Теорія
ВСТУП Тварини – одне з царств еукаріотичних організмів.
Вивченням різноманітності тварин, їх будови, процесів життєдіяльності, особливостей поширення тощо займається наука зоологія. Першою науковою працею, присвяченою вивченню тваринного світу, вважають «Історію тварин», написану видатним вченим Давньої Греції – Аристотелем (384–322 рр. до н.е.). У своїй праці він не лише описав приблизно 500 відомих йому видів тварин, а також намагався їх класифікувати. Усіх тварин Аристотель поділив на дві великі групи: тих, які мають кров, та тих, які крові не мають. Слід зазначити, що за його уявленнями кров може бути лише червоного кольору. Вже у ХVIII ст. Карл Лінней (1707–1778) у своїй праці «Systema Naturae – Система природи», яка вперше побачила світ 1735 року і з того часу неодноразово перевидавалася, описав і систематизував понад 4 000 видів тварин. Ж.-Б. Ламарк (1744–1829) вперше поділив тварин на дві великі групи – безхребетні та хребетні. Такий підхід є прийнятним і у наш час. Проте поділ тварин на безхребетних та хребетних не систематичний, але широко використовується в науковій літературі. До хребетних відносять тварин, які належать лише до одного типу – Хордові (Chordata). Ці тварини мають внутрішній скелет – хорду та (або) хребет. До групи безхребетних включають тварин, які не мають такого внутрішнього скелета. До безхребетних належать усі інші типи тварин, яких нараховують понад 30. Загальна характеристика царства Тварини. Царство Тварини (Animalia) – різноманітна група живих організмів, яка нараховує близько 2 млн. видів. Це число постійно збільшується, оскільки щорічно вчені описують тисячі нових, невідомих раніше науці видів (переважно безхребетних: комах, павукоподібних, молюсків тощо). Вчені припускають, що реально на нашій планеті існує до 10 мільйонів видів тварин. Таким чином, багато видів ще чекають на своє відкриття. Серед тварин є види, які можна побачити лише за допомогою оптичних приладів (деякі найпростіші, клітини яких завдовжки лише 2–4 мкм). Але є і справжні гіганти, як, наприклад, синій кит або деякі паразитичні черви, тіло яких сягає завдовжки до 30 м і більше. Тварини засвоїли всі основні середовища існування: наземно-повітряне, водне, грунт. На суходолі тварини поширені на всіх континентах, від спекотних тропіків – до вкритих кригою Антарктиди та Арктики, від рівнин – до різних висот гірських масивів. В кожній місцевості мешкають певні види тварин; їх сукупність має назву фауна (від лат. Фауна – богиня лісів та полів, покровителька тварин). Крім того, деякі тварини можуть мешкати на поверхні та всередині інших живих істот. Їх відносини з організмом хазяїна (тобто істоти, на поверхні або всередині якої вони оселилися) складаються по-різному. Певні види тварин можуть приносити хазяїну користь. Наприклад, найпростіші з групи джгутикових, оселяються у кишечнику комах (тарганів, термітів тощо) і допомагають організму хазяїна перетравлювати целюлозу клітковини. Самі комахи на це нездатні і тому існувати без цих джгутикових вони не можуть (явище мутуалізму). Є тварини, оселення яких в організмі хазяїна користі йому не приносить, але й не завдає відчутної шкоди. Так, в одному з відділів шлунку жуйних ссавців – рубці – існують інфузорії – ентодініоморфи, які живляться бактеріями, що там зустрічаються (явище коменсалізму). Серед безхребетних тварин є й багато паразитів (певні види найпростіших, плоских, круглих червів, молюсків, членистоногих тощо). Одні з них оселяються на поверхні тіла хазяїна (ектопаразити), інші – всередині нього (ендопаразити). Вони живляться перетравленою їжею хазяїна, його тканинами та рідинами, ушкоджують окремі клітини та цілі органи. Принципи класифікації тварин. Основною систематичною (таксономічною) одиницею зоології є вид. Кожен вид позначається назвою, яка складається з двох латинських слів. Наприклад, Canis familiaris – собака свійський, Canis lupus – вовк. У цих видових назвах перше слово (Canis) означає назву роду (завжди пишеться з великої літери), до якого належить вид, а друге слово – видовий епітет (пишеться з малої літери). Крім того, після назви виду вказується прізвище вченого, який його описав, та рік, коли цей вид був описаний. Наприклад, повна міжнародна назва зубра така: Bison bonasus Linnaeus, 1758. Це 5 означає, що вид був описаний К. Ліннеєм у 1758 р. Така назва виду є науковою, тобто єдиною в усіх країнах світу. Близькі види об’єднують в роди. Наприклад, вид хрущ травневий західний (Melolontha melolontha) та вид хрущ травневий східний (Melolontha hippocastani) об’єднуються у рід Хрущі (рід Melolontha). У свою чергу, близькі роди об’єднують в родини. Наприклад, роди Хрущ (рід Melolontha) та Кравчик (рід Lethrus) об’єднують у родину Пластинчастовусі (Scarabaeidae). Близькі родини групують у ряди. Наприклад, родини Пластинчастовусі (Scarabaeidae) та Туруни (Carabidae) об’єднуються у ряд Твердокрилі, або Жуки (Coleoptera). Близькі ряди складають клас. Наприклад, ряди Твердокрилі, або Жуки (Coleoptera) та Лускокрилі, або Метелики (Lepidoptera) відносять до класу Комахи, або Відкритощелепні (Insecta, або Ectognatha). Близькі класи, у свою чергу, об’єднують у типи. Так, класи Комахи, або Відкритощелепні (Insecta) та Покритощелепні (Entognatha) входять до складу типу Членистоногі (Arthropoda). Найвищою систематичною категорією є царство. Так, усі типи тварин складають царство Тварини (Animalia). Крім основних таксономічних категорій, у систематиці окремих груп тварин застосовують ще й допоміжні, переважно з префіксами над- чи під-. Наприклад, тип Членистоногі (Arthropoda) включає три сучасні підтипи: Ракоподібні, або Зябродишні (Crustacea або Branchiata), Хеліцерові (Chelicerata) та Трахейнодишні (Tracheata). Вид, як основна систематична одиниця – єдиний таксон, який реально існує у природі у вигляді певної кількості популяцій. Популяція – сукупність особин одного виду, які більш- менш тривалий час існують спільно на певній території, відносно відокремлено від інших подібних угруповань. Цей термін, запропонований 1903 р. датським вченим В. Іогансеном, став одним з основоположних понять у біології. Питання про те, що собою становить поняття «вид», хоча і дискутується у біології не одне сторіччя, і досі залишається актуальним. У сучасній біології загальноприйнятою є біологічна концепція виду. В її основі лежать уявлення про популяцію як структурно- функціональну одиницю виду та елементарну одиницю еволюції. З позицій біологічної концепції, вид – це сукупність популяцій особин, що подібні між собою за будовою, функціями, положенням в екосистемі (екологічна ніша), займають певний ареал, вільно схрещуються між собою в природі, дають плодючих нащадків і не гібридизуються з іншими видами, всі особини виду утворюють генетичну єдність, оскільки мають подібний набір генетичної інформації. Біологічна концепція виду включає в себе уявлення про політипичність виду, тобто про те, що вид може складатись з певної кількості підвидів. Підвиди – сукупність подібних між собою популяцій, які відрізняються від інших популяцій того ж виду однією або небагатьма станами ознак. Існування підвидів – свідоцтво екологічної пластичності виду, тобто його здатності пристосовуватись до різноманітних умов довкілля. Наприклад, вид тигр має сім підвидів, заєць білий – 10, білка звичайна – 29 тощо. Внаслідок існування дуже близьких морфологічно та екологічно видів-близнюків встановлення видової самостійності певної групи особин проводять по різним критеріям виду. 1. Морфологічний критерій базується на подібності в будові особин одного виду. Він включає в себе різні морфологічні ознаки – від будови хромосом, до особливостей будови органів та їх систем. Морфологічні ознаки, унікальні для певного виду (або таксону вищої категорії: роду, родини тощо) називають діагностичними. Наприклад, два види річкових раків – широкопалий та довгопалий – різняться за будовою клешень першої пари ходильних ніг. Хоча більшість сучасних визначників тварин, рослин чи грибів створені саме на основі вивчення морфологічних ознак, слід враховувати такі явища, як поліморфізм та види- двійники. Поліморфізм – явище, коли у межах одного виду існують групи особин, які різняться за забарвленням, розмірами, особливостями будови тощо. 2. Фізіологічний критерій оснований на подібності та відмінах процесів життєдіяльності представників різних видів. До такого критерію належить, наприклад, здатність до парування та утворення плодючих нащадків. 3. Біохімічний критерій – це особливості будови і складу макромолекул та процеси протікання певних біохімічних реакцій, характерні для особин певного виду. Наприклад, близькі види, які мають різний набір генів, відрізняються і за білковим складом. 6 4. Генетичний критерій базується на тому, що особини одного виду мають подібний генотип, особини навіть близьких видів – відмінний. Але чим ближчі у філогенетичному відношенні види, тим більше у них спільних генів. Зокрема, для визначення спорідненості видів використовують дані дослідження рРНК малої субодиниці рибосом (16S у прокаріотів або 18S у еукаріотів), а також послідовності ДНК, що кодують такі поширені білки, як α- та β-тубуліни, актин та інші. 4. Географічний критерій полягає в тому, що популяції одного виду займають певну частину біосфери (ареал), яка відрізняється від ареалів близьких видів. Так, згідно правилу Джордано ареали близьких видів тварин зазвичай займають суміжні території і суттєво не перекриваються. Але відомо багато і протилежних прикладів. 5. Екологічний критерій пов’язаний з тим, що внаслідок взаємодії популяції певного виду з комплексом усіх екологічних факторів середовища формується власна екологічна ніша. Вона визначає трофічне й просторове положення популяції виду в екосистемі. Поняття екологічної ніші включає в себе і всі попередні критерії виду. Наприклад, деякі близькі морфологічно види паразитичних червів (людська та свиняча аскарида тощо) розрізняють за видами хазяїв. Такий критерій, як екологічна ніша, дозволяє встановити видову самостійність сукупностей будь-яких популяцій, незалежно від способів розмноження. 6. Етологічний критерій виду базується на вивченні особливостей поведінки тварин: шлюбної, соціальної, будівельних, мисливських інстинктів, міграцій тощо. Таким чином, для визначення видової самостійності тієї чи іншої групи особин необхідно застосовувати весь комплекс критеріїв виду, оскільки будь-який окремий з них не може вважатись єдиним абсолютним. Місце тварин у системі живого світу. Нашу планету населяє значне різноманіття організмів, яких, залежно від організації їх клітин поділяють на два надцарства: Прокаріоти Procaryota) та Еукаріоти (Eucaryota). Клітини прокаріотів, до яких належать Архебактерії (Archaebacteria) та Справжні бактерії (Eubacteria), не мають ядра та багатьох інших органел (мітохондрій, пластид, апарату Гольджі, ендоплазматичної сітки тощо), притаманних клітинам еукаріотів. До еукаріотів зазвичай відносять три царства організмів: Гриби (Fungi), Рослини (Plantae), Тварини (Animalia). Близько ¾ всіх видів, що населяють Земну кулю – тварини, яких нараховують майже 2 млн. видів. При цьому лише 2% з них – хордові (рис. 1). Проте в наш час, широко використовуючи дані молекулярної біології та цитології, система органічного світу активно переробляється. Базуючись на даних електронної мікроскопії та молекулярної біології, вчені стикнулися зі значним різноманіттям молекулярної структури одноклітинних еукаріотів та організації їх органел. В результаті деякі вчені на підставі вивчення їх ДНК, рибосомальної РНК, будови крист їх мітохондрій, одноклітинні види тварин, грибів та водоростей відносять до різних царств. Тому тимчасово Рис. 1. Співвідношення видового різноманіття основних груп організмів на Земній кулі 7 одноклітинних еукаріотів відносять до групи Протисти (Protista), якій інколи надають статус окремого царства. Поняття Protista запропоноване у 1866 року відомим німецьким вченим Е. Геккелем, для позначення окремого царства організмів, на противагу царствам Тварини та Рослини. У царство Протисти Е. Геккель включив прокаріотів, водорості, нижчі гриби, а також одноклітинні та деякі багатоклітинні тварини. Згодом, під впливом інших вчених Е. Геккель розподілив протистів між царствами рослин та тварин. Ідею Геккеля відродив 1956 року Х.Ф. Коупленд, розглядаючи протистів як одне з царств еукаріотів, що об’єднує переважно одноклітинних, синцитіальних та найпростіших багатоклітинних еукаріотів. Зрозуміло, що з позицій філогенетичної систематики такого таксона, як Protista, не існує. Відродження цього таксону можна вважати тимчасовим компромісним варіантом, оскільки той чи інший підхід до створення системи еукаріотів на даний час не можна вважати загальноприйнятим. Тваринний світ України налічує понад 45 тис. видів, з них понад 44 тис. – безхребетних, та близько 760 видів хребетних тварин (табл. 1). Така різноманітність фауни визначається географічним положенням нашої країни, адже на її території виділяють 5 фізико-географічних зон, що відрізняються своїми кліматичними умовами та рослинністю (Українські Карпати, зона Мішаних лісів (Українське Полісся), Лісостепова та Степова зони, Південнобережне субсередземномор’я (Кримські гори). При цьому слід враховувати, що за прогнозом вчених описано лише 2/3 видів фауни України, 1/3 ще й досі не відомі науці (переважно безхребетні тварини). Проте інтенсивна господарська діяльність людини справляє сильний негативний вплив на біологічне різноманіття та стан природних ресурсів України взагалі. Тому багато видів тварин фауни України вимагають охорони. У друге видання Червоної книги України (1994 р.) включено 382 види тварин (їх розподіл по окремих таксонах наведений у табл. 1). Таблиця 1 Різноманітність тваринного світу України Таксони Кількість видів Занесено до Червоної книги України, видів БЕЗХРЕБЕТНІ >44 000 227 Найпростіші >2 000 – Губки 39 – Кишковопорожнинні 36 2 Реброплави 2 – Плоскі черви 1 280 – Немертини 33 – Первиннопорожнинні 1 600 2 Скреблянки 57 – Кільчасті черви 440 7 Сипункуліди 2 – Членистоногі >39 000 204 Молюски >600 12 Щупальцеві 28 – Щетинкощелепі 2 – Голкошкірі 12 – ХОРДОВІ >740 155 Головохордові 1 – Асцидії 1 – Круглороті 2 2 Риби ~200 34 Земноводні 17 5 Плазуни 21 8 Птахи ~400 67 Ссавці 108 41 8 1. ЗАГАЛЬНА ОРГАНІЗАЦІЯ ОРГАНІЗМУ ТВА