เรียนชีววิทยา กับครูกศนต์ ภารยาท: 4.5.1 สัตว์มีกระดูกสันหลัง

อาณาจักรสัตว์ : สัตว์มีกระดูกสันหลัง
สัตว์มีกระดูกสันหลัง(vertebrate)

แบ่งออกเป็น 2 กลุ่มใหญ่ คือ
2.1 สัตว์มีกระดูกสันหลังที่ไม่มีขากรรไกร
สัตว์มีกระดูกสันหลังที่ไม่มีขากรรไกรเป็นสัตว์น้ำ ได้แก่ปลาไม่มีขากรรไกรส่วนใหญ่สูญพันธุ์ไปแล้ว ที่พบในปัจจุบัน คือ ปลาปากกลม ซึ่งได้แก่ แฮกฟิช (hagfish) เป็นปรสิตภายนอกของปลาหลายชนิด และแลมเพรย์(lamprey) ซึ่งมีรูปร่างคล้ายปลาไหล มีโครงร่างเป็นกระดูกอ่อนและไม่มีครีบคู่เหมือนปลาทั่วไป

ภาพแฮกฟิช ก. ภาพถ่าย ข. ภาพถ่ายส่วนปาก(ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 222)

2.2 สัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีขากรรไกร
ระหว่างปลายยุคซิลูเรียนและช่วงต้นของยุคดีโวเนียนสัตว์ไม่มีกระดูกสันหลังที่ขากรรไกรได้มีวิวัฒนาการเกิดขึ้น โดยพบซากดึกดำบรรพ์เป็นปลามีขากรรไกรที่เชื่อว่าน่าจะมีบรรพำบุรุษร่วมกับฉลามและปลากระดูกแข็ง ซึ่งกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 450 ถึง 425 ล้านปีที่ผ่านมา ปลามีขากรรไกรที่พบในปัจจุบันมี2 กลุ่ม คือ ปลากระดูกอ่อนและปลากระดูกแข็ง
การจำแนกสัตว์มีกระดูกสันหลัง แบ่งออกเป็นกลุ่มต่างดังนี้
1. คลาสคอนดริคไทอิส(Class Chondrichthyes) เรียกสัตว์ในคลาสนี้ว่าปลากระดูกอ่อนมีโครงร่างเป็นกระดูกอ่อนที่ยืดหยุ่นตัวดี มีขากรรไกรและครีบคู่ที่เจริญดี เช่น ฉลามและกระเบน มีการแลกเปลี่ยนแก๊สโดยใช้เหงือกภายนอก มีการปฏิสนธิภายในและออกลูกเป็นตัว ฉลามส่วนใหญ่มีบทบาทเป็นผู้ล่าที่ดีกว่าปลากระดูกแข็งโดยใช้ขากรรไกรและฟันที่แหลมคม มีเกล็ดที่คมปกคลุมผิวหนัง

ภาพปลากระดูกอ่อน ก. กระเบน ข. ฉลาม (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า 223)

2. คลาสออสติอิคไทอิส(Class Osteicthyes) เรียกสัตว์ในคลาสนี้ว่า ปลากระดูกแข็ง พบดำรงชีวิตทั้งในน้ำจืดและน้ำเค็ม มีโครงร่างแข็งภายในเป็นกระดูกแข็งที่มีสารประกอบแคลเซียมฟอสเฟต มีลำตัวแบน ส่วนใหญ่ผิวหนังมีเกล็ดปกคลุม มีครีบคู่ 2 คู่ คือ ครีบออกและครีบสะโพก หายใจโดยใช้เหงือกมีแผ่นปิดเหงือก มีถุงลม (air bladder) ช่วยควบคุมการลอยตัวในน้ำ ส่วนใหญ่มีการปฏิสนธิภายนอก เป็นแหล่งโปรตีนที่สำคัญของคน เมื่อจำนวนประชากรเพิ่มมากขึ้นทำให้มีแนวโน้มในการจับปลาเพิ่มมากขึ้น และแหล่งน้ำธรรมชาติที่เกิดมลภาวะจะทำให้จำนวนปลาและชนิดพันธุ์ของปลาลดลงอย่างมาก

ภาพที่ 20-125 ปลากระดูกแข็งชนิดต่าง ๆ (ที่มา : สสวท., 2548. หน้า223)

ปลากระดูกแข็งส่วนใหญ่ที่พบในปัจจุบันดำรงชีวิตในน้ำโดยอาศัยแก๊สออกซิเจนที่ละลายในน้ำหายใจ แต่มีปลากระดูกแข็ง 2 กลุ่ม คือ ปลาที่มีครีบเนื้อและปลาปอดที่สามารถหายใจจากอากาศได้ในช่วงเวลาสั้น ๆ ปลาทั้ง 2 กลุ่มนี้เป็นหลักฐานในสนับสนุนการเกิดวิวัฒนาการเพื่อมาดำรงชีวิตบนพื้นดิน โดยการพัฒนาถุงลมไปทำหน้าที่เป็นปอดและครีบอกมีวิวัฒนาการเป็นขาในสัตว์บกนั่นเอง

ภาพที่ 20-126 ก. ปลาปอดแอฟริกัน ข. ปลาที่มีครีบเนื้อ (ที่มา :สสวท., 2548. หน้า 224)

จากการสืบค้นข้อมูลของสัตว์ในคลาสคอนดริคไทอิสและคลาสออสติอิคไทอิส ให้นักเรียนร่วมกันอภิปราย และสรุปได้ว่ากระดูกของปลากระเบนมีลักษณะอ่อนและสามารถเคี้ยวง่ายกว่ากระดูกของปลาทูที่มีลักษณะแข็ง และให้นักเรียนร่วมกันอภิปรายร่วมกันเกี่ยวกับ ปลากระดูกอ่อนและปลากระดูกแข็ง จากคำถามดังนี้
1. ปลากระดูกอ่อน เช่น ฉลามมีบทบาทอย่างไรในระบบนิวศ ?
คำตอบ เป็นผู้ล่าที่สำคัญในระบบนิเวศ
2. นักเรียนคิดว่าการรับประทานหูฉลามจะมีผลต่อระบบนิเวศในทะเลอย่างไร

คำตอบ การรับประทานหูฉลามจะต้องฆ่าฉลามเพื่อนำครีบอกของฉลามมาใช้ในการรับประทานทำให้มีผลกระทบต่อสายใยอาหารของระบบนิเวศในทะเล

3. มีวิธีการอย่างไรในการแก้ปัญหาจำนวนปลากระดูกแข็งที่มีแนวโน้มลดลง
คำตอบ เพาะพันธุ์ปลามากขึ้นและรณรงค์การใช้เครื่องมือจับปลาที่ถูกต้องตามกฎหมาย ไม่จับปลาในฤดูวางไข่ เป็นต้น
4. ปลากระดูกอ่อนและปลากระดูกแข็งมีลักษณะใดบ้างที่แตกต่างกัน
คำตอบ ปลากระดูกอ่อนมีช่องเหงือกเห็นได้ชัดเจน แต่ปลากระดูกแข็งช่องเหงือกจะมีแผ่นปิดเหงือกปิดอยู่จึงมองไม่เห็นช่องเหงือก กระดูกของปลากระดูกอ่อนไม่มีสารประกอบแคลเซียมฟอสเฟตเหมือนปลากระดูกแข็ง
3. คลาสแอมฟิเบีย (Class Amphibia) เรียกสัตว์ในคลาสนี้ว่า สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบก ปัจจุบันพบประมาณ 4,800 สปีชีส์ แบ่งออกเป็น 3กลุ่ม คือ กลุ่มซาลามานเดอร์ กลุ่มกบและกลุ่มงูดิน
สัตว์สะเทินน้ำทะเทินบกเป็นสัตว์เลือดเย็น มีผิวหนังเปียกชื้นทำหน้าที่แลกเปลี่ยนแก๊ส ไม่มีเกล็ดปกคลุม มีการปฏิสนธิภายนอกตัวอ่อนอาศัยอยู่ในน้ำและหายใจด้วยเหงือกภายนอก เมื่อเจริญเป็นตัวเต็มวัยจะดำรงชีวิตบนบกและใช้ปอดในการหายใจ ยกเว้น ซาลามานเดอร์บางชนิดที่อาศัยอยู่ในน้ำตลอดชีวิต
สัตว์เลือดเย็น(poikiloterm) หมายถึง สัตว์ที่มีอุณหภูมิของร่างกายไม่คงที่จะเปลี่ยนแปลงไปตามอุณหภูมิของสภาพแวดล้อมได้แก่ ปลา สัตว์เลื้อยคลาน สัตว์เลือดอุ่น (homeotherm) หมายถึง สัตว์ที่กลไกในการรักษาอุณหภูมิของร่างกายให้คงที่ ได้แก่ สัตว์ปีกและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม

ภาพสัตว์สะเมินน้ำสะเทินบก ก. ซาลามานเดอร์ ข. คางคก ค. งูดิน (ที่มา : สสวท.,2548. หน้า 224)

กบ อึ่งอ่าง คางคก มีขาหลังที่แข็งแรงสามารถกระโดดได้ไกล นอกจากนี้กบยังสามารถเปลี่ยนสีที่ผิวหนังเพื่อการพรางตัวและอึ่งอ่างสามารถปล่อยสารเมือกจากต่อมที่ใต้ผิวหนัง ทำให้มีความสามารถในการหลบหลีกอันตรายจากผู้ล่าที่มีขนาดใหญ่ได้ดี
4. คลาสเรปทิเลีย (Class Reptilia) เรียกสัตว์ในคลาสนี้ว่า สัตว์เลื้อยคลาน (reptile)เป็นมีกระดูกสันหลังกลุ่มแรกที่มีการดำรงชีวิตบนบกอย่างแท้จริง สัตว์เลื้ยคลานมีวิวัฒนาการมาจากสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกในยุคไทรแอสซิก และมีการแพร่กระจายมากที่สุดในยุตจูแรสซิกและครีเทเชียส จึงเรียกโลกในยุคนั้นว่ายุคของสัตว์เลื้อยคลาน
สัตว์เลื้อยคลานในอดีตที่รูกจักกันดี คือ ไดโนเสาร์ (dinosaurs) มีทั้งขนาดตั้งแต่ความยาวไม่เกิน 1 เมตร จนถึงความยาวประมาณ 24 เมตรและมีน้ำหนักประมาณ 50,000 กิโลกรัม ซึ่งไดโนเสาร์ส่วนใหญ่ที่พบมีขนาดใหญ่มาก มีทั้งเดิน 2 ขา และเดิน 4 ขา ดำรงชีวิตโดยการกินพืชหรือกินเนื้อสัตว์
สัตว์เลื้อยคลานที่พบในปัจจุบัน เช่น เต่า ตะพาบน้ำ จิ้งจก ตุ๊กแก จิ้งเหลนและจระเข้

ภาพสัตว์เลื้อยคลาน ก. จระเข้ ข. เต่า ค. จิ้งเหลน

จากการสืบค้นข้อมูลคลาสแอมฟิเบียและคลาสเรปทิเลีย ให้นักเรียน อภิปราย สรุปเพิ่มเติมและตอบคำถามดังนี้
1. สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกและสัตว์เลื้อยคลานมีลักษณะใดบ้างที่เหมือนกัน และลักษณะใดบ้างที่แตกต่างกัน
คำตอบ สัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกและสัตว์เลื้อยคลานมีลักษณะที่เหมือนและแตกต่างกันดังนี้
2. สัตว์เลือดเย็นมีลักษณะแตกต่างจากสัตว์เลือดอุ่นอย่างไร
คำตอบ สัตว์เลือดเย็นมีอุณหภูมิของร่างกายไม่คงที่จะเปลี่ยนแปลงตามสภาพแวดล้อม
3. ในช่วงเวลาประมาณ 30ปีที่ผ่านมามีรายงานว่าสัตว์สะเทินน้ำสะเทินบกมีจำนวนลดลงอย่างรวดเร็ว นักเรียนคิดว่าเป็นเพราะสาเหตุใด
คำตอบ อาจเป็นเพราะสภาพแวดล้อมในแหล่งน้ำเสื่อมโทรม จะส่งผลกระทบต่อการดำรงชีวิตของสัตว์กลุ่มนี้ที่ต้องอาศัยแหล่งน้ำในการดำรงชีวิต
4. จากตารางธรณีกาลสัตว์เลื้อยคลานเริ่มมีวิวัฒนาการเกิดขึ้นมาในยุคใด และมีการแพร่กระจายพันธ์มากที่สุดในยุคใด
คำตอบ เริ่มปรากฏในยุคไทรแอสซิกและแพร่กระจายมากสุดในยุคจูแรสซิก
5. สัตว์เลื้อยคลานมีลักษณะใดบ้างที่เหมาะสมต่อการดำรงชีวิตบนบก
คำตอบ มีผิวหนังปกคลุมด้วยสารเคราทิน เพื่อป้องกันการสูญเสียน้ำ มีการปฏิสนธิภายในและไข่มีเปลือกแข็งหุ้ม
6. นักเรียนคิดว่า สัตว์เลื้อยคลานมีประโยชน์อย่างไรบ้าง จงอธิบาย

คำตอบ สัตว์เลื้อยคลานให้ประโยชน์ต่อมนุษย์ในแง่เป็นผู้บริโภคที่ทำลายแมลงศัตรูพืช บางชนิด เช่น ตุ๊กแก จิ้งเหลน กิ้งก่า เป็นอาหารของสัตว์อื่น

5. คลาสเอวิส (Class Aves) เรียกสัตว์ในคลาสนี้ว่า สัตว์ปีก มีวิวัฒนาการมาจากสัตว์เลื้อยคลานในช่วงมหายุคมีโซโซอิก โดยพบซากดึกดำบรรพ์ของอาร์คีออพเทริกซ์(Archaeopteryx) ที่มีลักษณะเหมือนสัตว์เลื้อยคลาน แต่มีขนเหมือนขนนก ซึ่งอาจกล่าวได้ว่าอาร์คีออฟเทริกซ์มีบรรพบุรุษร่วมกันกับนกในปัจจุบันนั่นเอง

ภาพอาร์คีออพเทริกซ์และ ก. โครงสร้างขนนก ข. กระดูกของนก (ที่มา: สสวท., 2548. หน้า 226)

นกเป็นสัตว์เลือดอุ่นที่มีการปรับเปลี่ยนรูปร่างเพื่อช่วยในการบินอย่างมีประสิทธิภาพ โดยกระดูกมีรูพรุน ทำให้มีน้ำหนักเบาแต่แข็งแรง มีการปรับเปลี่ยนอวัยวะที่ไม่จำเป็นให้มีขนาดเล็กลงมีการปฏิสนธิภายในและพออกลูกเป็นไข่ ปัจจุบันมีนกหลายชนิดที่สูญพันธุ์ไปแล้ว เช่น นกเจ้าฟ้าหญิงสิรินธรและนกบางชนิดใกล้สูญพันธุ์ เช่น นกเงือก ทั้งนี้เนื่องจากป่าซึ่งเป็นแหล่งที่อาสัยได้ถูกทำลายโดยฝีมือของมนุษย์นั่นเอง นอกจากนี้การจับนกหายากมาขายท้องตลาดเป็นสาเหตุหนึ่งที่ทำให้จำนวนนกลดน้อยลงและอาจสูญพันธุ์ไปได้

ภาพที่ 20-130 นกเจ้าฟ้าหญิงสิรินธร (ที่มา : คลิก)

กิจกรรมเสริม
หลังจากนักเรียนอภิปรายและสรุปคลาสเอวีส แล้วให้นักเรียนตอบคำถามเพิ่มเติมดังนี้
1. สัตว์ปีกมีวิวัฒนาการมาจากสัตว์กลุ่มใด และมีหลักฐานใดที่สนับสนุนแนวคิดนี้ ?
คำตอบ สัตว์ปีกมีวิวัฒนาการมาจากสัตว์เลื้อยคลาน โดยพบซากดึกดำบรรพ์ที่มีลักษณะใกล้เคียงกับสัตว์เลื้อยคลานและมีขนเหมือนนก
2. สัตว์ปีกมีวิวัฒนาการที่เหมาะสมต่อการอยู่บนบกและบินได้อย่างไร?
คำตอบ สัตว์ปีกมีกระดูกที่เป็นรูพรุนทำให้น้ำหนักเบา ขนนกมีลักษณะเบา แข็งแรง มีสารเคราทินเคลือบ ทำให้เหมาะสมต่อการบินในอากาศ
3. นกในท้องถิ่นของนักเรียนมีชนิดใดบ้างและนกเหล่านี้มีความสำคัญต่อระบบนิเวศอย่างไร?
คำตอบ ในข้อนี้ขึ้นอยู่กับสภาพท้องถิ่นที่นักเรียนอาศัยอยู่ แต่โดยรวมแล้วนกมีความสำคัญต่อระบบนิเวศแตกต่างกัน เช่น นกบางชนิดกินหนอนหรือแมลง บางชนิดกินเมล็ดพืชเมื่อบินไปในที่ต่าง ๆ จะถ่ายอุจจาระออกมาเป็นการช่วยกระจายพันธุ์พืชอีกวิธีหนึ่งและนกยังเป็นอาหารของสัตว์อื่น
6. คลาสแมมมาเลีย (Class Mammalia) เรียกสัตว์ในคลาสนี้ว่า สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนม (mammal) ได้มีวิวัฒนาการมาจากสัตว์เลื้อยคลานตั้งแต่ยุคมีโซโซอิก เมื่อไดโนเสาร์เริ่มสูญพันธุ์ สัตวืเลี้ยงลูกด้วยน้ำนมเริ่มแพร่กระจายอย่างรวดเร็ว
ในเพศของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมทุกชนิดมีต่อมน้ำนมทำหน้าที่ผลิตน้ำนมสำหรับเลี้ยงลูกอ่อนและมีขนปกคลุมลำตัวเนื่องจากเป็นสัตว์เลือดอุ่น อุณหภูมิของร่างกายจึงค่อนข้างจะคงที่ มีการปฏิสนธิภายในร่างกาย และเกือบทุกชนิดออกลุกเป็นตัว ตัวอ่อนเจริญอยู่ภายในมดลูกและได้รับสารอาหารจากแม่ผ่านรกที่เชื่อมระหว่างตัวอ่อนกับแม่
สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมในปัจจุบันแบ่งออเป็น3 กลุ่มใหญ่ดังนี้
6.1 กลุ่มมอโนทรีม (Monotremes) เช่น ตุ่นปากเป็ดและตัวกินมดมีหนาม(spiny anteaters) เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่มีลักษณะโบราณ คือ ออกลูกเป็นไข่ แต่มีขนและต่อมน้ำนมตัวอ่อนฟักออกจากไข่แล้วจะเลียน้ำนมบริเวณหน้าท้องของแม่กิน ตุ่นปากเป็ดและตัวกินมดมีหนามที่มีขนแข็งคล้ายเม่น เป็นสัตว์ที่พบเฉพาะในประเทศออสเตรเลียและนิวกินีเท่านั้น

ภาพที่ 20-131 สัตว์กลุ่มมอโนทรีม ก. ตุ่นปากเป็ด ข. ตัวกินมดมีหนาม

6.2 กลุ่มมาร์ซูเพียล (Marsupials) เช่น โอพอสวัม จิงโจ้และโคอาลา สัตว์กลุ่มนี้จะตั้งท้องในระยะเวลาสั้นมาก ทำให้ลูกอ่อนที่คลอดออกมามีขนาดเล้กและจะคลานเข้าไปอยู่ในถุงหน้าท้องของแม่ ซึ่งภายในจะมีต่อมน้ำนมที่มีหัวนมสำหรับเลี้ยงลูกอ่อน ลูกจะอยู่ในถุงหน้าท้องจนกว่าจะเจริญเติบโตเต็มที่จึงจะออกจากถุงหน้าท้องของแม่

ภาพที่ 20-132 จิงโจ้

6.3 กลุ่มยูเทเรียน (Eutherians) เป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมที่มีรกมีวิวัฒนาการเกิดขึ้นในยุคครีเทเชียสเมื่อประมาณ100 ล้านปีที่ผ่านมา ยูเทเรียนมีระยะเวลาในการตั้งท้องนานกว่ามาร์ซูเพียล ตัวอ่อนจะมีการเจริญเติบโตที่สมบูรณ์ภายในมดลูกของแม่และได้รับสารอาหารจากแม่ผ่านทางรก ได้แก่ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยน้ำนมส่วนใหญ่รวมทั้งสัตว์กลุ่มไพรเมต