Текст книги "Животные"

Видимо, читателю уже не нужно объяснять, почему «португальский военный кораблик» получил такое необычное название. Добавим лишь, что в свое время изобретение такого паруса, который позволял кораблю двигаться не только по ветру, но и под углом к нему, совершило настоящую революцию в мореплавании.

Впрочем, несколько слов следует сказать и о «команде» «кораблика». В ее состав входят питающие полипы, которые по форме напоминают бутылку, полипы, выполняющие защитные функции, и медузообразные существа, имеющие половые признаки. Все эти животные прикрепляются к нижней части пузыря-паруса. Длина щупалец «пассажиров» иногда достигает 30 м, и они могут представлять опасность для пловцов. Но благодаря своей яркой раскраске «кораблик» заметен издалека, и опасности можно легко избежать.

Глава 4
Живые вездеходы (группа черви)

До сих пор мы рассказывали о животных, которые обитают только в водной среде. Теперь настала очередь рассказать о группе животных, среди представителей которой есть и обитатели воды, и существа, вполне хорошо чувствующие себя на суше. А некоторые из них живут, зарывшись в почву, и не просто живут, но и активно передвигаются в ней, пробивая тоннели в нужном направлении. Животные, о которых пойдет речь, относятся к большой группе Черви, включающей несколько типов.

Во многих странах, в частности в Украине, существуют лаборатории для разведения дождевых червей, которые играют большую роль в создании слоя плодородной почвы.

Конечно, эта группа имеет новые важные черты по сравнению с губками и кишечнополостными, связанные с активными действиями в окружающей среде. Что это за черты? Представим себя на минуту, уважаемый читатель, в роли конструктора Природы и подумаем за него. Например, нужно создать «живую конструкцию» для быстрых, точных, энергичных действий в пространстве. Действий, предусматривающих движение в определенном направлении, причем надо учитывать, что это направление иногда необходимо быстро изменить. Поэтому очень важна часть тела, которая будет направлена к цели движения. Такая часть называется передней. Она должна иметь большие отличия от задней.

В передней части надо расположить средства для энергичных действий в направлении движения (приведем пример из техники – именно в передней части самолета-истребителя находится его оружие). У животных чаще всего это – челюсти, и как раз у некоторых червей что-то вроде челюстей появляется впервые.

Чтобы направить оружие как положено, нужно иметь средства для прицеливания, то есть средства для сбора информации о местоположении цели в пространстве. У животных для этого есть органы чувств. Понятно, что прицел, как и оружие, должен быть расположен впереди. Чаще всего для «прицеливания» используют зрение (но бывают и другие средства: например, теплолокаторы – у змей и эхолокаторы – у летучих мышей). Большинство органов чувств расположены именно на передней части тела животных. Глаза – всегда. И именно у некоторых червей впервые появляются глаза. Чаще всего – у хищных червей.

Информацию о расположении цели нужно не только воспринимать, но и быстро обрабатывать. Это необходимо, чтобы как можно быстрее отдавать приказы о направлении движения и осуществлять управление. Для этого некоторые суперсовременные машины имеют «бортовой компьютер». Подобные им «бортовые компьютеры» животных построены из нервных клеток и волокон. Есть важное отличие «живых компьютеров» от их электронных коллег, в которых сигналы передаются с наибольшей возможной скоростью – скоростью света. Нервные волокна передают информацию не так быстро. Чем меньше расстояние от «прицельных устройств» животного до его «бортового компьютера», тем лучше животное управляет своим движением. Поэтому целесообразнее расположить «бортовой компьютер» тоже впереди. У некоторых червей уже есть скопление нервных клеток и волокон именно в передней части тела.

Примеры двусторонней симметрии в произведениях природы и техники

Вместе с разделением тела на переднюю и заднюю части возникает деление на верхнюю и нижнюю (спинную и брюшную), а также левую и правую части. В случае, когда левая и правая части примерно одинаковы, можно провести через тело единственную ось симметрии, которая его на эти части разделяет. Симметрия такого типа называется двусторонней. От уже известной нам радиальной симметрии она отличается тем, что ось в этом случае единственная, она также указывает направление на ту цель, ради достижения которой будут мобилизованы силы и возможности организма. Двусоронняя симметрия присуща большинству сложно устроенных высокоразвитых животных, в том числе и человеку.

Конечно, одной только симметрии определенного типа для обеспечения активных действий в окружающей среде недостаточно. Надо иметь еще достаточно сложные органы и системы органов. Они должны из чего-то возникнуть. Для этого у червей, в отличие от двухслойных – губок и кишечнополостных, – возникает третий слой клеток – мезодерма.

Сложные конструкторские элементы надо где-то размещать. И вот у червей впервые появляется полость тела. Это не пищеварительная полость двухслойных. Нет, это специальная полость для размещения органов. У некоторых червей, достаточно просто устроенных, и размещать, собственно говоря, еще особо нечего. А полость для этого уже есть. Правда, иногда она заполнена клеточной массой, но она уже имеется, потому что Природа – конструктор очень дальновидный.

Тип Плоские черви

Плоские черви – это самый простой из типов группы Черви. Одни из них живут в морских и пресных водах – они называются свободноживущими, другие – обитают в телах животных – это паразитические виды. Паразитические виды имеют упрощенное по сравнению со свободноживущими строение тела – часто они не имеют пищеварительной системы и многих органов чувств (за исключением органов осязания). Их нервная система тоже довольно проста. Самое главное в организме паразитических видов – это покровы и система размножения. Покровы защищают паразита от вредного влияния того организма, в котором паразит живет. Органы размножения обеспечивают многочисленное потомство. Ведь большинство потомков погибает. Но большая плодовитость дает шанс, что кто-то из паразитов снова найдет себе хозяина и также оставит потомство. Искать полового партнера паразитам достаточно сложно. Здесь и пригодится гермафродитизм — сочетание в одном организме женских и мужских половых органов. Свободноживущие виды обычно обмениваются генетической информацией между различными организмами-гермафродитами, то есть, несмотря на гермафродитизм, таким червям нужен половой партнер. Однако многие паразиты из-за сложности поиска партнера такой возможности не имеют. Но вследствие простоты своего строения и условий существования они не очень нуждаются в новой генетической информации – им достаточно старых примитивных «конструктивных схем».

Свободноживущие виды имеют более сложное строение, чем паразитические, с характерными признаками червей вообще и типа Плоские черви в частности. Их тело напоминает лист или ленту. Стенку тела образует кожно-мускульный мешок. Он состоит из слоя покровной ткани – эпителия, под которым лежат сплошные слои мышц. Внешний из этих слоев – кольцевая мускулатура, внутренний – мускулатура продольная. Между ними, как правило, есть еще диагональная мускулатура. Скелета, на который могли бы опереться мышцы, нет. Важнейшей опорой мышц является рыхлая ткань, состоящая из клеток, содержащих много жидкости. Давление этой жидкости дает опору всему телу (вроде того, как давление воздуха создает опору для надувных конструкций, которые ставят в наших парках для развлечения детей). Эта опорная рыхлая ткань называется паренхимой. Она служит не только опорой для мышц и всего тела, но и для транспорта нужных организму веществ и создания запасов. Паренхима заменяет полость тела, поэтому внутренние органы погружены в паренхиму.

Различные плоские черви

На переднем конце тела расположены главные органы чувств: небольшие глаза (у некоторых видов их несколько), органы равновесия и обоняния, а также органы осязания – щупальца. У этих органов чувств на переднем конце тела находится скопление нервных клеток, перерабатывающих информацию. Это еще не настоящий мозг, но обратите внимание, что расположен он на переднем конце тела – там, где расположены и главные органы чувств. Однако есть и другие органы чувств, распределенные по всему телу, – специальные реснички, связанные с нервной системой. Они воспринимают прикосновения, движение струй воды и состояние среды, окружающей тело червя. Эти органы чувств можно сравнить с сенсорами, которые стоят на таких произведениях современной техники, как космический челнок «Колумбия», и информируют о температуре обшивки, давлении воздуха и т. п.

Анального отверстия у плоских червей нет: непереваренные остатки пищи они выбрасывают через ротовое отверстие – так же, как и кишечнополостные. Паразитические виды, не имеющие пищеварительной системы, всасывают питательные вещества из организма хозяина всей поверхностью своего тела.

Существует разновидность плоских червей, которые не нуждаются в поиске пищи. Они питаются за счет водорослей, которые размножаются в их полупрозрачном теле.

Органов дыхания и кровеносной системы у плоских червей тоже нет. Ведь органы дыхания и кровеносная система нужны для транспорта кислорода из внешней среды во все уголки тела, ко всем участкам, где есть потребность в кислороде. Но свободноживущие плоские черви имеют небольшие размеры вообще и совсем небольшую толщину своего листовидного или лентовидного тела. Путь кислорода в таком теле недолог. Поэтому нет и потребности в специальной транспортной системе – кровеносной, нет необходимости и в органах дыхания. Паразитические плоские черви вообще в кислороде не нуждаются. Они – анаэробы: система обмена веществ в их организме базируется на бескислородных процессах.

Тип Круглые черви (Нематоды)

Эта разработка конструктора Природы имеет очень много вариантов (по разным сведениям и оценкам, их существует от 15 000 до 100 000 видов – свободноживущих и паразитов).

Нематоды живут практически везде – среди них есть паразиты человека, паразиты многих животных и растений.

Головы круглых червей – обитателей почвы

Свободноживущие черви обитают в почве, морской и пресной воде, даже в уксусе (так называемая уксусная угрица). Несмотря на такое разнообразие мест и условий проживания, все варианты этой разработки не имеют между собой существенных различий (то есть разные виды круглых червей весьма похожи по строению тела). Рассмотрим ключевые черты «конструкторской схемы» круглых червей.

Различные круглые черви

Тип симметрии у них двусторонний. Тело тонкое и длинное, а иногда и очень длинное (размером – от 0,08 мм до 8 м), в поперечном разрезе – круглое (отсюда – название типа). Снаружи круглые черви покрыты кутикулой. Это прочные и плотные покровы тела, состоящие из 9 слоев определенных веществ. Покровы тела вместе с мускулатурой создают, как и у плоских червей, кожно-мускульный мешок. Между кожно-мускульным мешком и кишечником есть уже настоящая полость тела. Она заполнена жидкостью под высоким давлением (это несколько напоминает самую первую попытку создания резиновых велосипедных шин – в них изначально не накачивали воздух, а наливали воду). Давление позволяет держать форму тела (это очень важно при отсутствии скелета). Вдоль тела расположены мощные полоски мышц. Используя такие «технологические возможности», круглые черви освоили новый способ передвижения – зарывание в грунт. Он не слишком быстрый, но безопасный, что очень важно для большей части мелких животных, которые имеют много врагов. К тому же способ этот требует достаточно больших энергетических затрат.

Коловратки – круглые черви, имеющие большое значение в жизни водоемов

Источником энергии, как и для всех животных, могут быть только готовые органические вещества, поэтому нужна пищеварительная система, способная перерабатывать большое количество пищи. Пищеварительная система круглых червей имеет очень важное усовершенствование – в ней есть не только ротовое, но и анальное отверстие, специально предназначенное для выбрасывания за пределы тела непереваренных остатков пищи.

Домики коловраток

Таким образом, ротовое отверстие освобождается для более активного приема пищи. Для этого за ним расположен мощный «насос» – глотка. Ротовое отверстие окружено тремя губами, с которыми связаны органы чувств: осязания, вкуса и обоняния. Ведь именно прикосновение, запах и вкус очень важны для свободноживущих круглых червей, обитающих в почве.

Челюсти коловраток

Среди свободноживущих круглых червей много хищников. Случается, что добыча бывает для них великовата. Для ее измельчения на краях рта расположены зубцы. Паразиты используют зубцы для питания телом хозяина. Органов дыхания и кровеносной системы у круглых червей нет – по тем же причинам, что и у плоских червей.

Круглые черви нематоды в состоянии анабиоза способны переносить температуру −253 °C, то есть почти абсолютный ноль.

Тип Кольчатые черви

К типу Кольчатые черви относятся различные, мало похожие друг на друга существа, такие, например, как дождевые черви и пиявки. Живут они в основном в воде и почве, есть среди них и паразиты. Общей для них чертой является деление тела на сегменты – что-то вроде отсеков в боевой машине, подводной лодке или космическом корабле.

Типичные формы тела малощетинковых кольчатых червей

Деление на отсеки в технике обычно делается для повышения надежности, способности боевой машины к выживанию. Кроме того, это позволяет лучше разделить функции между отсеками – моторным, десантным, боевым и так далее. Также между отсеками легче распределить не только функции, но и ресурсы, подать в первую очередь энергию в те отсеки, чья работа сейчас важнее, уделить больше внимания именно этим отсекам. У кольчатых червей деление на отсеки-сегменты имеет большое значение в связи с зарыванием в почву.

Ученые считают, что из этих органов кольчатых червей, которые называются параподии, возникли конечности членистоногих

Это довольно сложный способ передвижения. Кольчатые черви достигли в нем больших успехов благодаря тому, что очень удачно распределили движение и давление между различными сегментами. Современные землеройные машины и механизмы для пробивания подземных ходов по сравнению с червями очень несовершенны, а проекты таких машин, которые предполагается создать в будущем, часто напоминают именно червей, как и некоторые смелые проекты транспортных машин.

Некоторые морские черви образуют колонии

Большинство транспортных машин сейчас имеет, по крайней мере, одну деталь, очень напоминающую тело червя. Это – надувные резиновые шины. На них всегда надеты покрышки с рельефными выступами, а иногда даже с шипами. У многих кольчатых червей роль таких шипов играют специальные выросты сбоку на каждом сегменте – параподии. Слово «параподии» можно примерно перевести так: «как бы ноги». Ученые считают, что из «как бы ног» предков кольчатых червей возникли настоящие ноги насекомых, пауков и других животных. (Заметим, что конструкторы давно мечтают заменить колеса машин механическими ногами – подобными ногам насекомых или пауков.)

Морские многощетинковые кольчатые черви, научившиеся светиться

Определенное расположение в пространстве тела кольчатых червей, его общую форму обеспечивает напряжение кожно-мускульного мешка. Это напряжение играет очень большую роль, потому что общего скелета, способного быть опорой тела, у кольчатых червей нет. Симметрия тела у них двусторонняя. Между кожно-мускульным мешком и кишечником находится полость тела, в которой содержатся органы. Они в основном расположены попарно: слева и справа, снизу и сверху от оси симметрии.

Ночной призрак морского дна – способный светиться червь-трубкожил

Вдоль этой же оси симметрии расположены отсеки-сегменты. Большинство сегментов очень похожи по строению. Отличаются только первый – на нем расположено ротовое отверстие – и последний – с анальным отверстием (кольчатые черви, как и круглые черви, уже получили от конструктора Природы эту важную черту строения пищеварительной системы). Сегменты, расположенные посередине между первым и последним, содержат в себе все ключевые, важнейшие элементы «технологической схемы» типа Кольчатые черви.

Большие глаза хищного морского червя, который активно охотится на свою добычу, и носовые иллюминаторы подводной лодки

Голова кольчатого червя

Мы только что говорили, что общего скелета у кольчатых червей нет. Но у них уже появляется что-то вроде скелета конечностей. Элементами этого скелета являются щетинки. Конечно, параподии («как бы ноги») – это еще не настоящие конечности. И щетинка – достаточно скромный и простой элемент скелета. Но обратите особое внимание на связь этого, такого простого элемента скелета с еще не развитыми отдельными группами мышц.

Трубочник – малощетинковый кольчатый червь, живущий в наших водоемах. Передней частью тела он зарывается в ил, задняя, находящаяся в воде, служит для дыхания поверхностью кожи

Обратите внимание на этот очень важный момент. Это первый в нашем рассказе пример, когда определенные группы мышц конструктивно связаны с определенным элементом скелета (как, скажем, бицепс конструктивно связан с плечевой костью). Важно и другое – эти группы мышц со скелетными элементами уже отделены от кожно-мускульного мешка. Для того чтобы обеспечить их работу, уже нужна специальная транспортная система, которая приносит питательные вещества и уносит продукты их разложения. Такую функцию (задачу) в организме животных выполняет кровеносная система.

Разнообразие многощетинковых кольчатых червей – обитателей морского дна

У кольчатых червей она уже есть и состоит из спинного и брюшного сосудов, тянущихся вдоль всего тела и соединяющихся в каждом сегменте кольцевыми перемычками. Кровь бывает бесцветная или красная. Красный цвет крови, как и у нас с вами, связан с присутствием в ней особого вещества – гемоглобина. Для передвижения с помощью параподий уже нужна сложная процедура обработки информации, поэтому необходим достаточно мощный «бортовой компьютер» (настоящие бортовые компьютеры сейчас ставят даже на легковых автомобилях).

Самка кольчатого червя нереиса, отложив яйца, не покидает их, а защищает от возможных врагов и с помощью особых движений гонит к эмбрионам свежую воду.

В «конструкторской схеме» типа Кольчатые черви бортовым компьютером служит уже хорошо развитая нервная система. Главный ее отдел – скопление нервных узлов – расположен в передней части, там, где находятся наиболее значимые органы чувств – органы зрения и осязания. У некоторых морских представителей кольчатых червей, которые являются хищниками, встречаются очень большие и хорошо развитые глаза.

Разнообразие форм щетинок у червей

Органы чувств, определяющих химический состав окружающей среды, разбросаны по всему телу. Параподии имеют собственные органы осязания. В каждом сегменте для управления параподиями и другими расположенными в сегменте органами есть по два (по одному с каждой стороны) нервных узла.

Отпечаток древнего, вымершего червя, найденный в Австралии

Обычно они связаны между собой и с главным скоплением нервных узлов. Нервные стволы объединяют парные нервные узлы в брюшную нервную цепочку. Наиболее распространенные в живой природе и технике системы вырабатывания энергии нуждаются в кислороде.

Небольшие представители типа Кольчатые черви усваивают его всей поверхностью тела. Иногда не всего тела, а лишь его частью – скажем, задней, как это делает известный, пожалуй, всем вам трубочник. У крупных морских кольчатых червей на параподиях или на выростах головной части тела развиваются специальные органы дыхания – жабры.

Пищеварительная система кольчатых червей сквозная – то есть у них есть рот и анальное отверстие. Она имеет очень большие различия у разных представителей этого типа, в зависимости от того, чем и как они питаются.

Что важнее, голова или хвост?

Одним из самых известных свойств червей является их способность к регенерации. Правда, это свойство присуще и губкам, и гидрам, но в случае с червями его проявления сильнее поражают человека, потому что черви гораздо больше соответствуют нашим представлениям о животных. В отличие от губок, они целенаправленно движутся, у них заметны признаки определенной умственной деятельности. Поэтому нам часто кажется более удивительным тот факт, что голова и хвост червя, отделенные друг от друга, продолжают жить своей жизнью и со временем отращивают себе те части тела, которых им не хватает, чем то, что похожая на растение губка воспроизводит себя из мельчайшей частички.

«Конструкция» личинок червей была заимствована для подводных лодок

Брачный танец многощетинковых червей

Это, наверное, обусловлено тем, что в червях мы видим не только механизм для поглощения и переваривания пищи, но и нечто другое, что-то напоминающее личность. Кое-что об умственных способностях червей писал еще Чарльз Дарвин. Он первым заметил, что дождевой червь, который тащит к своей норке сухие листья, всегда поворачивает их заостренным концом вперед. Причем это происходит и тогда, когда порода дерева совсем незнакома строителю. Когда натуралист предложил животному бумажные треугольники, оно схватило их за острый угол и потащило. Нам довольно трудно представить, что происходит с этой «личностью» после того, как из одного существа образуются два. Наследуют ли они, например, опыт исходного животного? Может, его наследует только голова? И вообще, существует ли у червей понятие опыта? Может, они руководствуются только врожденными инстинктами? Проведенные учеными исследования показали: черви руководствуются не только инстинктами, но и приобретенной в течение жизни информацией. Чтобы доказать это, группу червей освещали мощной лампой и сразу после этого раздражали электрическим током. Обычно черви не реагируют на свет, но сокращаются в ответ на раздражение током. Через некоторое время животные, проходившие «обучение», уже сокращались в ответ на световую вспышку, не дожидаясь электрического удара. После четырехнедельного перерыва в «обучении» они забывали полученные уроки, но как только «занятия» были возобновлены, быстро восстанавливали утраченный опыт.

Башнеобразные выбросы почвы из норок некоторых тропических червей достигают в высоту до 25 см

Продолжая опыты, ученые разрезали часть червей, прошедших «курс обучения», пополам и дали им время регенерироваться. Затем, вместе с контрольной группой, которая не была разрезана, они прошли проверку. Оказалось, что способность связывать свет с электрическим шоком восстанавливается у новообразовавшихся червей так же быстро, как и у тех, что оставались целыми. Причем нет никакой разницы, регенерировал новый червь из головы предыдущего или из хвоста.

Однако некоторые необычные свойства червей все же показывают, что, несмотря на такую способность к восстановлению, голову они ценят больше хвоста. Приведем пример из жизни морского червя, имеющего способность светиться. Такие черви являются излюбленной пищей для многих ракообразных. Часто случается, что краб, догнав добычу, перерубает ее клешней. В этом случае передняя часть внезапно гаснет, а хвост, наоборот, вспыхивает ярким светом. Краб бросается на яркую приманку, а тем временем голове удается бежать.

Черви-красавцы

Некоторые черви имеют довольно необычный вид. Особенно это касается морских многощетинковых червей, которые весьма привлекательны и отнюдь не соответствуют распространенному представлению о представителях своего типа.

Различные многощетинковые кольчатые черви

Их тело украшено тонкими красочными щетинками. Они часто напоминают веер или перья экзотических птиц. Один из представителей многощетинковых даже называется Афродита, в честь древнегреческой богини красоты. Это животное размером с человеческую ладонь. Спина его покрыта золотистыми волосками, а большие боковые щетинки сияют всеми цветами радуги.

Живые комбайны для рыхления почвы

Самый известный представитель типа Кольчатые черви – хорошо всем знакомый дождевой червь. Широко известна его роль в рыхлении почвы и создании плодородного слоя земной коры. Но мало кто представляет себе истинные масштабы его деятельности.

Представители малощетинковых кольчатых червей: гигантский австралийский червь и, для сравнения, его родственник – наш обычный дождевой червь (сверху в руке)

Многощетинковый червь, который поселился в одной раковине с раком-отшельником

Ученые подсчитали, что если почву, которую перерабатывают дождевые черви в течение 10 лет, равномерно распределить на поверхности всей земной суши, можно получить слой толщиной в 5 см. Именно из-за неустанной деятельности этих существ древние здания постепенно погружаются в почву и с течением веков заброшенные города полностью оказываются под землей, как это случилось с легендарной Троей или с Херсонесом. Разрыхляя почву под фундаментом зданий, черви вызывают их просадку.

Черви-великаны

Широко известно, что самым большим животным на земле является синий кит. Но он не является чемпионом по длине. Самым длинным из известных человеку животных является червь линеус, принадлежащий к типу Немертины. Этого великана встречают в морях у Британских островов. Он может достигать 35 м, тогда как крупнейшие экземпляры китов достигают 33 м в длину. Правда, последние имеют соответствующую такой длине ширину и массу, а линеус напоминает тонкий шнур.

Личинки червей

Масса его тела совсем небольшая. Познакомившись с линеусом, можно уже не удивляться, встретив земляного червя длиной 2 м. Именно такие черви обитают в тропических зонах Южной Америки и Австралии.

Различные пиявки

Как видите, наши скромные дождевые черви имеют весьма интересных родственников.