Біологія. 8 клас. Тагліна

§ 28. Еволюція нервової системи тварин

Поміркуйте й обговоріть ситуацію

В еволюції приматів і людини головний мозок поступово збільшувався. Зараз наш мозок споживає значну частину енергоресурсів організму: чверть усієї глюкози та третина кисню йде на підтримку його роботи. Навіщо утримувати такий «дороговартісний» орган?

Дифузна нервова система

У тому, як тварини реагують на те, що відбувається в навколишньому середовищі, величезну роль відіграє нервова система.

Найбільш просту нервову систему мають Жалкі (Кишковопорожнинні). Їхні нервові клітини розміщуються в тілі дифузно (невпорядковано), а численні відростки нервових клітин утворюють нервову мережу (мал. 28.1). Таку нервову систему називають сітчастою, або дифузною.

Мал. 28.1. Сітчаста (дифузна) нервова система прісноводної гідри

Зовнішнє подразнення поширюється по всіх клітинах нервової мережі, і реакція охоплює всі частини організму. Наприклад, якщо вколоти голкою прісноводну гідру, усе її тіло стиснеться в грудочку.

Стовбурова нервова система

У більшості тварин нервові клітини згруповані в певних ділянках тіла. Так, у плоских і круглих червів скупчення нервових клітин утворюють головні нервові вузли (ганглії), від яких уздовж тіла тягнуться нервові стовбури з поперечними перетинками між ними (мал. 28.2). Таку нервову систему називають стовбуровою.

Мал. 28.2. Стовбурова нервова система плоских червів

Ганглії працюють, як нервові центри. У плоских і круглих червів вони концентруються на передньому кінці тіла, адже там розташовані органи чуття. Черви сприймають дотики за допомогою чутливих щетинок, мають смакові сосочки й нюхові органи.

Вузлова нервова система

Ще більшої концентрації скупчення нервових клітин досягають у вузловій нервовій системі (мал. 28.3, с. 134). Головні ганглії відповідають за роботу органів чуття, тулубові ганглії обслуговують інші відділи тіла. Таку нервову систему мають кільчасті черви, членистоногі та молюски.

Мал. 28.3. Вузлова нервова система кільчастих червів

У кільчастих червів у передньому кінці тіла розташовані надглотковий і підглотковий ганглії, які з’єднані навкологлотковим кільцем. Уздовж тіла тягнеться черевний нервовий ланцюжок, у кожному сегменті тіла утворюються ганглії. До органів ідуть нерви. Таку саму будову має й нервова система ракоподібних.

У комах у ході еволюції декілька гангліїв на передньому кінці тіла об’єдналися й сформували «головний мозок» (мал. 28.4). Такий мозок дає змогу аналізувати сигнали складних органів чуття, завдяки чому можна точно оцінювати те, що відбувається навколо.

Мал. 28.4. Вузлова нервова система комах: 1 — головний ганглій (обробляє інформацію від органів чуття — очей, вусиків та ін.); 2 — підглотковий ганглій (іннервує ротові кінцівки); 3 — навкологлоткове кільце (з'єднує головний і підглотковий ганглії);4 — грудні ганглії (керують рухами кінцівок); 5 — черевні ганглії (регулюють роботу внутрішніх органів)

Особливо розвинений головний мозок мають суспільні комахи, мурахи, терміти, бджоли (мал. 28.5). Він зумовлює дуже складну поведінку. Раніше вчені вважали, що поведінка суспільних комах зумовлена лише інстинктами. Однак експерименти на мурахах довели, що вони здатні до запам’ятовування й навчання.

Мал. 28.5. Складна інстинктивна поведінка суспільних комах

Нервова система молюсків належить до розкидано-вузлового типу. Відносно великі парні (правий і лівий) ганглії розміщені в різних частинах тіла. Ганглії голови аналізують сигнали від органів чуття (зір, дотик, нюх, рівновага), ганглії ноги контролюють рух, інші іннервують мантію та внутрішні органи (мал. 28.6). Від гангліїв тягнуться нервові ланцюжки.

Мал. 28.6. Розкидано-вузлова нервова система двостулкового молюска

У головоногих молюсків великі ганглії зливаються й утворюють головний мозок, вкритий скупченням тіл нейронів — корою. Така висока концентрація нервових клітин забезпечує вдосконалення органів чуття (мал. 28.7). Розвинена нервова система каракатиць, кальмарів і восьминогів дає підстави вважати їх найбільш «розумними» з-поміж безхребетних тварин. Вони здатні спілкуватися, навчатися, розв’язувати складні головоломки, розрізняти кольори й форми тощо. Деякі вчені вважають, що за інтелектом їх можна порівняти із собаками!

Мал. 28.7. Розвинені органи чуття восьминога

Знайдіть інформацію й виконайте завдання

Дізнайтеся, як восьминоги спілкуються, змінюючи колір тіла; утримують предмети й використовують їх; розв'язують головоломки.

Трубчаста нервова система

Нервову систему хордових називають трубчастою, адже вона розвивається з нервової трубки, що тягнеться вздовж спинного боку тіла. З переднього відділу трубки утворюється головний мозок.

Головний мозок хребетних тварин має 5 відділів: довгастий мозок, мозочок, середній мозок, проміжний мозок, кінцевий (передній) мозок (мал. 28.8, таблиця 10, с. 136).

Мал. 28.8. Ускладнення будови мозку в хребетних тварин: 1 — кінцевий мозок; 2 — проміжний мозок; 3 — середній мозок; 4 — мозочок; 5 — довгастий мозок

Таблиця 10. Особливості будови й функції мозку в хребетних тварин

	Опис
Риби	У риб найбільш розвиненим відділом є середній мозок. Тут інтегруються сигнали від інших відділів мозку й розташований зоровий центр. Риби короткозорі й добре бачать на відстані лише 2-3 метри, але за допомогою очей вони отримують багато інформації. Кінцевий мозок у риб розвинений слабо. Тут розміщений центр нюху, і він збільшений у риб, які активно його використовують, наприклад, в акул. У довгастому мозку є центри слуху й дотику, а також важливі центри дихання, травлення, кровообігу. У риб добре розвинений мозочок. Він відповідає за керування рухами, пов'язаними з плаванням і захопленням їжі
Земноводні (Амфібії)	Як і в риб, в амфібій великих розмірів сягає середній мозок, який також є вищим інтегративним центром і містить центр зору. Але вихід на суходіл сприяв збільшенню кінцевого мозку. Кінцевий мозок амфібій зумовлює кращу, ніж у риб, роботу органів зору, нюху та слуху. У порівнянні з рибами, рухи амфібій прості й одноманітні, тож мозочок в амфібій розвинений гірше
Плазуни (Рептилії)	Головний мозок рептилій збільшився в розмірах порівняно з амфібіями. Мозочок сильно розвинений завдяки складності й різноманіттю рухів плазунів. Середній мозок втратив значення вищого інтегративного центру. Головним і найбільшим відділом став кінцевий мозок. На його поверхні з'явилася примітивна кора
Птахи	У птахів дуже розвинені вкриті корою півкулі кінцевого мозку та зорові частки середнього мозку. Політ птахів відзначається великою складністю, тому мозочок у птахів має складки, що значно збільшують його поверхню
Ссавці	Найвищого розвитку досягає головний мозок у ссавців. Кінцевий мозок має кору, утворену борознами та звивинами, які значно збільшують його поверхню. Великі півкулі визначають складну та різноманітну поведінку ссавців. Вона виявляється через турботу про потомство, здатність до навчання та спілкування

Розв'язання проблемних питань і завдань із теми

У двостулкових молюсків є три пари гангліїв, у черевоногих — п'ять. У черевоногих молюсків ганглії голови утворюють головний мозок, а в головоногих молюсків мозок уже вкритий примітивною корою. Як розвиток нервової системи пов'язаний зі способом існування й типом живлення?

Поділіться своїми думками

Чим схожі й чим відрізняються нервові системи цих тварин?

Робота в групі

Обговоріть, який взаємозв'язок існує між розміром мозку (або співвідношення розмірів мозку) з розмірами тіла та складністю поведінки організмів.

Опорні точки

Основними типами нервової системи є дифузна, стовбурова, вузлова (розкидано-вузлова) та трубчаста. В еволюції нервової системи відбувалися її концентрація й централізація. Укрупнення головного мозку й ускладнення його структури стало основою пристосувальної поведінки ссавців.

Запитання і завдання

1. Мурахи мають складні спільноти, активно контактують між собою й можуть працювати в команді. Чи є діяльність мурах цілком інстинктивною? Чи здатні вони до більшого? Запропонуйте схему експерименту, щоб дізнатися, чи здатні мурахи до запам’ятовування й навчання.

2. Поясніть на прикладах, як більш різноманітне середовище існування може сприяти еволюції нервової системи.

3. Відомо, що нервова трубка розвивається з клітин на поверхні тіла. Як ви вважаєте, чому нервова система хордових бере початок саме від покривів тіла?

4. У таблиці містяться дані щодо маси тіла певних ссавців і маси їхнього головного мозку. Побудуйте графік залежності співвідношення маса мозку / маса тіла (за вертикаллю) від маси мозку (за горизонталлю). Додайте до графіка людину. Зробіть висновок щодо встановленої закономірності.

	Лев	Антилопа	Зебра	Носоріг	Кішка	Леопард	Слон
Маса тіла, кг	119,5	8,6	255,0	765,0	3,5	27,7	3048
Відношення маси мозку до маси тіла, %	0,18	0,58	0,21	0,09	0,94	0,59	0,18