У мелких и крупных животных относительные количества запасаемого жира отличаются незначительно: запас жира пропорционален массе тела.
Отношение энергии к скорости ее использования (время выносливости) увеличивается пропорционально размерам тела, поэтому мелкое животное должно питаться почти непрерывно. Проблема выживания в неблагоприятные периоды наиболее оптимально решается за счет запасания жира и одновременного снижения интенсивности метаболизма в результате перехода в состояние оцепенения (например, зимнюю спячку). Мелкие животные переживают зиму труднее, крупные -- легче. Медведи могут спать всю зиму без резкого снижения температуры тела или интенсивности метаболизма.
У крупных животных волосяной покров толще, чем у мелких. Он менее теплопроводен и лучше защищает от потери тепла. К тому же у крупных животных относительная площадь поверхности тела меньше.
При массе тела до 10 кг густота меха возрастает пропорционально увеличению массы тела, а при массе тела более 10 кг четкой взаимосвязи этих показателей не выявляется, зато отмечается увеличение толщины именно подкожного слоя жира, которая бывает довольно значительной. Таким образом, для зверей с массой тела менее 10 кг толщина и густота шерстного покрова играют очень важную роль.
Минимальный размер животного определяется не тем, насколько маленьким оно может быть и при этом сохранять тепло. Непосредственное ограничение кроется в устройстве системы снабжения кислородом и в возможностях сердца как насоса.
Форма тела. Млекопитающие имеют весьма разнообразную форму тела, которая полностью зависит от условий среды обитания и образа жизни. Исходя из этого можно выделить четыре основных типа: наземные четвероногие звери (большинство); обитатели почвы (кроты, слепыши и др.); водные звери (киты, дельфины); летающие звери (летучие мыши).
Наиболее типичным для лесных представителей наземных зверей является удлиненное туловище, довольно высоко приподнятое на четырех пятипалых конечностях, с хорошо выраженной шеей и головой умеренных размеров, а также с явственно обособленным тонким хвостом.
Рис. 1.1 Анатомический ряд, иллюстрирующий процесс удлинения конечностей за счет приподнятая ступни (затушевана): 1 -- стопоходящие (обезьяна); 2 -- пальцеходящие (собака); 3 -- фалангоходящие (лама)
У обитателей почвы туловище вытянутое, валькообразное, шейный отдел настолько короткий, что снаружи обычно незаметен, хвост редуцирован; конечности очень короткие.
Водные звери имеют обтекаемую (рыбообразную) форму тела и видоизмененные конечности (ласты).
У летающих зверей передние конечности приобрели форму крыльев.
Всех наземных млекопитающих в зависимости от того, опираются ли они при передвижении на всю стопу или только на пальцы, делят на три группы: стопоходящие, пальцеходящие и фалангоходящие(рис. 1.1). Из лесных животных к первой группе относятся, например, медведи; ко второй большинство зверей; к третьей - все копытные. Переходную группу составляют пальцестопоходящие; среди них можно назвать лесную и каменную куниц.
Кожный и волосяной покровы. Млекопитающие имеют покровы сложного строения, функции которых разнообразны. Кожа защищает организм от механических повреждений и потери воды, препятствует проникновению внутрь тела болезнетворных микроорганизмов. Кожа состоит из двух слоев (рис. 1.2): наружного - эпидермиса (надкожицы) и внутреннего - кориума (собственно кожа). Кориум постепенно переходит в подкожную клетчатку -- рыхлую соединительную ткань, содержащую жировые клетки. Жировые клетки располагаются неравномерно во всей клетчатке, поэтому жир накапливается в определенных частях тела. Наиболее сильно подкожный жировой слой развит у водных зверей, у которых наряду с исчезнувшим или сильно редуцированным волосяным покровом выполняет роль термоизолятора. Из лесных зверей подкожный слой жира наиболее выражен у кабанов, барсуков, медведей и др.
Рис. 1.2 Строение кожи: А -- эпидермис: Б -- кориум; В -- подкожная клетчатка; / -- жировые клетки; 2 -- луковица волоса; 3-- корень волоса; 4 -- артериальные кровеносные сосуды; J -- венозные кровеносные сосуды; 6-- нервные волокна; 7--пучки клейдающих волокон и сеть эластических волокон; 8 -- ростковый (мальпигиев) слой; 9-- роговой слой; 10 -- стержень волоса; 11 -- сальные железы; 12-- проток потовой железы; 13 -- волос; 14 -- потовая железа
Кориум соединяется с эпидермисом вдающимися вглубь него многочисленными сосочками, которые кроме механической связи выполняют также функцию питания эпителиального эпидермиса. За счет имеющихся в кориуме кровеносных сосудов через кожу в известной мере осуществляется и газообмен. Кориум содержит в себе значительное число разнообразных нервных окончаний, часть которых проникает в эпидермис, что делает кожу важным органом чувств.
Эпидермис имеет два слоя: внутренний ростковый (мальпигиев), состоящий из живых клеток, и наружный роговой - из отмирающих, постепенно ороговевающих клеток. Процесс ороговения прогрессивно нарастает по направлению к поверхности кожи. Поверхностные клетки рогового слоя постепенно слущиваются, образуя перхоть, и заменяются новыми. В клетках глубоких слоев эпидермиса и в межклеточном пространстве располагаются мельчайшие зернышки пигмента, который защищает нижележащие слои от светового раздражения.
Эпидермис дает начало многим производным кожи: волосам, иглам, чешуе, когтям, ногтям, копытам, рогам (кроме оленьих), различным кожным железам и др.
Совокупность волос образует волосяной покров. Густой волосяной покров называется мехом. В типичном случае мех состоит из двух категорий волос: длинных и сравнительно редких остевых (шерсть) и более коротких, тонких и густых (пух, или подшерсток).
Волосяной покров - одна из основных наружных характеристик млекопитающих. Основная окраска млекопитающих зависит, конечно, от пигмента, содержащегося в волосе. Степень развития волосяного покрова зависит от условий среды обитания: чем холоднее климат, тем он более развит. Даже у животных со значительной степенью редукции волосяного покрова он сильно развит во время внутриутробного развития, что доказывает их происхождение от волосатых предков. Защита тела от потери тепла не единственная функция волосяного покрова. Он защищает кожу и от механических повреждений, и от укусов ядовитых животных, что особенно актуально для животных, обитающих в условиях тропиков и субтропиков.
Развитие волоса начинается с образования небольшого утолщения эпидермиса, глубоко погруженного в кориум; при этом его наружные слои дают начало влагалищу волоса и сальным железам, а внутри расположенные клетки превращаются в зачаток собственно волоса, который растет благодаря размножению базальных клеток, постепенно ороговевает и пробивается наружу.
В волосе различают корень и ствол, выступающий над поверхностью кожи. Ствол имеет сердцевину, состоящую из пористых сплющенных клеток, между которыми находится воздух. Ее окружает плотный корковый слой, придающий волосу крепость, растяжимость и упругость. В корковом слое содержатся пигменты: жидкий (желтый и рыжий) и зернистый (темный и черный). Снаружи корковое вещество одето кожицей, функция которой - предохранить волос от механических и химических воздействий. В нижней части ствол волоса переходит в корень, который заканчивается расширением волосяной луковицей. Наружный слой волосяной сумки - волосяной мешок - соединяется с поверхностными слоями кориума пучком гладких мышц. При сокращении этих пучков волосы поднимаются (когда зверь «ощетинивается»).
Направленность волос в одну сторону носит название ворса. Направление его, как правило, краникаудальное (от головы к хвосту). Ворс уменьшает сопротивление при движении зверя в траве, густом кустарнике, норах и т.д. У подземных видов (крота, слепыша), передвигающихся в подземных ходах как вперед головой, так и вперед спиной, ворса нет.
Волосяной покров развивается в процессе роста животного и периодически в течение года сменяется. Зависимость строения меха от условий среды лучше пояснить на примере линьки - смены волосяного покрова. Срок линьки и ее продолжительность зависят от метеорологических условий в течение года, пола животного, его возраста и упитанности, а потому весьма изменчивы. Последовательность же линьки по участкам тела практически всегда стабильна (рис. 1.3). При этом обычно весенняя и осенняя линьки происходят в противоположном порядке (от головы к хвосту, и наоборот). Обобщая сведения по воздействию внешних условий на окраску меха и характер линьки, следует заметить, что лиса, соболь, белка, обитающие в горных районах Сибири, обладают темной расцветкой меха, что связано с низкой температурой и высокой влажностью воздуха. Чем далее на юг и юго-запад, тем слабее светлеет к зиме русак, а закавказские зайцы почти не изменяют зимой свою окраску. Ласка на севере на зиму белеет, а на юге остается коричневой в течение всего года. Покровительственный цвет окраски непосредственно зависит от климатического и почвенного факторов. Белая окраска имеет маскирующее значение, так же как и пятнистый рисунок в летней окраске для ряда млекопитающих, молодняка парнокопытных и т.д. Зимний волосяной покров значительно гуще и пышнее летнего. Это доказано на примере таких пушных зверей, как белка, лесная куница, лисица.
Рис. 1.3 Схема-календарь последовательности осенней (а) и весенней (б) линьки зайца-беляка (по данным С. И. Огнева, 1940)
Все наземные млекопитающие имеют на концах пальцев ногти, когти или копыта. Ногти свойственны обезьянам и отчасти полуобезьянам, имеют плоскую форму и покрывают палец только сверху. Когти наиболее распространены среди млекопитающих, отличаются изогнутостью верхней когтевой пластинки, которая охватывает конец пальца с боков и выдается острием за передний его край. Копыта охватывают конечную фалангу в виде толстого рогового башмака и свойственны крупным бегающим или лазающим по скалам млекопитающим. Роговые щитки имеются на хвосте у мышей, крыс, бобров, выхухолей.
Рога полорогих также относятся к роговым образованиям. Кожа млекопитающих способна утолщаться под влиянием трения, соединенного с давлением, образуя мозоли. У бородавочника они имеются, например, на запястных суставах и закладываются еще в период эмбриональной жизни.
В коже млекопитающих имеются многочисленные, разнообразные по строению и функциям железы: потовые, сальные, пахучие, млечные.
Потовые железы - важные органы физической терморегуляции (испарение пота с поверхности кожи); кроме того, они несут дополнительную функцию выделения (пот по своему составу близок к моче). Отсутствие или малое количество потовых желез у грызунов, собак, кошек и некоторых других животных связано с сильно развитой химической терморегуляцией и наличием тепловой одышки (потери тепла с поверхности языка, ротовой полости, легких).
Сальные железы выделяют свой жирный секрет (кожное сало) для защиты волос и поверхности кожи от смачивания и высыхания. Пахучие железы (анальные, мускусные, хвостовые) служат для распознавания особей своего вида и являются одним из основных механизмов репродуктивной изоляции, а также служат средством защиты от врагов. Потовые и сальные железы, которых особенно много на подошвах ног, являются одновременно и слабоспециализированными пахучими железами. Их секрет, разлагаясь, издает характерный для каждого вида запах (наглядный пример - грызуны).
Млечные железы - характерный признак всех без исключения представителей класса млекопитающих. Млечные железы клоачных животных лишены сосков. У всех остальных млекопитающих соски имеются, хотя и различного расположения, строения и численности. Секрет млечных желез выделяется только в период лактации (кормления детенышей).
Скелет и мускулатура. В скелете зверей, как и других позвоночных, различают три отдела: позвоночник с грудной клеткой; череп; скелет конечностей (рис. 1.4). Позвоночный столб слагается из шейного, грудного, поясничного, крестцового и хвостового отделов. Характерной особенностью млекопитающих является постоянное число шейных позвонков, равное семи, которые различаются лишь размерами. Число позвонков в других отделах у разных видов отличаются: в грудном их может быть 12-15, поясничном 6-7, крестцовом 3-4, хвостовом 3-49. Тела позвонков имеют плоские сочленовные поверхности и соединяются между собой при помощи хрящевых дисков (менисков), связок и суставных отростков, что придает позвоночному столбу гибкость и эластичность.
Рис. 1.4. Скелет кошки: Отделы позвоночника: А - шейный; Б - грудной; В - поясничный; Г - крестовый; Д - хвостовой; 1 - нижняя челюсть; 2 - лицевой череп; 3 - мозговой череп; 4 - первый шейный позвонок (атлант); 5 - второй шейный позвонок (эпистофей); 6 - лопатка; 7 - рукоятка грудины; 8 - плечевая кость; 9 - лучевая кость; 10 - локтевая кость; 11 - запястье; 12 - пястье; 13 - фаланги пальцев передней конечности; 14 - грудина; 15 - мечевидный отросток; 16 - реберные хрящи; 17 - костные ребра; 18 - подвздошная кость; 19 - бедренная кость; 20 - большая берцовая кость; 21 - малая берцовая кость; 22 - предплюсна; 23 - плюсна; 24 - фаланги пальцев задней конечности; 25 - лобковая кость; 26 - седалищная кость