardzo wydajny mechanizm transportu krwi, który opiera się na budowie serca. Serce ssaków jest podzielone na dwa przedsionki i dwie komory. Obecność całkowitej przegrody międzykomorowej przeciwdziała mieszaniu się krwi. Dzięki temu krew utlenowana – zasobna w tlen – trafia do komórek ciała, a krew odtlenowana – zasobna w dwutlenek węgla – trafia do płuc. Dostęp do znacznych ilości tlenu, który jest sprawnie transportowany do komórek ciała, zwiększa wydajność procesów metabolicznych, co pozwala ssakom uzyskać znaczne ilości energii, której część w postaci energii cieplnej jest wykorzystywana do utrzymania stałej temperatury ciała.
Modyfikacje rozrodu i rozwoju osobniczego
Modyfikacje rozrodu i rozwoju osobniczego wiązały się z rozwojem żyworodności i gruczołów mlecznych.
Rozwój żyworodności
Rozwój żyworodności ssaków wiązał się ze zdolnością do przetrzymywania zapłodnionej komórki jajowej w układzie rozrodczym samicy. Dłuższe przebywanie zapłodnionego jaja dawało możliwość osmotycznego odżywiania zarodka wydzielinami produkowanymi przez ścianę jajowodu i rozwijającą się macicę. Dzięki temu następowało wydłużenie i nasilenie kontaktu zarodka z organizmem samicy. W konsekwencji doszło do wykształcenia macicy i łożyska.
Łożysko jest wspólnym wytworem samicy i zarodka, składającym się z dwóch części: matczynej i płodowej. Część matczyną łożyska tworzy błona śluzowa macicy, a część płodową tworzy błona płodowabłona płodowa – kosmówka. W części matczynej łożyska rozwija się sieć naczyń krwionośnych. Podobnie w części płodowej łożyska rozwijają się naczynia krwionośne powstające z różnych błon płodowych – woreczka żółtkowego u torbaczy lub omoczni u łożyskowców. Bliskie sąsiedztwo naczyń krwionośnych matki i płodu umożliwia sprawną wymianę substancji między dwoma organizmami.
Więcej na temat łożyska w e‑materiale: Typy łożyskTypy łożysk.
Rozwój gruczołów mlekowych
Gruczoły mlekowe to parzyste gruczoły charakterystyczne dla ssaków, które powstały w wyniku przekształceń gruczołów potowych. Gruczoły mlekowe produkują i wydzielają mleko stanowiące pierwsze źródło pokarmu dla młodych ssaków. Aktywność wydzielnicza gruczołów mlekowych, laktacjalaktacja, podlega kontroli nerwowej i hormonalnej. Pierwszą wydzieliną, która pojawia się pod koniec ciąży i w pierwszych dniach po porodzie, jest siarasiara. Jest to żółta, gęsta wydzielina bogata w białka i przeciwciała, mająca wpływ na dojrzewanie układu pokarmowego oseskaoseska. Stopniowo skład mleka zmienia się i z czasem gruczoł mlekowy produkuje mleko dojrzałe. Mleko dojrzałe to biała, płynna wydzielina bogata w cukry i tłuszcze, mająca znaczenie odżywcze dla wzrostu i rozwoju oseska.
Cechy łożyskowców związane z sukcesem ewolucyjnym tej grupy ssaków
Sukces ewolucyjny ssaków łożyskowych zapewniły cechy związane z żyworodnością i rozwojem mózgowia.
Komórki jajowe ssaków łożyskowych są niewielkie i zawierają mało substancji zapasowych. Po zapłodnieniu komórki jajowe przemieszczają się do pojedynczej i dobrze rozwiniętej macicy. Ścianę macicy pokrywa błona śluzowa, która na czas rozrodu ma zdolność do zwiększenia swojej grubości i stopnia rozpulchnienia. W odpowiednio uformowanej błonie śluzowej macicy zagnieżdża się zarodek i dochodzi do powstania i rozwoju łożyska.
Ciąża ssaków łożyskowych jest dość długa – trwa od kilku tygodni do ok. dwóch lat w zależności od gatunku zwierzęcia. Tak długi okres rozwoju zarodkowego i płodowego jest możliwy dzięki obecności dobrze rozwiniętej i przygotowanej na okres ciąży macicy oraz wykształceniu łożyska kosmówkowo‑omoczniowego. Długotrwały rozwój wewnątrz macicy sprawia, że poród następuje w momencie, w którym rozwój narządów wewnętrznych płodu umożliwia mu samodzielne podjęcie funkcji życiowych. Biomasa nowo narodzonych osesków jest duża i może osiągać 1/25 masy ciała samicy. Stosunkowo dobry rozwój osesków w życiu płodowym oraz dość duża samodzielność młodych zwiększają szanse przeżycia.
Młode osobniki są karmione mlekiem matki, co umożliwia szybki przyrost masy ciała i całkowite usamodzielnienie się potomstwa. Po zakończeniu laktacji młode jeszcze przez jakiś czas towarzyszy matce, a następnie odłącza się i żyje samodzielnie lub, w przypadku gatunków stadnych, zostaje włączone do grupy. Karmienie mlekiem matki i długotrwała opieka nad potomstwem zwiększają szanse przeżycia.
Ssaki łożyskowe wykazują silny rozwój mózgowiamózgowia. Szczególnie zaznacza się rozwój kresomózgowia, którego powierzchnia u większości gatunków łożyskowców jest pokryta korą mózgową. Obecność kory mózgowej zapewnia zdolności do uczenia się i zapamiętywania. Osiągnięcie wyższego poziomu możliwości umysłowych i przejawianie złożonych zachowań zwiększa szanse przeżycia i stanowi jeden z czynników sukcesu ewolucyjnego ssaków łożyskowych.
Przegląd wybranych grup ssaków łożyskowych i ich przystosowania do różnych środowisk i trybu życia
Ssaki wodne
Do ssaków wodnych zaliczane są m.in.: płetwonogie (Pinnipedia), syreny (Sirenia) i walenie (Cetacea).
Wybrane przystosowania:
opływowy kształt ciała;
krótka lub zredukowana sierść;
płetwowate kończyny;
słabo zaznaczony odcinek szyjny;
nozdrza zamykane podczas nurkowania;
gruba warstwa tłuszczu;
u niektórych echolokacja.
Ssaki terenów otwartych
Do ssaków terenów otwartych zaliczane są m.in.: kopytne (Ungulata) i drapieżne (Carnivora).
Wybrane przystosowania:
doskonała umiejętność biegania;
dobrze rozwinięte wzrok, słuch i węch;
palcochodność;
duża pojemność płuc;
duża sprawność serca;
zwykle życie stadne.
Ssaki latające
Do ssaków latających zaliczane są nietoperze (Chiroptera).
Wybrane przystosowania:
skórzaste skrzydła;
wydłużone kości palców, przedramienia i ramienia;
lekkie i smukłe kości;
silny rozwój mięśni grzbietu;
doskonały słuch, rzadziej dobry wzrok;
echolokacja.
Ssaki podziemne
Do ssaków podziemnych zaliczane są m.in.: kretowate (Talpidae) i ślepcowate (Spalacidae).
Wybrane przystosowania:
wydłużony, obły kształt ciała;
krótka, gęsta sierść;
krótkie i szerokie kończyny przednie;
mocne pazury;
redukcja oczu, małżowin usznych i ogona;
doskonały słuch i węch.
Ssaki nadrzewne
Do ssaków nadrzewnych zaliczane są m.in.: wiewiórkowate (Sciuridae), kotowate (Felidae), popielicowate (Gliridae) i naczelne (Primates).
Wybrane przystosowania:
ostre i mocne pazury;
chwytne kończyny lub ogon;
u nielicznych fałd skórny umożliwiający szybowanie;
doskonały wzrok, słuch i węch.
Słownik
(gr. anatome – sekcja zwłok, krajanie) dział biologii zajmujący się budową wewnętrzną organizmów
błony pojawiające się w rozwoju zarodkowym owodniowców: gadów, ptaków i ssaków; otaczają zarodek, pośrednicząc w wymianie substancji między nim a środowiskiem zewnętrznym lub organizmem matki oraz zapewniają ochronę przed wysychaniem i urazami mechanicznymi; błony płodowe to: kosmówka, owodnia, omocznia i pęcherzyk żółtkowy
(gr. physis – natura, logos – nauka) dział biologii zajmujący się przebiegiem procesów życiowych organizmów
(gr. hetero – inny, obcy, łac. dentes – zęby) zjawisko występowania różnych pod względem kształtu i wielkości zębów przystosowanych do pełnienia odmiennych funkcji
(łac. lac – mleko) wytwarzanie i wydzielanie mleka przez gruczoły sutkowe samic ssaków
(gr. morphe – kształt, logos – nauka) dział biologii zajmujący się budową zewnętrzną organizmów
część ośrodkowego układu nerwowego położona w chrzęstnej lub kostnej czaszce, składająca się z pięciu części: kresomózgowia, międzymózgowia, śródmózgowia, móżdżka i rdzenia przedłużonego
inaczej oddychanie komórkowe lub utlenianie biologiczne; wieloetapowy proces rozkładu substratu oddechowego, prowadzący do wydzielenia energii wykorzystywanej do syntezy ATP; zachodzi w warunkach tlenowych (oddychanie tlenowe) lub w warunkach beztlenowych (oddychanie beztlenowe i fermentacja)
młody ssak w początkowym okresie życia, karmiony mlekiem matki
żółtawy, gęsty płyn wydzielany przez gruczoły mlekowe samic ssaków pod koniec ciąży i w pierwszych dniach po porodzie, gdy jeszcze utrzymuje się zahamowanie laktacji przez estradiol i progesteron – hormony wydzielane w czasie ciąży przez łożysko
inaczej endotermia (gr. endon – od wewnątrz, thermos – ciepło); zdolność organizmu do utrzymania stałej temperatury ciała, niezależnie od temperatury otoczenia, dzięki procesom oddychania wewnątrzkomórkowego, w czasie których następuje wydzielanie energii cieplnej
zdolność organizmu do utrzymania stałej temperatury ciała w zakresie optymalnym dla przebiegu procesów metabolicznych; występuje u zwierząt stałocieplnych: ptaków i ssaków