Методика изучения млекопитающих в школьном курсе биологии

Водные млекопитающие характеризуются той или иной степенью связи с водой. Степень эта может быть различна: по сути, наземные животные, обитающие рядом с водоемами и иногда добывающие в нем пищу (норки); полуводные, могущие жить в воде и на суше, пищу добывающие преимущественно в воде, имеющие в качестве приспособлений перепонки на лапах и уменьшенные ушные раковины (выдры); ведущие преимущественно водный образ жизни, на сушу выходящие лишь в период размножения или линьки, имеющие обтекаемое тело и конечности в виде ластов, не позволяющие полноценно ходить (тюлени); исключительно водные, вообще на сушу не выходящие (киты) [11, 103].

Подземные млекопитающие обитают всю или большую часть жизни под землей, питаясь почвенными беспозвоночными. Приобрели специальную форму передних конечностей, приспособленную к рытью туннелей, а глаза за ненадобностью утратили (кроты).

Летающие млекопитающие освоили технику полета, который может быть либо планирующим за счет перепонки между передними и задними конечностями (летяги); либо активным благодаря настоящим крыльям (летучие мыши).

 Все это способствует почти повсеместному распространению млекопитающих по Земле, при котором они заселяют все жизненные среды: воздушно-наземную, водную и почвенно-грунтовую.

Распространение. Млекопитающие распространены практически по всей Земле; их нет только на Антарктическом континенте, хотя у его побережья известны тюлени и киты. В районе Северного полюса бывают белые медведи. Широко распространены млекопитающие и по жизненным средам. Достаточно вспомнить, что наряду с наземными видами, которых большинство, ряд видов в той или иной мере связан с водной средой; значительное число зверей обитает в почве, где проходит вся или большая часть их жизни. Ни один класс позвоночных не дал такого разнообразия форм, как млекопитающие. Степень и характер взаимосвязей с жизненными средами различны. Некоторые животные обитают в весьма разнообразной обстановке. Например, обыкновенная лисица распространена в лесах, степях, пустынях и в горных районах. Волки обитают в еще более разнообразных условиях (кроме указанных зон для лисицы, волки встречаются и в тундре).

Существуют млекопитающие, способные перемещаться по воздуху. И в этом случае можно выявить ряд зверей от перепрыгивающих с дерева на дерево до способных к активному полету. У белок в какой-то мере роль парашюта, определяющего начальные элементы планирования, играет распластанное при прыжке тело с вытянутыми конечностями и расчесанное надвое опушение хвоста. Более специализированы летяги и шерстокрылы, обладающие кожистыми складками между передними и задними лапами; у шерстокрыла складки расположены и между задними лапами и хвостом. Такое приспособление не только позволяет планировать при спуске по отлогой линии, но и служит для поворотов в воздухе и даже для незначительного поднятия. Летяги могут планировать на расстояние 30-60 м, а шерстокрылы - на 130-140 м. К активному полету (с помощью крыльев) из млекопитающих способны только рукокрылые. Они подробно охарактеризованы в соответствующей части тома. Здесь же важно подчеркнуть удивительное разнообразие приспособлений млекопитающих к жизни в различных средах и к различным формам поведения. Все это, несомненно, расширило возможность их адаптивного расхождения, приведшего к поразительному многообразию форм зверей.

Размножение млекопитающих имеет общие черты: внутреннее оплодотворение, живорождение (за редким и неполным исключением), выкармливание новорожденных молоком, а также устройство большинством видов специальных гнезд для деторождения. В простейшем случае, у однопроходных, настоящего живорождения нет и самки откладывают яйца. Однако яйца они откладывают после довольно длительного развития в половых путях самки, и длительность инкубации яиц после их откладывания равна менее половины тога срока, который проходит от времени их оплодотворения до откладывания. Таким образом, у однопроходных бывают «преждевременные» роды или незавершенное яйцеживорождение. У сумчатых период беременности короткий и без образования настоящей плаценты. Мелкие виды сумчатых (например, опоссумы) носят детенышей всего 8-13 дней, и новорожденные имеют массу всего 0,003% массы матери. Для сравнения укажем, что у зайцев масса новорожденного составляет 3% массы матери. Недоразвитые детеныши сумчатых завершают развитие, будучи прикрепленными к соскам, чаще открывающимся в полость кожистой сумки. Длительность беременности, а в этой связи и развитость новорожденных у разных видов плацентарных зверей существенно отличны. Минимальная длительность беременности характерна для серого хомячка (11-13 дней), максимальная - для индийского слона (более 500 дней). Продолжительность внутриутробного развития зависит от совокупного действия трех обстоятельств:

1.Это связано с величиной животного. Так, крошечная рыжая полевка (длина ее тела около 10 см) носит детенышей всего 18 дней, более крупная обыкновенная серая полевка (длина тела 13 см) - 20 дней, еще более крупная крыса пасюк -22 дня, хомяк (длина тела до 35 см) - 30 дней

2.Имеют значение условия деторождения, точнее, условия, в которых оказываются новорожденные. Все указанные выше млекопитающие рождают в надежно устроенных норах, и новорожденные у них голые, слепые, беспомощные. Дикие кролики также котятся в норах, беременность у них всего 30 дней, и детеныши такие же слепые и голые. Сходной величины зайцы (мелкие расы беляка и песчаники), не устраивающие нор гнезд, носят около 50 дней, и рождают зайчат зрячих, покрытых шерстью и способных в первые же дни бегать. Близкая по размерам к сурку нутрия (длина тела до 60 см) приносит детенышей в очень примитивно устроенной норе или в наземном гнезде. Беременность у нее в три раза продолжительнее, чем сурка (около 130 дней), и новорожденные развиты так же хорошо, как и у зайцев. Велика длительность беременности у копытных, не имеющих каких-либо убежищ, У горных баранов она достигает 150 дней, у оленей и лосей – 240-250 дней, у зебры 340-365 дней. Новорожденные у этих видов хорошо развиты и в первые после рождения уже могут следовать за матерями

3.Продолжительность беременности зависит от длительности промежутка между оплодотворением яйца и прикреплением зародыша к стенке матки, т. е. образованием плаценты. Есть виды, у которых этот промежуток очень велик, и он в основном влияет на срок беременности. Так, у соболя и куницы начавшееся развитие яйца прерывается фазой покоя, когда развитие почти полностью прекращается (латентная фаза беременности). Период этот длится несколько месяцев, и в итоге у этих сравнительно мелких зверьков (длина тела около 50 см), рождающих в хорошо защищенных гнездах, беременность продолжается в течение 230-280 дней. При этом детеныши рождаются слепыми и беспомощными. Латентная фаза беременности свойственна и другим куньим (горностаю), а также росомахе, барсуку, тюленям, косуле и др. При этом бывает и так, что сложная беременность наблюдается только у части особей данного вида. Например, у барсуков, спаривающихся осенью, беременность длится 150 дней, а у спаривающихся летом -220-240 дней. У горностаев беременность обычно длится 300-320 дней и большая часть этого срока падает на латентную фазу. Но бывают случаи, когда латентная фаза почти или полностью выпадает и период внутриутробного развития длится лишь 42-70 дней [8, 72].

Период размножения у млекопитающих иногда приурочен к определенному сезону, и самка приносит один помет в год (волк, лисица, соболь, куница, бобр и др.). В других случаях число выводков возрастает до 2-3, но период размножения в целом остается связанным с определенным сезоном (белка, зайцы).

Мышевидные грызуны иногда размножаются даже зимой (если обеспечены обильной полноценной пищей) под защитой снежного покрова или в скирдах и число пометов у них может доходить до 4-5, причем самки, родившиеся весной, уже в конце лета также начинают размножаться.

Наконец, некоторые виды спариваются и приносят детенышей в самое различное время года (тигр, отчасти выдра). Ряд крупных млекопитающих размножается не ежегодно [14, 36].

Среди зверей есть как моногамы, живущие парами (волк, бобр), так и полигамы, у которых самец в период гона спаривается с несколькими самками (копытные, многие грызуны, насекомоядные). Период разбивки на пары или образования семейных групп часто сопровождается ожесточенными драками между самцами, преследованием самок самцами и т. д. Во время гона олени, лоси, косули издают своеобразный рев. Общеизвестны брачные крики кошек. Оплодотворенные самки нередко уходят от самцов и живут отдельно до рождения детенышей.

Беременность у мелких зверьков (землероек, мышей, полевок) длится всего 16-17 и до 20-25 дней, у хорьков -около 40, у собачьих- от 52 до 65, у рыси- около 75 дней. Более крупные звери вынашивают детенышей дольше; тигр -примерно 110 дней, кабан- около 120, медведь -приблизительно 210, марал и лось- 250-260 дней. Своеобразный характер имеет беременность у соболя, куниц, горностая, косули и некоторых других зверей. У них развитие оплодотворенного яйца приостанавливается на несколько месяцев (латентная стадия), но затем происходит ускоренным темпом. В результате из общего периода беременности, длящегося у соболя 268-274 дня, у куницы - 236-275, у косули - 270 дней, лишь не более половины занимает собственно эмбриональный период, или период вынашивания. У некоторых куньих, например норок и хорьков, латентный период сильно укорочен и притом весьма изменчив по продолжительности, вследствие чего беременность длится от 36 до 75 дней.

Детеныши высших млекопитающих рождаются вполне сформировавшимися, хотя у большинства видов слепыми, голыми или покрытыми пушком. Телята копытных появляются настолько хорошо развитыми, что уже вскоре могут следовать за самкой. Вообще у зверей, приносящих потомство вне специальных укрытий, детеныши рождаются более развитыми, чем у обитающих в норах. Например, зайчата рождаются покрытыми шерсткой и зрячими, а у дикого кролика детеныши первое время слепые, голые и совершенно беспомощные

Однако новорожденные бобрята в связи с особыми условиями обитания этого вида настолько развиты, что в самые первые дни жизни начинают плавать.

Рост и развитие молодняка в разных группах млекопитающих протекает весьма разным темпом. У мелких зверей половая зрелость наступает через 40-45 дней, а у крупных -спустя 2-3 года.

Число детенышей в выводке у зверей разных видов изменяется в широких пределах. Как правило, крупные приносят 1-2, изредка 3-5 детенышей, тогда как у мелких в одном помете иногда насчитывается 10-15 и даже больше молодых. Исключение составляют кабан (до 10-12 поросят) и песец (до 18-20 щенков). Величина выводка не одинакова не только у разных видов, но сильно колеблется в зависимости от возраста, упитанности самки и состояния кормовой базы. В годы урожая семян хвойных пород белка приносит до 3 пометов в год по 5-10 бельчат в каждом; при недостатке полноценного корма - не более 2 пометов, состоящих в среднем всего из 2-5 детенышей. Истощенные самки часто остаются неоплодотворенными, а у забеременевших иногда наблюдается гибель и рассасывание (резорбция) эмбрионов. Плодовитость может существенно отличаться при разной плотности населения в данной популяции. Интенсивность размножения мышевидных грызунов в годы наиболее высокой их численности сильно падает.

В общем, плодовитость млекопитающих значительно колеблется, главным образом в зависимости от среды обитания, особенно от урожайности основных кормов и от метеорологических условий, а иногда и от уровня численности и плотности особей в популяции. Колебания плодовитости в первую очередь определяют численность популяций вида. Вместе с тем большое значение имеют гибель и выживание уже родившегося молодняка и взрослых животных. Основные причины смертности, во-первых, недостаток полноценной пищи и неблагоприятные условия погоды, во-вторых, массовые инфекционные заболевания, эпизоотии и инвазии, а также деятельность хищников [4, 10].

          Вследствие различного соотношения рождаемости и смертности численность отдельных видов в разные годы может сильно отклоняться в ту или иную сторону. У особенно плодовитых, быстро размножающихся животных, например мышевидных грызунов, в отдельные годы наблюдается массовое размножение, через некоторое время сменяющееся столь же массовой гибелью. В некоторых случаях падение численности бывает обусловлено снижением интенсивности размножения.

Иногда подъемы численности наступают довольно регулярно, скажем, через 3-4 года, но обычно эти колебания не носят ритмичного характера, и годы массового размножения и депрессий повторяются нерегулярно. У родственных видов численность в районах с более благоприятными условиями выше и устойчивее; таковы, например, лесные мышевидные грызуны сравнительно со степными и тундровыми. У первых плотность населения в общем выше, а размах ее колебаний относительно меньше. У зайца-беляка наибольшие колебания численности наблюдаются на крайнем северо-востоке ареала, где условия обитания особенно суровы и неустойчивы.

Питание. Питание млекопитающих отличается большим разнообразием - ни один из классов позвоночных животных не использует с такой полнотой растительные корма. Вегетативные части древесных, кустарниковых и травянистых растений служат основой питания копытных, хоботных, зайцеобразных и грызунов (полевки, сурки, суслики, бобры); грызуны (особенно тушканчики, цокоры, слепыши и др.) широко используют подземные части растений. Водными растениями питаются сирены. За счет семян и плодов живут мыши, белки, бурундуки, сони; семена и плоды в больших количествах поедают медведи, олени, кабаны, куницы. Численность соболей определяется не только обеспеченностью животными кормами (мелкими грызунами), но и урожаем кедровых орешков и других семян и плодов. Плодами питаются крыланы (Megachiroptera). Отдельные специализированные группы летучих мышей и немногие сумчатые используют нектар цветов, а южноамериканские летучие мыши-вампиры сосут кровь крупных млекопитающих. Среди хищных млекопитающих только немногие живут исключительно за счет крупной живой добычи (преимущественно кошки), тогда как большинство разнообразят свою диету растительными кормами. Хищники нередко нападают на добычу крупнее их по величине и успешно добывают ее, используя индивидуальные преимущества - силу, ловкость, внезапность нападения (куньи, леопарды и др.), либо охотясь группами (волки, львы).

Эволюционно сложившаяся пищевая специализация сказалась не только на строении  и функциях организма разных млекопитающих, но определила особенности их поведения, способ использования территории, образование и характер группировок (стада копытных, колонии сурков и сусликов) и общую подвижность. Как и у птиц, потребность в пище млекопитающих связана с их теплокровностью . Но так как температура тела млекопитающих ниже температуры птиц, они потребляют относительно меньшие количества пищи. Наиболее мелкие зверьки (например, землеройка крошка массой 1,5-2,5 г) съедают за сутки пищи весом в 2-4 раза больше массы тела, перемежая периоды кормления с коротким сном; без корма они не могут прожить более 5-8 ч. Более крупные животные потребляют относительно меньше пищи, кормясь в определенное время суток и имея более или менее продолжительный ночной или дневной отдых. Ритмы суточной активности млекопитающих в значительной степени определяются пищевой специализацией. Добывание, сбор и механическая обработка пищи осуществляются с помощью ротового аппарата - губ, языка, челюстей и зубов. Участие в захвате пищи могут принимать конечности, а у хоботных - хобот. Форма черепа и соотношение его основных частей - челюстей, новой области, глазниц и мозговой полости - определяются развитием органов чувств, мозга и челюстного аппарата и тесно связаны со способами добывания и составом, пищи. Нередки тонкие приспособительные особенности строения этих частей тела. Например, различия в строении губ у двух видов носорогов - у питающегося преимущественно травянистой растительностью белого носорога расширенная морда с широкими губами, а у поедающего главным образом ветки деревьев и кустарников черного носорога морда приостренная, а на верхней губе развивается пальцевидный хватательный придаток. Узкая морда, длинный, вооруженный кисточкой на конце язык у питающейся нектаром летучей мыши  или вытянутая морда и длинный клейкий язык муравьедов, ящеров, трубкозубов - примеры подобных адаптации.