В итоге челюстной сустав рептилий попал в ухо к млекопитающим, а соединение верхней и нижней челюсти у млекопитающих стало совсем иным.
Почти как у людей
Хорошо известно, что кость – хороший проводник звука. Не случайно именно кости стали передатчиком звуковых колебаний в среднем ухе. Особенно хорошо проводят звук кости, имеющие внутри полости, например кости черепа. Когда мы слышим собственный голос, доносящийся из динамика магнитофона, то удивляемся, насколько он непохож на тот голос, который мы привыкли слышать, когда говорим сами. И это не случайно. Ведь звук, воспроизводимый магнитофоном, поступает к нам через ушную раковину, то есть из внешней среды, а когда мы произносим слова, то слышим издаваемые голосовыми связками звуковые колебания, проходящие в ухо через кости черепа.
Использовать кости для проведения звука стали самые древние позвоночные, у которых настоящих слуховых косточек ещё не было. У некоторых костистых рыб парные отростки позвонков стали самостоятельными костями – их называют веберовыми косточками. Они соединяют череп и плавательный пузырь, выстраиваясь непрерывной цепочкой. Плавательный пузырь как резонатор, то есть усилитель звука, передает звуковые колебания веберовым косточкам, которые, в свою очередь, отправляют их к внутреннему уху.
Так в природе появился прообраз среднего уха за миллионы лет до появления стремени, а тем более молоточка и наковальни.
Хранитель мыслей
Первые животные, у которых был хоть и примитивный, но самый настоящий череп, появились более 500 миллионов лет назад. За многие миллионы лет эволюции череп очень видоизменился. Это касается не только его формы, но и костей, входящих в него. Некоторые кости, входившие в состав черепа и хорошо развитые, со временем из него исчезали или редуцировались.
Например, парасфеноид – крупная непарная кость в черепе рыб и некоторых земноводных у млекопитающих полностью исчезла, хотя в рыбьем черепе она имеет большое значение.
Другие кости, ранее игравшие значительную роль, сократились в размерах и еле заметны в черепе человека. Например, парные носовые кости и сошник (у низших позвоночных он тоже парный) были крупными у рыб и земноводных. Но у человека они представлены совсем небольшими косточками.
Череп человека: А – сбоку; Б – спереди; 1 – лобная часть; 2 – теменная кость; 3 – затылочная кость; 4 – височная кость; 5 – глазница; 6 – верхняя челюсть; 7 – нижняя челюсть; 8 – скуловая кость; 9 – скуловой отросток височной кости; 10 – носовая кость
А крыловидная кость, занимавшая значительную часть нёба земноводных и рыб, постепенно сокращалась, сокращалась, уступая место другим костям, пока совсем не исчез-ла – в черепе человека её уже нет, хотя она и присутствует в черепах других млекопитающих.
В черепе человека одни кости получили большее развитие и разрослись, а другие, наоборот, как сошники, стали совсем маленькими.
Надо напомнить, что человеческий череп подразделяют на две части: лицевую и мозговую. По сравнению с обезьянами, а тем более другими животными, у человека мозговая часть получила большее развитие, тогда как лицевая сократилась.
Мы не будем разбирать подробное строение каждой косточки человеческого черепа, все их выступы, отверстия, неровности, а остановимся на наиболее интересных моментах. И для начала обратим внимание на мозговую часть черепа.
Кости черепа бывают парными и непарными. В мозговой части черепа две парные кости и четыре непарные, то есть всего их восемь. Парные теменные кости образуют основную часть свода черепа.
Лоб образован крупной лобной костью. Кстати, у многих млекопитающих лобные кости тоже парные. У некоторых костей черепа есть внутренние полости. Наиболее яркий пример – именно лобная кость. Воздухоносные пазухи этой кости имеют сразу несколько предназначений. Во-первых, воздух из внешней среды, попадая туда через носовую полость, согревается и поступает в легкие теплым. Это, в свою очередь, защищает мозг от перегрева. И, в-третьих, полости делают череп более легким.
Череп человека (разрез, вид сверху): 1 – глазничные отростки лобной кости; 2 – клиновидная кость; 3 – чешуя височной кости; 4 – затылочная кость; 5 – большое затылочное отверстие; 6 – отверстия, через которые выходят нервы; 7 – пирамида височной кости
Есть полости и даже пещера, лабиринты и пирамида (всё это названия) и в другой, но уже парной, кости. Она называется височной. Барабанная полость выполняет совсем другую функцию, в отличие от лобных пазух. Здесь в полости пирамиды височной кости находятся ещё три малюсенькие косточки – стремя, наковальня и молоточек. Миллионы лет назад эти кости были намного крупнее и выполняли другие функции, а теперь, словно египетские фараоны, «запрятаны» в пирамиды.
Непарная клиновидная кость интересна тем, что по форме она напоминает бабочку. Она соприкасается и с головным мозгом, и с глазом, входит в состав верхней челюсти и даже виска.
Решетчатая кость совсем небольшая. Она получила своё название из-за множества отверстий, которые пронизывают её.
Если кто-то думает, что черепная коробка, или мозговая часть черепа, совершенно замкнута и не имеет отверстий, то это не так. В различных костях черепа есть отверстия, где проходят нервы и сосуды. Самое большое отверстие находится в затылочной кости. Это большое затылочное отверстие, где спинной мозг в основании черепа переходит в ствол головного мозга. По бокам его находятся мыщелки – суставные поверхности, соединяющие первый шейный позвонок, атлант, с черепом.
Внутренняя поверхность костей мозговой части черепа несет множество неровностей. Это каналы, места расположения сосудов, бугорки, ямки, гребни.
Между костями можно проследить места их соединения. Они выглядят как неровные швы. У новорожденного ребенка кости черепа ещё не сросшиеся. Это необходимо для успешного прохождения его по родовым путям. Кости могут смещаться, изменяя форму головы, не повреждая при этом головной мозг. Со временем кости черепной коробки срастаются. Дольше всего остаются незаросшими участки на границе между костями, которые называются родничками.
Как жабры стали кусаться
В настоящее время круглоротые – это небольшой класс позвоночных животных, к которому принадлежат миноги и миксины. У них действительно круглые рты. И всё потому, что у них совсем отсутствуют челюсти. Что же с ними произошло, куда они подевались? Никуда, у круглоротых вообще никогда не было челюстей. Круглоротые принадлежат к группе бесчелюстных, когда-то многочисленной и разнообразной.
Минога – современный представитель круглоротых
Эти животные стали прародителями челюстноротых (всех остальных позвоночных). Но откуда появились челюсти, неужели возникли на пустом месте? Нет, такое в эволюции случается редко.
У древних (впрочем, как и у современных) бесчелюстных было несколько пар жаберных дуг. И вот те из них, что находились на уровне глотки, полностью поменяли свою функцию: вооружились зубами и стали использоваться для захвата пищи.
Ротовая воронка миноги
Так в эволюции позвоночных животных появилось важное приобретение. Теперь позвоночные животные могли ловить и удерживать добычу. Это нововведение позволило значительно расширить пищевой спектр. Прежде всего, теперь в морях стало ещё менее безопасно, так как резко увеличилось количество хищников. Нетрудно догадаться, что первыми позвоночными животными, у которых появились челюсти, были рыбы.
Волосы, чешуи, колючки, перья
Кожа большинства позвоночных животных покрыта защитным покровом. Даже, казалось бы, голая кожа амфибий имеет защитный слой слизи. Но в данном рассказе речь пойдет о твердых покровах кожи. Например, у человека этот покров представлен волосами.
Ископаемая летопись засвидетельствовала важный факт, что ещё одни из самых первых позвоночных животных имели на поверхности кожи чешуи.
Чешую, как вы хорошо знаете, имеют и рыбы. Особенно это хорошо знают хозяйки и рыбаки, которым приходится чистить рыбу. Чешуя защищает покровы рыбьего тела от различных повреждений и инфекций. Казалось бы, при выходе на сушу земноводные, или амфибии, должны были бы иметь хорошо защищенные покровы, но получилось совсем наоборот. Вы не найдете на теле лягушки ни одной чешуйки – кожа амфибий мягкая и влажная. Отсутствие защиты в виде чешуи и проницаемость кожи обоснованы тем, что лягушка дышит через кожу. Это не слишком удобно, ведь для газообмена кожа должна оставаться влажной, и амфибиям постоянно приходится находиться около воды.
Кожа рептилий (строение на срезе): 1 – живой слой эпидермиса; 2 – роговой слой эпидермиса; 3 – пигментные клетки эпидермиса; 4 – эпидермис; 5 – дерма; 6 – кожные окостенения
Так и жили бы наземные позвоночные около воды или вели бы полуводный образ жизни, если бы некоторые из них не «решили» посмотреть, а что же находится там, вдалеке от водоема? Может, там пищи больше и врагов меньше? Это стремление «уйти от водоема» реализовали пресмыкающиеся, или рептилии.
У них уже не было кожного дыхания, зато легочное дыхание стало более интенсивным. Поэтому кожа рептилий стала сухой, а покрывали её (как, впрочем, и до сих пор) роговые чешуи. Это приобретение позволило пресмыкающимся расселиться во все уголки плане-ты и даже занять воздушное пространство. Но и на этом эволюция покровов не закончилась.
Чтобы увеличить площадь машущей поверхности крыла, пресмыкающимся-воздухоплавателям пришлось воспользоваться кожной перепонкой, расположенной между передней лапой и туловищем.
Другие покорители воздуха пошли иным путем. У триасовой рептилии длинночешуйника некоторые чешуи сильно увеличились в размерах. За счет этого они могли использовать пучки этих чешуй для планирования. Но рептилии, летавшие похожим способом, были единичны.
Длинночешуйник (лонгисквама)
Тогда конструкторская мысль эволюции направилась иным путем. При помощи удлиненных и уплощенных чешуй вновь была увеличена площадь крыла летавших животных. Так появились пернатые – птицы. Причем надо отметить, что перья птиц выполняют не только функцию полета, они ещё и согревают животное. Не случайно первые перья, которые, вероятнее всего, выполняли функцию согревания тела, были «изобретены» не птицами. Перья имелись ещё у некоторых динозавров. У современных птиц лапы до сих пор покрыты «рептильными» чешуями, а не перьями.