مهره داران | مشخصات و طبقه بندی – به زبان ساده

به چه جانورانی مهره دار میگویند؟

همه مهره داران دارای ستون فقرات یا ستون مهره‌ای هستند که به حمایت از بدن آن‌ها کمک می‌کند. اگرچه این شاید بارزترین ویژگی مهره داران باشد اما در اولین مهره داران احتمالاً فقط یک نوتوکورد (ساختار میله‌ای انعطاف‌پذیر که در رشد سیستم عصبی نقش دارد)، وجود داشت. مهره داران دارای سر مشخص، مغز متمایز و سه جفت اندام حسی (بویایی، بینایی و شنوایی) هستند و بدن آن‌ها شامل تنه و دم است.

می‌توان فرض کرد که این جاندار اجدادی یک مهره دار کوچک و دارای جثه‌ای نرم بوده است، دو عاملی که مانع از تشکیل فسیل می‌شوند. فسیل‌های کامبرینی که گفته می‌شود فسیل «سرطناب‌داران» (Cephalochordates) هستند و همچنین فسیل‌هایی از پولک ماهی‌های آگنات وجود دارند اما نوع اول فسیل بسیار ساده و دومین مورد نیز برای توضیح روند تکامل بسیار پیچیده است. کوچکترین مهره داران یک گونه قورباغه، با طول تا 7/7 میلی‌متر و بزرگترین مهره دار نهنگ آبی با 33 متر طول هستند.

آناتومی مهره داران چگونه است؟

همه مهره داران دارای یک بدن طرح اولیه مشابه هستند و در برخی از دوره‌های زندگی خود (عمدتا در مرحله جنینی)، دارای ویژگی‌های عمده آکوردات‌ها یعنی برخورداری از سه ساختار زیر هستند:

• نوتاکورد (Notochord): یک ستون سفت و محکم
• لوله عصبی (Neural Tube): یک لوله توخالی پشتی از ماده عصبی، قوس حلقی
• دم خلفی تا مقعد

فیلم آموزش جانورشناسی 1 در فرادرس

کلیک کنید

آرواره‌داران با زائده‌های جفت‌شده، باله‌ها یا پاهای خود مشخص می‌شوند که ممکن است به بعدا از بین بروند. اندام مهره داران همگن در نظر گرفته می‌شوند زیرا همان ساختار اسکلتی اساسی از آخرین جد مشترک آن‌ها به ارث رسیده است. این یکی از استدلال‌هایی است که چارلز داروین برای تأیید نظریه تکامل خود مطرح کرد.

اسکلت بدن مهره داران

بافت بدن مهره داران

سیستم گوارشی مهره داران

سیستم ترشحی مهره داران

در نتیجه انرژی متابولیکی قابل توجهی برای این موجودات صرفه‌جویی می‌شود. روده بزرگ که به غده راست‌روده‌ای راه دارد و در نهایت به راست روده منتهی می‌شود، به عنوان یک عضو کمکی برای دفع عمل می‌کند، آبشش‌های ماهیان یا غدد عرق پستانداران نیز همین نقش را دارند.

غدد درون ریز مهره داران

سیستم تنفسی مهره داران

سیستم گردش خون مهره داران

بافت خونی از نظر سلول‌های اختصاصی خود بسیار متمایز است، اگرچه جزئیات آن در میان حیوانات تفاوت دارند. عملکرد سیستم ایمنی در مهره داران به شکل پیشرفته‌ای عمل می‌کند.

سیستم عصبی و اندام های حسی مهره داران

وضعیت پشتی، ساختار لوله‌ای و منشأ اپیدرمی سیستم عصبی مرکزی در آکوردات‌ها مشخص است، اگرچه شاید برخی از این مشخصه‌ها، شباهت‌هایی با همی‌کوردات‌ها داشته باشند. ساختارهای حسی متمایز از آکوردات‌ها و شامل بویایی، بینایی و شنوایی هستند. وزیکول بینی با محیط در ارتباط است و سلول‌های حسیِ آن به عنوان گیرنده‌های شیمیایی بی‌شباهت به سلول‌های چشایی دهان نیستند. چشم پیچیده‌ترین اندام سر است. عملکرد چشم، تغییرات انطباقی گسترده‌ای را در بین گروه‌های مختلف مهره داران نشان می‌دهد.

وزیکول شنوایی از یک کیسه ساده، در اثر نفوذ پلاکود اکتودرم درد وران جنینی به وجود می‌آید و عصب‌دهی می‌شود. ساختار اصلی این اندام حسی در اثر سازگاری با محیط به وجود می‌اید اما عملکردهایی مانند آگاهی از حرکت یا احساس نزدیکی به طعمه، حاصل تکوین هستند. سیستم خط جانبی کانال‌ها و اندام‌های حسی ویژگی منحصر به فرد مهره داران هستند. اجزای سیستم حسی و عصبی، به غیر از سر در بدن مهره داران نیز وجود دارند. این سیستم مربوط به گوش است و احتمالاً در اصل آن عملکرد مشابهی داشته است.

ویژگی های خارجی مهره داران

تکامل نوتوکورد یا لوله عصبی پشتی و شکاف‌های حلق در ساختار آکوردات نشان‌دهنده بهبود توانایی شنا و احتمالاً توانایی بیشتر در گرفتن طعمه است. تخصص مهره داران برای جذب فعال طعمه‌های بزرگتر، هم در ساختار دهان و هم در ساختار نسبتاً ساده حلق با رشد شدید آبشش خود را نشان می‌دهد.

تخصص یافتگی برای تغذیه در دو گروه اساسی مهره داران یعنی آگناتان‌ها (Agnathans) و گناتوستوم‌ها (Gnathostomes) دیده می‌شود. سازگاری تکاملی بدن برای شنا نیز تنوع زیادی در مهره داران آبزی دارد و شامل تنوع در فرم بدن و در باله‌های داخلی و دو جفت باله‌های جانبی است.

مهره داران به چند گروه تقسیم می شوند؟

مهره داران در بین سایر حیوانات به خوبی شناخته‌شده هستند و مهره داران به ۵ دسته ماهی‌ها (Fishes)، دوزیستان (Amphibia)، خزندگان (Reptiles)، پرندگان (Birds) و پستانداران (Mammals) طبقه‌بندی می‌شوند.

فیلم آموزش جانورشناسی 1 در فرادرس

کلیک کنید

ماهی ها

به نظر می‌رسد که اولین ماهی‌ها در حدود 518 میلیون سال پیش، در طول دوره زمین‌شناسی کامبرین وجود داشته‌اند. امروزه بیش از ۳۰ هزار گونه ماهی در آب‌های شیرین و شور جهان یافت می‌شوند. گونه‌های زنده ماهی‌ها شامل لامپری‌های (دهان‌گردماهیان) بدون آرواره و سگ‌های دریایی تا کوسه‌های غضروفی، اسکیت‌ها (Skates) و انواع ماهی‌های استخوانی هستند.

برخی از ماهی‌ها در چشمه‌های آب گرمِ کم عمق و در دمای کمی بالاتر از 42 درجه سانتی‌گراد زندگی می‌کنند و برخی دیگر در دریاهای سرد قطب شمال چند درجه زیر 0 درجه سانتی‌گراد یا در آب‌های عمیق سرد بیش از 4000 متر زیر سطح اقیانوس ساکن هستند.

روش تولید مثل ماهی‌ها متفاوت است اما بیشتر آن‌ها تخم‌‌های فراوانی تولید می‌کنند که در خارج از بدن بارور شده و پراکنده می‌شوند. تخم‌ ماهی‌های دریای آزاد معمولاً معلق باقی می‌مانند، در حالی که بسیاری از ماهیان ساحلی و آب شیرین در کف یا در میان گیاهان تخم‌ می‌گذارند. اغلب فقط تعداد کمی از صدها، هزار و در بعضی موارد میلیون‌ها تخم گذاشته شده، زنده می‌مانند و رشد می‌کنند.

آناتومی ماهی

بدن ماهی به سر، تنه و دم تقسیم می‌شود، اگرچه مرز بین این سه همیشه از خارج بدن قابل مشاهده نیست. اسکلتی ماهی از غضروف، در ماهیان غضروفی یا از استخوان در ماهیان استخوانی ساخته شده است. ستون مهره‌ها از مهره‌های مفصلی سبک و در عین حال قوی تشکیل می‌شود. دنده‌ها به ستون فقرات متصل می‌شوند و هیچ گونه اندام یا کمربند اندامی وجود ندارد. اصلی‌ترین خصوصیات خارجی ماهی باله‌ها هستند که از خارهای استخوانی یا نرمی تشکیل شده‌اند که به استثنای باله‌های دمی، ارتباط مستقیمی با ستون فقرات ندارند.

کوسه ها و سفره‌ماهی‌ها، ماهیان ابتدایی هستند که ویژگی‌های تشریحی ابتدایی متعددی شبیه به ماهی‌های باستانی، مانند اسکلت غضروفی دارند. بدن آنها متمایل به پشت و شکمی صاف است، معمولاً دارای پنج جفت شکاف آبششی و یک دهان بزرگ در قسمت زیرین سر هستند. پوست با پولک‌های جداگانه پلاکوئیدی پوشانده شده است. کلوآکا (Cloaca) دارند که مجاری ادرار و دستگاه تناسلی در آن باز می‌شوند. تخم ماهی‌های غضروفی به تعداد کم و حاوی زرده است. در برخی از گونه‌ها لارو درون تخم اما در برخی دیگر، خارج از تخم رشد می‌کنند.

ماهیان استخوانی دارای یک اسکلت استخوانی، دارای پنج جفت آبشش محافظت شده توسط یک لکه بینی و دهان در نوک پوزه یا نزدیک آن هستند. درم با پولک‌هایی که روی یکدیگر قرار گرفته‌اند پوشانده شده است. ماهیان استخوانی دارای مثانه شناور هستند که به آن‌ها کمک می‌کند تا در عمق ثابتی از آب بمانند. آن‌ها تعداد زیادی تخم کوچک را با زرده کمی تخم‌ریزی و در آب پخش می‌کنند.

اولین مهره دار آبزی کدام است؟

اولین مهره داران آبزی حدود 245 میلیون سال پیش ظاهر و حدود 90 میلیون سال پیش ناپدید شدند. داده های دیرینه‌شناسی نشان می‌دهند که اولین بقایای مهره داران قابل تشخیص، قطعات استخوانی ماهیان هتروستراکان کامبرین فوقانی و اردوویسیان تحتانی، در یک موقعیت دریایی شکل گرفته‌اند.

دوزیستان

دوزیستان از تتراپودهای آبزی (که در اصل ماهیان پادار بودند) که بین دوره اوایل دونین (Devonian) که 419 میلیون سال پیش آغاز شد، تا اوایل دوره پنسیلوانیا که 323 میلیون سال پیش آغاز شد، تکامل یافتند. در مجموع، دوزیستان بیش از 7300 گونه دارند. نام دوزیستان، از کلمه یونانی به معنای زندگی دوگانه گرفته شده است که اشاره به چرخه زندگی دوزیستان دارد. هر چند برخی از گونه‌ها در تمام دوره زندگی خود خشکی‌زی، برخی کاملا آبزی هستند و برخی بر روی درخت زندگی می‌کنند.

سه گروه زنده از دوزیستان وجودد ارند که عبارتند از:

• سیسیلیان (Caecilians)
• سمندر (Salamanders)
• آنوران (Anurans) شامل قورباغه و وزغ

آناتومی دوزیستان

استخوان‌های اصلی دوزیستان توخالی و سبک هستند. مهره‌ها با یکدیگر قفل می‌شوند و دارای مفصل هستند. دنده‌های دوزیستان معمولاً کوتاه بوده و ممکن است به مهره‌ها متصل شوند. جمجمه پهن و کوتاه است و اغلب به صورت ناقص استخوان‌بندی شده است. پوست کمی کراتین دارد و فاقد فلس یا پولک است اما غدد مخاطی بسیاری و در برخی از گونه‌ها، غدد سمی وجود دارند. قلب دوزیستان دارای سه اتاق، دو دهلیز و یک بطن است.

آن‌ها مثانه دارند و مواد زائد نیتروژن‌دار در درجه اول به صورت اوره دفع می‌شوند. دوزیستان با استفاده از پمپاژ باکال نفس می‌کشند. در این نوع تنفس، هوا ابتدا از طریق سوراخ‌های بینی به داخل ناحیه باکروفارنکس کشیده می‌شود، سپس سوراخ‌ها بسته شده و هوا با انقباض گلو وارد ریه‌ها می‌شود. تبادل گاز از طریق پوست مرطوب، این فرآیند را تکمیل می‌کند.

قورباغه‌ها کمربند لگنی مقاومی دارند و پاهای عقب بسیار بلندتر و قوی‌تر از اندام‌های جلو هستند. چهار یا پنج پا وجود دارند و انگشتان پا که اغلب برای شنا به کار می‌روند مشیده هستند. در انتهای پاها اندام‌های مکنده وجود دارند که برای پرش از آن‌ها استفاده می‌شود. قورباغه‌ها چشمان درشتی دارند و بدون دم هستند.

گونه‌های دیگر در خشکی تخم‌گذاری کرده و آن‌ها را به آب منتقل می‌کنند، در حالی که قورباغه‌های شاخدار (Marsupial) تخم‌های خود را در کیسه‌ای بر پشت خود حمل می‌کنند. تعداد کمی از گونه‌ها فاقد کیسه هستند و قورباغه‌ها در پشت قرار دارند. در برخی از گونه‌ها، ماده به محض بیرون آمدن از تخمک‌ها، قورباغه‌های خود را در یک حوضچه رسوب می‌دهد.

خزندگان

خزندگان مهره داران هوازی بوده و شامل لاک‌پشت، توتارا، مارمولک، سوسمار و تمساح هستند. آن‌ها ۴ پا دارند اما مارها و چند گونه مارمولک اندام حرکتی ندارند یا اندام حرکتی آن‌ها بسیار کوچک است. استخوان‌های خزندگان از اسکلت دوزیستان محکم‌تر است. خزندگان در اولین دوره نیمه پنسیلوانیا (299 تا ۳۲۳ میلیون سال پیش) از دوزیستان تکامل یافتند و بسیاری از مشخصات ساختاری دوزیستان را حفظ کردند. در حالی که اکثر خزندگان از موجودات دیگر تغذیه می‌کنند، تعداد کمی از آن‌ها مانند لاک‌پشت‌ها گیاهخوار هستند.

خزندگان به عنوان حیواناتی خونسرد فقط به مناطق معتدل و گرمسیری محدود می‌شوند. بیشتر خزندگان خاکزی و تعداد کمی از آن‌ها آبزی هستند. این جانوران با خزش یا شنا به روشی شبیه دوزیستان حرکت می‌کنند. با این حال، برخی از خزندگان می‌توانند بدن را از زمین بلند کرده و به صورت چهارپا یا دو پا به سرعت بدوند. خزندگان تخم‌های نسبتاً بزرگی می‌گذارند و در برخی موارد جانور ماده از تخم و نوزاد مراقبت می‌کند و در سایر خزندگان، زنده‌زایی وجود دارد.

آناتومی خزندگان

دندان‌های خزندگان مخروطی بوده و از نظر اندازه یکنواخت هستند. سلول‌های سطح اپیدرم به پولک‌های شاخی تغییر شکل داده‌ناد و لایه‌ای ضد آب را ایجاد می‌کنند. خزندگان قادر به استفاده از پوست برای تنفس نیستند و سیستم تنفسی کارآمدتری نسبت به دوزیستان دارند و با متسع کردن دیواره‌های قفسه سینه، هوا را به داخل ریه‌ها می‌کشند. ساختمان قلب خزندگان شبیه دوزیستان است اما یک سپتوم وجود دارد که جریان خون اکسیژن‌دار و خون فاقد اکسیژن را کاملا از یکدیگر جدا می‌کند.

سیستم تولید مثل برای لقاح داخلی تکامل یافته است و در اکثر گونه‌ها یک اندام تناسلی وجود دارد. تخم‌ها توسط غشای آمنیوتیک احاطه شده‌اند که از خشک شدن آن‌ها جلوگیری می‌کند و روی زمین ریخته می‌شوند و یا در بعضی از گونه‌ها به صورت داخلی رشد می‌کنند. مثانه کوچک است زیرا مواد زائد نیتروژن‌دار به صورت اسید اوریک دفع می‌شوند.

خزندگان لقاح داخلی و تکوین آمنیوتیک دارند که در آن جنین در مجموعه‌ای از غشاهای محافظ خارج جنینی شامل آمنیون، کوریون و آلانتوی ایجاد می‌شود و مقیاس‌های اپیدرمی که بخشی یا کل بدن آن‌ها را پوشانده است. گروه‌های اصلی خزندگان زنده لاک‌پشت‌ها، توتاراها، مارمولک‌ها، مارها و تمساح‌ها بیش از 8700 گونه از خزندگان را تشکیل می‌دهند.

پرندگان

پرندگان به دلیل داشتن پَر گروه منحصر به فردی از مهره داران محسوب می‌شوند و شامل 9600 گونه زنده هستند. داشتن پر ویژگی اصلی است که آن‌ها را از سایر حیوانات متمایز می‌کند. آن‌ها مهره داران خونگرمی هستند که قرابت بیشتری با خزندگان نسبت به پستانداران دارند. پرندگان همچون پستانداران، دارای قلب چهار محفظه‌ای هستند. اندام‌های قدامی جلویی به بال تبدیل شده‌اند (صفتی که با خفاش‌ها مشترک است) و تخم آن‌ها با پوسته سخت پوشانده شده است.

فیلم آموزش کالبدشناسی مهره‌داران در فرادرس

کلیک کنید

بینایی پرندگان بسیار قوی است اما حس بویایی آن‌ها رشد زیادی نکرده و دامنه شنوایی آن‌ها محدود است. اگرچه بیشتر پرندگان توانایی پرواز دارند اما برخی از آن‌ها کم‌تحرک بوده و برخی اصلا قادر به پرواز نیستند. پرندگان به روشی مشابه خویشاوندان نسبتاً نزدیک خود یعنی خزندگان، تخم‌‌گذاری کرده و از آن‌ها در لانه خود محافظت می‌کنند تا زمانی که توانایی پرواز و تغذیه خود را داشته باشند اما برخی از جوجه‌ها ازبدو بیرون آمدن از تخم قادر به تغذیه و پرواز هستند.

منشأ تکاملی پرندگان، پرها و پرواز پرندگان مدت‌هاست که موضوع بحث دانشمندان بوده اما تکامل پرندگان از اجداد خزندگان، به طور کلی پذیرفته شده است. تنوع دایناسورهای تروپود (گروه متنوعی از خزنده‌کَفَلان) که برخی از آن‌ها پر دارند، چشم انداز تکامل و تنوع اولیه پرندگان بسیار گسترش داده‌اند. در حالی که شناخته شده است که دوره بحرانی تکامل و پرواز پرندگان در اوایل دوره کرتاسه (145/5 میلیون تا 99/6 میلیون سال پیش) اتفاق افتاده است، شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد پرها در گیاهان خاکی خیلی زودتر و احتمالاً در دوره‌های تریاس و ژوراسیک (حدود 252 میلیون تا 145 میلیون سال پیش) ظهور یافته‌اند.

آناتومی پرندگان

پرندگان تتراپود هستند و از اندام‌های عقب برای راه رفتن یا پرش استفاده می‌کنند، اندام‌های جلویی بال‌های پوشیده از پر هستند که برای پرواز سازگار شده‌اند. پرندگان خونگرم هستند و متابولیسم بالا، سیستم اسکلتی سبک و عضلات قدرتمندی دارند. استخوان‌های دراز، نازک، توخالی و بسیار سبک هستند. کیسه‌های هوایی منشعب شده از ریه‌ها، مرکز برخی استخوان‌ها را اشغال می‌کنند.

جناغ وسیع است و معمولاً از یک صفحه و مهره به هم جوش خورده ایجاد شده است. دندان وجود ندارد و فک‌های باریک به منقاری پوشیده از شاخ تبدیل می‌شوند. چشم‌ها خصوصاً در گونه‌های شبانه مانند جغدها نسبتاً بزرگ هستند. آن‌ها در شکارچیان به جلو و در اردک‌ها به صورت در کنار سر قرار می‌گیرند. پرها از رشد لایه اپیدرم پوست به وجود می‌آیند و در مراحل ابتدایی برای رشد و تغذیه رسانی دارای رگ‌های خونی هستند. تنها غده پوستی پرندگان، غده پَرآرایی (Preen Gland‎) در نزدیکی دم است و ترشحاتی روغنی تولید می‌کند که باعث ضد آب شدن پرها می‌شود.

اگرچه پرها از اشکال مختلفی برخوردارند اما همه آن‌ها از پروتئین بتا - کراتین تشکیل شده‌اند و ساختار اصلی مشابهی دارند. پرها در پرندگان شامل چند نوع زیر هستند:

• «پرهای اصلی» (Contour Feathers): پرهای اصلی پوشاننده بدن پرنده هستند. نوک‌‌های ضد آب این پرها به سمت بیرون قرارد ارد و در انتهای محور پر، کرک‌ها هستند که روی پوست را می‌پوشانند. برخی پرهای پوششی رنگ درخشانی دارند و برای خودنمایی پرنده یا برای استتار استفاده می‌شوند.
• «کُرک‌های دائمی» (Semiplumes Feathers): عموماً در زیر پرهای دیگر پنهان شده‌اند و فاقد محور هستند و یک ساختار عایق کرکی ایجاد می‌کنند. این نوع از پر بیشتر در پرندگان دریایی وجود دارد.
• «کرک‌های غیر دائمی» (Down Feathers): دارای محور مرکزی هستند اما پرزهای پر مانند پرهای پوشاننده و اصلی، به یکدیگر متصل نیستند. کرک غیر دائمی بیشتر در جوجه‌ها دیده می‌شود.
• «پرهای رشته‌ای» (Filoplume Feathers): پرهای بسیار ظریف و رشته‌ای که معمولا قابل مشاهده نیستند مگر اینکه کل پرهای سطحی پرنده کنده شود تا بتوان آن‌ها را دید.
• «پرهای مویی» (Bristle Feathers): ساده‌ترین نوع پر که دارای محور هستند اما پهنه و تیغه وجود ندارد. پرهای مویی نقش حسی و محافظتی دارند و در قسمت‌هایی مانند کنار چشم و دهان دیده می‌شوند.
• «پرهای بال» (Wing Feathers): با سطوح یکنواخت ضد باد یا رگه‌هایی در دو طرف محور مرکزی مشخص می‌شوند که توسط یک ریزساختار بهم پیوسته ایجاد شده‌اند. این پرها نامتقارن هستند و دارای لبه کوتاهتر و انعطاف‌پذیری کمتر هستند که از پیچیدن هوا هنگام بال زدن جلوگیری می‌کنند.
• «پرهای دم» (Tail Feathers): این پرها که به شکل فن هستند، از فرمان دقیق در پرواز پشتیبانی می‌کنند. به طور معمول، پرندگان دارای شش جفت پر در دم هستند که افزایش تقارن را به سمت جفت‌های خارجی نشان می‌دهند. در بعضی از پرندگان، پرهای دم به زیورآلات نمایشی تبدیل شده‌اند که در پرواز بی‌فایده هستند.

در قسمت انتهای انگشتان پا، پنجه وجود دارد. پا، پنجه و آرایش انگشتان در پرندگان مختلف متفاوت هستند و بر اساس معیارهای متنوعی دسته‌بندی می‌شوند.

پستانداران

امروزه حدودا ۵ هزار گونه از پستانداران وجود دارند. بر خلاف سایر جانوران، نوزاد پستانداران با شیر مادر تغذیه می‌شود. پستانداران از طریق چند ویژگی بارز خود شناسایی می‌شوند که مهم‌ترین آن‌ها پوشیده شدن پوست با مو است اگرچه به عنوان یک استثنا در بسیاری از نهنگ‌ها، مو فقط در مرحله جنینی وجود دارد. فک پایین پستانداران به جای استخوان جداگانه (کوادرات) مانند سایر مهره داران مستقیماً به جمجمه متصل می‌شود. یک زنجیره از سه استخوان ریز امواج صوتی را از طریق گوش میانی منتقل ‌می‌کند.