Бродя по берегу моря, мы часто видим гряды выброшенных волнами зеленоватых, бурых или коричневых спутанных комков жестких нитей. Очень мало кто знает, что значительная часть этой «морской травы» имеет не растительное, а животное происхождение. Всякий, кто бывал на море, конечно, видел, что все камни, сваи и другие подводные предметы обрастают какими-то нежными кустиками, извивающимися в волнах. Если собрать такие кустики и посмотреть их под микроскопом, то наряду с настоящими водорослями можно увидеть и нечто совсем особенное. Вот перед нами коричневая членистая веточка с розовыми комочками на концах. Вначале розовые комочки неподвижны, но стоит им несколько минут постоять спокойно, и они начинают шевелиться, вытягиваться в длину, приобретая форму маленького кувшинчика с венчиком щупалец на верхнем конце тела. Это полипы гидроида эудендриум (Eudendrium), живущего в наших северных морях, в Черном море и в морях на Дальнем Востоке. Рядом другая, также членистая, но более светлая веточка. Полипы на ней также розовые, но по форме напоминают веретено. Щупальца сидят на теле полипа без всякого порядка, и каждое снабжено на конце маленькой головкой - скоплением стрекательных клеток. Движения полипов медлительны, они то сгибают свое тело, то медленно покачиваются из стороны в сторону, но чаще сидят неподвижно, широко расставив щупальца - подстерегают добычу. На некоторых полипах можно заметить почки или молодых развивающихся медуз. Подросшие медузки энергично сжимают и разжимают свой зонтик, тонкая нить, связывающая медузу с полипом, при этом обрывается, и медузка толчками уплывает прочь. Это полипы корине (Согуnе) и их медузы. Они также обитают и в арктических и в умеренных морях.
А вот еще кустик, полипы на нем сидят внутри прозрачных колокольчиков. Внешне они очень похожи на полипов эудендриум, но ведут себя совершенно иначе. Стоит слегка дотронуться до полипа концом иголки, как он стремительно втягивается в глубь своей защитной оболочки- колокольчика. На этом же кустике можно найти и медузок: они так же, как полипы, скрыты внутри прозрачной защитной оболочки. Медузы плотно сидят на тонком бесщупальцевом полипе. Это колония гидроида обелии (Obelia).
Теперь, когда мы можем отличать гидроидов от водорослей, следует обратить внимание на перовидную колонию аглаофении (Aglaophenia). У этого вида, очень обычного у нас на Черном море, кормящие полипы сидят на веточке в один ряд. Каждый заключен в чашечку - гидротеку и окружен тремя защитными полипами.
Свободноплавающих медуз у аглаофении не образуется, а недоразвитые особи медузоидного поколения спрятаны внутрь очень сложного образования- корзиночки (видоизмененной веточки колонии).
Колонии гидроидов поселяются чаще всего на небольших глубинах - от литорали до 200-250 м и предпочитают каменистый грунт или же прикрепляются к различным деревянным и металлическим предметам. Нередко они очень густо разрастаются на подводных частях судов, покрывая их мохнатой «шубкой». В этих случаях гидроиды приносят значительный вред судоходству, так как такая «шуба» резко снижает скорость судна. Известно немало случаев, когда гидроиды, поселяясь внутри труб морского водопровода, почти совсем закрывали их просвет и препятствовали подаче воды. Бороться с гидроидами довольно трудно, так как эти животные неприхотливы и вполне хорошо развиваются, казалось бы, в неблагоприятных условиях. Кроме того, они отличаются быстрым ростом - за месяц вырастают кустики 5-7 см высотой. Чтобы очистить от них днище корабля, приходится ставить его в сухой док. Здесь корабль очищают от наросших гидроидов, полихет, мшанок, морских желудей и других животных-обрастателей.
В последнее время стали применять специальные ядовитые краски-покрытые ими подводные части корабля подвержены обрастаниям в значительно меньшей степени.
Гидроиды, поселяющиеся в литоральной зоне, совершенно не боятся прибоя. У многих из них полипчики защищены от ударов скелетной чашечкой - текой; на колониях, растущих в самой прибойной зоне, теки всегда значительно толще, чем у тех же видов, живущих поглубже, где прибойные волны не ощущаются (рис. 159).
У других гидроидов из прибойной зоны колонии имеют длинные, очень гибкие ствол и ветви, или же они поделены на членики. Такие колонии извиваются вместе с волнами и потому не ломаются и не рвутся.
На больших глубинах живут особые гидроиды, не похожие на литоральные виды. Здесь преобладают колонии в форме елочки или пера, многие похожи на деревца, а есть виды, напоминающие ершик. Они достигают высоты 15-20 см и покрывают морское дно густым лесом. В зарослях гидроидов живут черви, моллюски, ракообразные, иглокожие. Многие из них, например рачки морские козочки, находят среди гидроидов убежище, другие, как, например, морские «пауки» (многоколенчатые), не только прячутся в их зарослях, но и питаются гидрополипами.
Если поводить вокруг поселений гидроидов мелкоячеистым сачком или, что еще лучше, использовать для этого специальную, так называемую планктонную, сеть, то среди массы маленьких рачков и личинок различных других беспозвоночных животных попадутся гидроидные медузы. Большинство видов гидромедуз - не очень крупные животные, редко они достигают более 10 см в диаметре зонтика, обычно же размеры гидромедузы 2-3 см, а часто всего 1 - 2 мм. Гидроидные медузы очень прозрачны. Даже пойманных и помещенных в стеклянную посуду медузок сразу и не заметишь: видны лишь беловатые ниточки каналов и ротовой хоботок. Только внимательно приглядевшись, можно заметить контуры зонтика.
Рассматривая колонию гидроида Корине (Согупе), мы уже видели только что отпочковавшихся маленьких медузок этого вида. У вполне сформированной медузы колокольчатый зонтик 1-8 см высотой, четыре щупальца и длинный, червеобразный ротовой хоботок. Резкими сокращениями зонтика медуза быстро передвигается в горизонтальной плоскости или поднимается вверх. Вниз она медленно опускается под влиянием тяжести, застыв в воде с распущенными щупальцами. Морские планктонные рачки, составляющие главную пищу медузы, постоянно совершают вертикальные перемещения: днем погружаются в глубины, а к ночи поднимаются к поверхности. Они опускаются в более глубокие, спокойные слои воды также и во время волнения. Медузы постоянно двигаются вслед за ними, преследовать свою добычу им помогают два чувства - осязание и зрение. В спокойной воде зонтик медузы все время ритмично сокращается, поднимая животное к поверхности. Как только медуза начинает ощущать вызванное волнами движение воды, ее зонтик перестает сокращаться и она медленно погружается в глубину. Свет она различает при помощи глазков, находящихся в основании щупалец. Слишком яркий свет действует на нее подобно волнению - зонтик перестает сокращаться и животное погружается в более темную глубину. Эти простые рефлексы помогают медузе преследовать добычу и спасаться от гибельного для нее волнения.
Как уже было сказано выше, медуза Корине питается планктонными организмами, преимущественно веслоногими рачками. Глаза медузы не настолько совершенны, чтобы она могла видеть свою добычу, ловит она ее вслепую. Ее щупальца могут очень значительно растягиваться, превосходя высоту зонтика в десятки раз. Вся поверхность щупальца усеяна многочисленными стрекательными клетками. Как только к щупальцу прикоснется рачок или какое-нибудь другое маленькое планктонное животное, оно сразу же поражается стрекательными клетками.
Щупальце при этом быстро сокращается и подтягивает добычу ко рту. Длинный хоботок вытягивается в направлении добычи. Если попался более крупный рачок, медуза оплетает его не одним, а двумя, тремя или всеми четырьмя щупальцами.
Совсем иначе ловят свою добычу медузы с плоским зонтиком и многочисленными щупальцами, например тиаропсис (Tiaropsis) - гидромедуза размером с двухкопеечную монету, очень обычная в наших северных морях. По краям ее зонтика находится до 300 тонких щупалец. У покоящейся медузы щупальца широко расставлены и охватывают значительное пространство. При сокращении зонтика медуза как бы сметает ими рачков, подгоняя их к середине нижней стороны зонтика (см. рис. 160). Рот у тиаропсис широкий, снабженный четырьмя большими бахромчатыми лопастями, которыми медуза захватывает подогнанных рачков.
Несмотря на незначительную величину, гидроидные медузы очень прожорливы. Они поедают массу рачков и потому считаются вредными животными - конкурентами планктоноядных рыб. Обильная пища необходима медузам для развития половых продуктов. Плавая, они разбрасывают в море огромное количество яиц, которые впоследствии дают начало полипоидному поколению гидроидов.
Выше мы назвали кишечнополостных типичными обитателями моря. Это действительно так для 9000 видов, относящихся к этому типу, но около полутора-двух десятков видов кишечнополостных живет в пресных водах п в морях уже не встречается. Видимо, их предки очень давно переселились в пресные воды.
Очень характерно, что все эти формы как пресноводных, так и солоноватоводных бассейнов относятся только к классу гидроидных и даже только к одному его подклассу- гидроидей (Hydroidea).
Среди всех других кишечнополостных никакой склонности к воде пониженной солености не наблюдается.
К самым типичным обитателям пресных вод всего земного шара, часто образующим очень плотные популяции, относится несколько видов гидр , составляющих отряд гидровых (Hydrida).
ПРЕСНОВОДНАЯ ГИДРА
В каждой группе животного царства имеются излюбленные зоологами представители, которых они используют в качестве основных объектов при описании развития и строения животных и над которыми ставят многочисленные опыты по физиологии. В типе кишечнополостных таким классическим объектом служит гидра. Это и понятно. Гидр легко найти в природе и сравнительно просто содержать в лабораторных условиях. Они быстро размножаются, и потому в короткий срок можно получить массовый материал. Гидра -типичный представитель кишечнополостных животных, стоящих у основания эволюционного древа многоклеточных. Поэтому ее используют при выяснении всех вопросов, касающихся изучения анатомии, рефлексов и поведения низших многоклеточных. Это в свою очередь помогает понять происхождение более высокоорганизованных животных и эволюцию их физиологических процессов. Кроме того, гидра служит прекрасным объектом при разработке таких общебиологических проблем, как регенерация, бесполое размножение, пищеварение, осевой физиологический градиент и многое другое. Все это делает ее незаменимым животным как для учебного процесса - от средней школы до старших курсов университета, так и в научной лаборатории, где решаются проблемы современной биологии и медицины в разных их отраслях.
Первым человеком, который увидел гидру, был изобретатель микроскопа и крупнейший натуралист XVII-XVIII вв. Антон Левенгук.
Разглядывая водные растения, Левенгук увидел среди других мелких организмов странное животное с многочисленными «рогами». Он наблюдал также рост почек на его теле, образование у них щупалец и отделение молодого животного от материнского организма. Левенгук изобразил гидру с двумя почками, а также нарисовал кончик ее щупальца со стрекательными капсулами, каким он видел его под своим микроскопом.
Однако находка Левенгука почти не привлекла внимания его современников. Лишь через 40 лет гидрой заинтересовались в связи с необычайным открытием молодого учителя Трамбле (Trambley). Занимаясь в свободное время изучением малоизвестных тогда водных животных, Трамбле обнаружил существо, похожее и на животное и на растение. Чтобы установить его природу, Трамбле разрезал это существо пополам. Регенеративные способности низших животных тогда были еще почти неизвестны и считалось, что восстанавливать утраченные части могут только растения. К удивлению Трамбле, из каждой половинки выросла целая гидра, обе они шевелились, хватали добычу, значит, это было не растение. Возможность превращения куска тела гидры в целое животное была воспринята как значительное открытие в науке о жизни, и Трамбле занялся глубоким и серьезным изучением гидры. В 1744 г. он опубликовал книгу «Мемуары к истории одного рода пресноводных полипов с руками в виде рогов». В книге было очень подробно изложено строение гидры, ее поведение (движения, ловля добычи), размножение почкованием, некоторые моменты физиологии. Для проверки своих предположений Трамбле проделал с гидрой ряд опытов, положив начало новой науке-экспериментальной зоологии.
Несмотря на несовершенство тогдашней оптики и слабое развитие зоологии, книга Трамбле написана на таком высоком научном уровне, что не потеряла своего значения до настоящего времени, а рисунки из этой книги можно найти во многих учебниках по зоологии.
Сейчас научная литература о гидре исчисляется многими сотнями статей и книг, но тем не менее гидра и по сей день занимает умы исследователей. Маленькое примитивное животное служит для них пробным камнем, на котором решаются многие вопросы современной науки о жизни.
Если собрать в прибрежной части озера или реки водные растения и поместить их в аквариум с чистой водой, то вскоре на них можно увидеть гидр. Вначале они почти незаметны. Потревоженные животные сильно сжимаются, их щупальца сокращаются. Но по истечении некоторого времени тело гидры начинает вытягиваться, ее щупальца удлиняются. Теперь гидру можно как следует разглядеть. Форма ее тела трубковидная, на переднем конце находится ротовое отверстие, окруженное венчиком из 5-12 щупалец. Сразу под щупальцами у гидр большинства видов имеется небольшое сужение- шейка, отделяющая «голову» от туловища. Задний конец гидры сужен в более или менее длинную ножку, или стебелек, с подошвой на конце (у некоторых видов ножка не выражена). Посередине подошвы находится отверстие, так называемая аборальная пора. Гастральная полость гидры сплошная, перегородок в ней нет, щупальца полые, похожие на пальцы перчатки.
Стенка тела гидры, как и у всех кишечнополостных, состоит из двух слоев клеток, их тонкое строение уже было описано выше, и потому здесь мы остановимся только на одной особенности клеток тела гидры, которая полностью изучена пока лишь на этом объекте и не обнаружена у других кишечнополостных.
Структура эктодермы (и энтодермы) в разных частях тела гидры неравнозначна. Так, на головном конце клетки эктодермы мельче, чем на туловище, здесь меньше стрекательных и промежуточных клеток, но резкой границы между покровами «головы» и туловища провести нельзя, так как изменение эктодермы от туловища к «голове» происходит очень постепенно. Эктодерма подошвы гидры состоит из крупных железистых клеток, в месте перехода подошвы в стебелек железистый характер покровных клеток постепенно утрачивается. То же самое можно сказать и о клетках энтодермы, Пищеварительные процессы происходят в средней части тела гидры, здесь ее энтодерма имеет большое количество пищеварительных железистых клеток, а эпителиально-мускульные клетки энтодермы срединной части туловища образуют многочисленные псевдоподии. В головном отделе гастральной полости, в стебельке и в щупальцах переваривания пищи не происходит. В этих отделах тела эктодерма имеет вид выстилающего эпителия, почти лишенного пищеварительных железистых клеток. Опять-таки резкой границы между клетками пищеварительного отдела гастральной полости, с одной стороны, и такими клетками «головы», стебелька и щупалец, с другой стороны, провести нельзя.
Несмотря на различие в строении клеточных слоев в разных частях тела гидры, все ее клетки не находятся на строго определенных постоянных местах, а непрерывно передвигаются, причем их движение строго закономерно.
Используя высокую способность гидры к заживлению ран, можно проделать такой интересный опыт. Берут двух гидр одинаковой величины и одну из них окрашивают какой-нибудь прижизненной краской, т. е. таким красящим веществом, которое проникает в ткани гидры, не убивая ее. Обычно для этого применяют слабый водный раствор нильблаусульфата, окрашивающий ткани гидры в синий цвет. После этого гидры подвергаются операции: каждую из них разрезают на три части в поперечном направлении. Затем к срединной части «синей» гидры приращивают головной и нижний концы неокрашенного экземпляра. Срезы быстро срастаются друг с другом, и мы получаем экспериментальную гидру с синим пояском посередине тела. Вскоре после операции можно наблюдать, как синий поясок распространяется в двух направлениях- к головному концу и стебельку. При этом по телу гидры передвигается не краска, а именно сами клетки. Слои эктодермы и энтодермы как бы «текут» из середины тела к его концам, при этом постепенно меняется характер составляющих их клеток (см. рис. 162).
В срединной части тела гидры клетки размножаются наиболее интенсивно, и отсюда они передвигаются в двух противоположных направлениях. Таким образом, состав клеток постоянно обновляется, хотя внешне животное остается почти неизменным. Эта особенность гидры имеет очень большое значение при решении вопросов о ее регенеративных способностях и для оценки данных о длительности жизни.
Гидра-типичное пресноводное животное, лишь в очень редких случаях гидр находили в слабо осолоненных водоемах, например в Финском заливе Балтийского моря, и в некоторых солоноватоводных озерах, если содержание солей в них не превышало 0, 5%. Гидры живут в озерах, реках, ручьях, прудах и даже в канавах, если вода в них достаточно чистая и содержит большое количество растворенного кислорода. Держатся гидры обычно вблизи берегов, в неглубоких местах, так как они светолюбивы. При содержании гидр в аквариуме они всегда перебираются на его освещенную сторону.
Гидры - малоподвижные животные, большую часть времени они сидят на одном месте, прикрепившись подошвой к веточке водного растения, камню и т. д. Излюбленная поза гидры в спокойном состоянии - висеть вниз «головой», спустив несколько расставленные щупальца.
Прикрепляется гидра к субстрату благодаря клейким выделениям железистых клеток эктодермы подошвы, а также используя подошву в качестве присоски. Держится гидра очень прочно, зачастую ее легче разорвать, чем отделить от субстрата. Если долго наблюдать за сидящей гидрой, то можно увидеть, что ее тело все время медленно раскачивается, описывая передним концом круг. Гидра может произвольно очень быстро оставлять место, на котором она сидит. При этом, по-видимому, она раскрывает аборальную пору, находящуюся в середине подошвы, и присасывающее действие прекращается. Иногда можно наблюдать, как гидра «шагает». Вначале она пригибает тело к субстрату и укрепляется на нем при помощи щупалец, затем подтягивает задний конец и укрепляется им на новом месте. После первого «шага» делает второй и т. д., пока не остановится на новом месте.
Таким образом гидра передвигается относительно быстро, но существует и другой, гораздо более медленный, способ передвижения - скольжение на подошве. Усилием мускулатуры подошвы гидра еле заметно передвигается с места на место. Нужно очень много времени, чтобы заметить перемещение животного. Гидры могут некоторое время плавать в толще воды. Открепившись от субстрата и широко расставив щупальца, гидра очень медленно падает на дно, она способна образовать на подошве маленький пузырек газа, который увлекает животное вверх. Тем не менее гидры редко прибегают к этим способам передвижения.
Гидра-прожорливый хищник, она питается инфузориями, планктонными рачками, малощетинковыми червями, нападает также на мальков рыб. Гидры подстерегают свою добычу, подвесившись на какой-нибудь сучок или стебель водного растения, и, широко расставив щупальца, постоянно делают круговые поисковые движения. Как только одно из щупалец гидры коснется жертвы, к ней устремляются остальные щупальца и парализуют животное стрекательными клетками. Теперь от медлительности гидры не остается и следа, она действует быстро и «решительно». Добыча подтягивается щупальцами ко рту и быстро заглатывается. Мелких животных гидра глотает целиком. Если жертва несколько крупнее самой гидры, она также может ее заглотить. При этом рот хищницы широко раскрывается, а стенки тела сильно растягиваются. Если добыча не помещается в гастральную полость целиком, гидра заглатывает лишь один ее конец, по мере переваривания проталкивая жертву все глубже и глубже. Сытая гидра несколько съеживается, и ее щупальца сокращаются.
В гастральной полости, где пищеварительные процессы только начинаются, реакция среды слабощелочная, а в пищеварительных вакуолях энтодермы, где пищеварение заканчивается, - слабокислая. Гидра может усваивать жиры, белки и животные углеводы (гликоген). Крахмал и целлюлоза, имеющие растительное происхождение, гидрой не усваиваются. Непереваренные остатки пищи выбрасываются через рот.
Гидры размножаются двумя способами: вегетативным и половым. Вегетативное размножение у гидр носит характер почкования. Почки возникают в нижней части туловищного отдела тела гидры над стебельком, последующие почки находятся несколько выше предыдущих, иногда они сидят на противоположных сторонах тела гидры, иногда располагаются по спирали (порядок возникновения и расположения почек зависит от вида гидры). Одновременно на теле гидры развивается 1 - 3, редко большее количество почек, однако наблюдали гидр с 8 и более почками.
На первых стадиях почка возникает как едва заметный конический бугорок, затем она вытягивается, принимая более или менее цилиндрическую форму. На наружном конце почки появляются зачатки щупалец, вначале они имеют вид коротких тупых выростов, но постепенно вытягиваются, и на них развиваются стрекательные клетки. Наконец, нижняя часть тела почки утончается в ножку, а между щупальцами прорывается ротовое отверстие. Молодая гидра некоторое время еще остается соединенной с материнским организмом, иногда на ней даже закладываются почки следующего поколения. Отделение выпочковывающихся гидр происходит в той же последовательности, в какой возникают почки. Молодая гидра размером несколько меньше материнской п имеет неполное число щупалец. Недостающие щупальца появляются позднее.
После обильного почкования материнская гидра истощается и в течение некоторого времени почек на ней не возникает.
Некоторые исследователи наблюдали также деление гидр, но этот способ размножения, по-видимому, должен быть отнесен к разряду ненормальных (патологических) процессов. Деление у гидры возникает после повреждения ее тела и может быть объяснено высокой регенеративной способностью этого животного.
При обильном питании весь теплый период года гидры размножаются почкованием, к половому размножению они приступают с наступлением осени. Большинство видов гидр раздельнополы, но есть и гермафродиты, т. е. такие, у которых на одной особи развиваются и мужские и женские половые клетки.
Гонады образуются в эктодерме и имеют вид небольших бугорков, конусов или округлых тел. Порядок появления и характер расположения гонад такие же, как и почек. В каждой женской гонаде образуется по одному яйцу.
В развивающихся гонадах скапливается большое количество промежуточных, недифференцированных клеток, из которых образуются как будущие половые клетки, так и «питательные» клетки, за счет которых увеличивается будущее яйцо. На первых стадиях развития яйца промежуточные клетки приобретают характер подвижных амебоидов. Вскоре одна из них начинает поглощать другие и значительно увеличивается в размерах, достигая 1, 5 мм в поперечнике. После этого крупный амебоид подбирает свои псевдоподии и его очертания округляются. Вслед за тем происходят два деления созревания, при которых клетка делится на две неравные части, причем на наружной стороне яйца остаются два маленьких так называемых редукционных тельца - клеточки, отделившиеся от яйца в результате деления. При первом делении созревания число хромосом яйца сокращается вдвое. Созревшее яйцо выходит наружу из гонады через разрыв в ее стенке, но остается соединенным с телом гидры при помощи тонкой протоплазматической ножки.
К этому времени в семенниках других гидр развиваются спермин, которые покидают гонаду и плавают в воде, один из них проникает в яйцо, после чего сразу же начинается дробление.
В то время когда клетки развивающегося зародыша делятся, снаружи он одевается двумя оболочками, внешняя из которых имеет довольно толстые хитиноидные стенки и часто бывает покрыта шипиками. В таком состоянии зародыш под защитой двойной оболочки-эмбриотеки- перезимовывает. (Взрослые гидры с наступлением холодов погибают.) К весне внутри эмбриотеки уже имеется почти сформированная маленькая гидра, которая покидает свою зимнюю оболочку через разрыв ее стенки.
В настоящее время известно около десятка видов гидр, населяющих пресные воды материков и многих островов. Различные виды гидр отличаются друг от друга очень незначительно. Один из видов характеризуется яркой зеленой окраской, которая обусловлена наличием в теле этих животных симбиотических водорослей - зоохлорелл. Среди наших гидр наиболее известны стебельчатая, или бурая, гидра (Hydra oligactis) и бесстебельчатая, или - обыкновенная, гидра (Hydra vulgaris).
Как же гидра ведет себя в окружающей ее среде, как она воспринимает раздражения и отвечает на них?
Как и большинство других кишечнополостных, гидра отвечает на всякое неблагоприятное раздражение сокращением тела. Если сосуд, в котором сидят гидры, слегка тряхнуть, то одни из животных сократятся сразу же, на других такой толчок не подействует вовсе, часть гидр только слегка подожмет свои щупальца. Значит, степень реакции на раздражение у гидр очень индивидуальна. Гидра совершенно лишена способности «запоминать»: можно часами ее колоть тонкой булавкой, но после каждого сокращения она снова вытягивается в том же направлении. Если же уколы будут очень частыми, то гидра перестает на них реагировать.
Хотя у гидр нет специальных органов для восприятия света, они совершенно определенно реагируют на свет. К световым лучам наиболее чувствителен передний конец гидры, тогда как ее стебелек световых лучей почти не воспринимает. Если затенить зеленую гидру целиком, то она через 15-30 секунд сократится, если же затенять обезглавленную гидру или притенить только стебелек целой гидры, то она сократится лишь через 6-12 минут. Гидры способны различать направление потока света и двигаются в сторону его источника. Скорость передвижения гидр по направлению к источнику света очень невелика. В одном из опытов 50 зеленых и такое же количество бурых гидр были помещены в сосуд на расстоянии 20 см от стеклянной стенки, через которую падал свет. Первыми двинулись к свету зеленые гидры; через 4 часа 8 из них достигли светлой стенки аквариума, через 5 часов здесь их было уже 21, а через 6 часов-44. К этому сроку туда же пришло 7 первых бурых гидр. Вообще оказалось, что бурые гидры шли на свет хуже, только через 10 часов у светлой стенки собралось 39 бурых гидр. Остальные подопытные животные к этому времени все еще находились в пути.
Способность гидр двигаться в сторону источника света или просто перемещаться в более светлые участки бассейна очень важна для этих животных. Гидры питаются преимущественно планктонными рачками - циклопами и дафниями, а эти рачки всегда держатся в светлых и хорошо прогретых солнцем местах. Таким образом, идя навстречу свету, гидры приближаются к своей добыче.
Для исследователя, изучающего реакции низших организмов на свет, гидры открывают самое широкое поле деятельности. Можно ставить опыты по выявлению того, насколько животные чувствительны к слабым или, напротив, очень сильным источникам света. Оказалось, что на слишком слабый свет гидры вовсе не реагируют. Очень сильный свет заставляет гидру уходить в затененные места и может даже убить животное. Ставились опыты по выявлению того, насколько чувствительна гидра к изменению силы света, как она ведет себя между двумя источниками света, различает ли отдельные части спектра. В одном из опытов стенка аквариума была окрашена во все цвета спектра, при этом зеленые гидры собрались в области сине-фиолетовых, а бурые в области сине-зеленых лучей. Значит, гидры различают цвет, и разные их виды обладают разным «вкусом» к нему.
Гидры (кроме зеленой) не нуждаются в свете для нормальной жизнедеятельности. Если их хорошо кормить, они прекрасно живут и в темноте. Зеленая гидра, в теле которой живут симбиотические водоросли зоохлореллы, даже при обилии пищи в темноте чувствует себя плохо и сильно сокращается.
На гидрах можно производить опыты по воздействию на организм различного рода вредных излучений. Так, выяснилось, что бурые гидры погибают уже после минутного освещения их ультрафиолетовыми лучами. Зеленая гидра оказалась к этим лучам более стойкой - она погибает только на 5-6-й минуте облучения.
Очень интересны опыты по воздействию на гидр лучей Рентгена. Небольшие дозировки рентгеновских лучей вызывают у гидр усиление почкования. Облученные гидры по сравнению с необлученными дают примерно в 2, 5 раза больше потомков за один и тот же срок. Увеличение дозы облучения вызывает подавление размножения; если же гидры получают слишком большую дозу лучей Рентгена, то они вскоре после этого погибают. Важно отметить, что слабые дозы облучения повышают у гидр регенеративные способности.
При воздействии на гидр радиоактивного излучения был получен совершенно необычный результат. Общеизвестно, что животные никак не ощущают радиоактивных лучей и потому, попав в их зону, могут получить смертельную дозу и погибнуть. Зеленая гидра, реагируя на излучения радия, стремится уйти от его источника.
Из приведенных выше примеров видно, что такие опыты с гидрами, как изучение влияния на них различных факторов внешней среды, не пустая забава, не наука ради науки, а серьезное и очень важное дело, результаты которого могут дать весьма существенные практические выводы.
Конечно, проводилось изучение влияния на гидру температуры, концентрации углекислого газа, кислорода, а также целого ряда ядов, лекарственных препаратов и т. д.
Гидра оказалась очень удобным объектом для проведения целого ряда экспериментальных исследований по изучению явления регенерации у животных.
Как уже неоднократно упоминалось, гидра легко восстанавливает утраченные части тела. Животное, разрезанное пополам, вскоре восстанавливает недостающие части. Но становится непонятно: почему на переднем конце отрезка всегда вырастает «голова» со щупальцами, а на заднем стебелек? Какие законы управляют процессами восстановления? Вполне вероятно предположение, что некоторые из этих законов могут быть общими и для гидры, и для более высокоорганизованных животных. Узнав их, можно сделать важные выводы, приложимые даже к медицине.
Делать операции на гидрах очень просто, для этого не нужно ни анестезирующих средств, ни сложных хирургических инструментов. Все оборудование «операционной» состоит из иглы, вделанной ушком в деревянную ручку, острого глазного скальпеля, маленьких ножниц и тонких стеклянных трубочек. Первые опыты по выяснению регенеративных способностей гидры были проведены более 200 лет назад Трамбле. Этот кропотливый исследователь наблюдал, как из продольных и поперечных половинок гидр возникают целые животные. Затем он стал делать продольные надрезы и увидел, что из лоскутков в нижней части полипа образуются стебельки, а из лоскутков в его верхней части - «головы». Многократно оперируя одного из подопытных полипов, Трамбле получил семиглавого полипа. Отрезав ему все семь «голов», Трамбле стал ждать результатов и вскоре увидел, что на месте каждой отрезанной «головы» появилась новая. Семиглавый полип, у которого вновь вырастают отрубленные «головы», был как две капли воды похож на мифическое существо - лернейскую гидру, сраженную великим героем древней Греции Гераклом. С тех пор за пресноводным полипом и сохранилось название-гидра.
Попутно Трамбле установил, что гидра восстанавливается не только из половинок, но и из совсем маленьких кусочков тела. Теперь установлено, что даже из 1/200 части тела гидры может развиться целый полип. Однако позднее выяснилось, что регенеративная способность таких маленьких кусочков из разных частей тела гидры неодинакова. Участок подошвы или стебелька восстанавливается в целую гидру значительно медленнее, чем участок из средней части тела. Однако этот факт долго оставался необъясненным.
Внутренние силы, регулирующие и направляющие процессы нормальной регенерации, были вскрыты много позднее знаменитым американским физиологом Чайлдом (СМ. Child). Чайлд установил, что у целого ряда низших животных в теле имеется ярко выраженная физиологическая полярность. Так, под действием ядовитых веществ клетки на теле животного погибают и разрушаются во вполне определенной последовательности, а именно от переднего конца к заднему (у гидры от «головы» к «подошве»). Стало быть, клетки, находящиеся в различных частях тела, физиологически неравнозначны. Различие между ними заключается и во многих других проявлениях их физиологии, в том числе и в воздействии на развивающиеся молодые клетки на месте травмы.
Постепенное изменение физиологической активности клеток от одного полюса к другому (вдоль оси тела) получило название осевого физиологического градиента.
Теперь становится понятно, почему кусочки, вырезанные из подошвы гидры, очень медленно восстанавливают гипостом и щупальца - образующие их клетки физиологически очень далеки от клеток, образующих «голову». Осевой градиент играет очень большую роль при регенерации, но на этот процесс оказывают заметное влияние также и другие факторы. При регенерации очень большое значение имеет наличие на регенерирующей части развивающейся почки или искусственно подсаженного участка ткани из другого отдела тела животного, особенно из его передней части. Обладая высокой физиологической активностью, развивающаяся почка или клетки «головы» определенным образом воздействуют на рост регенерирующих клеток и подчиняют их развитие своему влиянию. Такие группы клеток или органы, которые вносят свои коррективы в действие осевого градиента, получили название организаторов. Выяснение этих особенностей регенерации помогло понять много неясных вопросов в развитии животного организма.
В крупнейшем центре физиологии - в созданном академиком Павловым институте в Колтушах стоит памятник собаке. Большая часть законов, изложенных в учении Павлова, была открыта при постановке опытов на собаках. Возможно, такой же памятник заслуживает и маленький пресноводный полип.
ПРЕСНОВОДНАЯ МЕДУЗА
В 1880 г. в бассейне с тропическими растениями лондонского ботанического общества вдруг появились медузы. Сразу два зоолога Ланкестер (Lankester) и крупный знаток кишечнополостных Олмен (А1man) сообщили об этой находке на страницах журнала «Нечур» («Природа»). Медузки были очень маленькие, самые крупные из них едва достигали 2 см в диаметре зонтика, однако их появление взволновало тогдашних зоологов: до этого и не предполагали, что могут существовать пресноводные медузы. Медуз считали типичными обитателями моря. Незадолго перед этим в бассейн было посажено великолепное южноамериканское водное растение виктория-регия, поэтому высказывались предположения, что медузы были завезены в Лондон вместе с посадочным материалом из Амазонки. Через некоторое время медузы исчезли из бассейна так же таинственно, как и появились. Их обнаружили снова лишь через пять лет тоже в Лондоне, но уже в другом бассейне с тем же тропическим растением. В 1901 г. эти медузы появились в Лионе (Франция), также в оранжерейном бассейне с викторией-регией. Затем их стали находить в Мюнхене, Вашингтоне, Петербурге, Москве. Медуз обнаруживали то в бассейнах ботанических садов, то в аквариумах с тропическими рыбками. К удивлению любителей-аквариумистов, у них неожиданно появились новые питомцы. Крохотные медузки (часто всего 1 - 2 мм в диаметре зонтика) вдруг оказывались в большом количестве в аквариуме, в котором накануне не было ни одной. Несколько дней можно было наблюдать, как медузки толчками передвигаются в воде и охотно поедают маленьких рачков. Но в один прекрасный день, заглянув в свой аквариум, хозяин находил в нем только рыб, никаких медуз там не было.
К этому времени пресноводная медуза была подробно описана в специальной зоологической литературе. Оказалось, что она принадлежит к классу гидроидных . Назвали ее краспедакустой (Craspedacusta). Самые маленькие медузки имеют полусферический зонтик, 4 радиальных канала и 8 щупалец. По мере роста медузы форма ее зонтика становится все более плоской, а число щупалец увеличивается.
Половозрелые медузы достигают 2 см в диаметре и несут по краю зонтика широкий парус и около 400 тонких щупалец, усаженных стрекательными клетками. Ротовой хоботок четырехгранный, с крестообразным ротовым отверстием, края рта слабоскладчатые. В месте отхождения от ротового хоботка радиальных каналов развиваются 4 гонады. Медузы очень прозрачны, их мезоглея бесцветна, а щупальца, радиальные каналы, ротовой хоботок и гонады имеют беловатую или кремовую окраску.
Эта медузка загадала зоологам сложную загадку. Если согласиться с мнением о том, что она попадает в оранжереи вместе с растениями из тропиков, то как она выживает при перевозке? Виктория-регия транспортировалась с берегов Амазонки в виде семян или корневищ. Нежные медузы, случайно захваченные вместе с корневищами, несомненно, должны погибнуть во время длительного пути через океан. Но если даже предположить, что медуза, несмотря на подсыхание, может выжить, то как она попадает в маленькие аквариумы любителей экзотических рыбок?
Вскоре медуз стали находить и в природных водоемах. Первый раз ее поймали в реке Янцзы в Китае, потом в Германии, затем в США. Однако и в естественных и в искусственных водоемах находки были очень редкими и всегда неожиданными: так, однажды медуз обнаружили в хранилищах вашингтонского водопровода.
Наблюдениями над медузой удалось установить, что она отпочковывается ОТ крошечных бесщупальцевых полипчиков, названных микрогидрами (Microhydra). Эти полипы были найдены еще в 1884 г. в тех же бассейнах в Лондоне, где ловили и медуз, но тогда никто не предполагал о связи между этими двумя столь непохожими существами. Полипы микрогидры видны простым глазом как белые точки на фоне зеленых листьев водных растений, на которых они обычно поселяются. Их высота обычно не превышает 0, 5-1 мм, форма тела напоминает кеглю: туловище в виде бутылки, а на короткой шейке сидит шаровидная «головка» с ртом посередине. Головка густо усажена стрекательными клетками, щупалец нет. Полипы иногда образуют примитивные колонии из 2-7 особей. Микрогидра размножается почкованием и образует подобных себе бесщупальцевых полипов. Время от времени от одной из сторон тела полипа отделяется группа клеток, имеющая форму маленького червячка. Такие группы клеток называются фрустулами. Фрустула способна, извиваясь, ползать по дну и забираться на водные растения, здесь она превращается в молодую микрогидру.
Однажды удалось наблюдать, как на теле микрогидры из почки стала развиваться медуза; когда она отделилась от полипа и начала плавать, то в ней легко было узнать молодую краспедакусту. Удалось также проследить за развитием яиц краспедакусты. Вначале из яйца образуется червеобразная личинка, лишенная ресничек и очень похожая на фрустулу микрогидры. После некоторого периода ползания по субстрату личинка прикрепляется к нему и превращается в бесщупальцевого полипа. Так было установлено, что медуза краспедакуста и полип микрогидра принадлежат к одному виду кишечнополостных, но к разным его поколениям.
Проведенные опыты показали, что на смену поколений у этого вида гидроидных чрезвычайно большое влияние оказывают условия среды. Выпочковывание медуз на полипах происходит только при температуре воды не ниже 26-33°С, а выпочковывание полипов и отделение фрустул - при температуре 12-20°С. После этого стало ясно, что существование вида может длительное время поддерживаться за счет размножения полипов. На маленьких неподвижных микрогидр ни аквариумисты, ни ботаники в оранжереях не обращают внимания, так как они почти и не видны простым глазом, очень трудно найти их и в природе. Полипы могут долго жить в аквариуме, а при повышении температуры у всех полипов появляются медузоидные почки и они отделяют медуз. Медузы краспедакусты подвижны и могут быть замечены в воде невооруженным глазом. Теперь становится понятным, почему их почти всегда находили в бассейнах с тропическими растениями и рыбками: эти бассейны искусственно подогревались. Неясно только одно: всегда ли медузы жили в Европе или были привезены туда? (Полипы, возможно, способны перенести некоторое высыхание и длительный путь в неблагоприятных условиях.) И где же родина микрогидры-краспедакусты?
Ответить на этот вопрос довольно трудно. С момента первого обнаружения медуз в Лондоне было описано свыше 100 случаев их нахождения в самых различных частях мира. Вот краткое описание распространения вида. В СССР местом их обитания является Любовское водохранилище вблизи Тулы, река Дон, озеро Караязы около Тбилиси (на высоте почти 2000 м над уровнем моря), река Кура, искусственные водоемы в Старой Бухаре. Кроме того, медузы и полипы неоднократно появлялись в аквариумах у любителей-рыбоводов и в университетах Москвы и Ленинграда. За пределами нашей страны этот вид был обнаружен почти во всех странах Европы, в Индии, Китае и Японии, в Австралии, Северной и Южной Америке. Указать теперь, где его родина и куда он был завезен, невозможно.
Совсем недавно этот вид кишечнополостных снова заставил зоологов задуматься. Теперь, когда распространение, образ жизни, строение полипов и медуз, казалось, были хорошо изучены, вдруг открылось, что из яиц краспедакусты могут развиваться полипы двух родов - описанные выше бесщупальцевые и снабженные щупальцами. Оба рода полипов образуют фрустулы. Щупальценосные полипы при помощи почкования образуют и подобных себе и бесщупальцевых полипов, медуз они выпочковывать не могут. Бесщупальцевые полипы образуют подобных себе полипов и медуз, но не способны выпочковывать полипов, снабженных щупальцами. Из фрустул образуются обе формы полипов. Щупальценосные полипы пока были обнаружены только два раза: в 1960 г. в Венгрии и в 1964 г. в аквариуме Ленинградского университета. Условия, вызывающие их появление, пока неясны. В реках Индии и великих озерах Африки обитает еще два вида пресноводных медуз, близких родственников краспедакусты. Хорошо известна медуза из африканского озера Танганьика, называемая лимнокнидой (Limnocnida tanganjice).
ПРОИСХОЖДЕНИЕ ПРЕСНОВОДНЫХ КИШЕЧНОПОЛОСТНЫХ
Из числа таких гидроидов в первую очередь нужно сказать о кордилофоре.
Кордилофора образует небольшие нежные колонии в виде кустиков высотой до 10 см. Полипы сидят на концах ветвей и имеют веретеновидную форму. У каждого полипа 12-15 щупалец, сидящих без строгого порядка в срединной части тела. Свободноплавающих медуз у кордилофоры нет, особи медузоидного поколения прикреплены к колонии.
Этот вид был впервые обнаружен академиком Российской академии П. С. Палласом в 1771 г. в северной части Каспийского моря, потому-то кордилофора и называется каспийской (Cordylophora caspia). Однако ее распространение вовсе не ограничивается этим бассейном, она обитает в Балтийском, Черном и Азовском морях, а также встречается вдоль всего атлантического побережья Европы и в устьях всех крупных рек Азии, Америки и Австралии. Этот вид поселяется только в сильно опресненных участках моря и живет на небольшой глубине, обычно не глубже 20 м.
В названии, данном Палласом кордилофоре, -каспийская-имеется и свой смысл. Дело в том, что родина кордилофоры - Каспийское море. Только в середине прошлого столетия кордилофора по Волге и Мариинской системе проникла в Балтийское море, где в силу его малой солености (0, 8%) нашла свою вторую родину. Кордилофора- организмобрастатль; она селится на всех твердых подводных предметах, как неподвижных, так и подвижных. Дальнейшую помощь в расселении ей оказали бесчисленные корабли, стекающиеся со всех сторон в Балтийское море. Возвращаясь домой, они увозили из Балтийского моря на своем днище незваного гостя, «нарушителя границ».
А как же попадали в пресные водоемы свободноживущие кишечнополостные? Не могут ли они использовать для этого устья рек, впадающих в море? Конечно, могут, но при этом им придется преодолеть два препятствия. Одно из них - это понижение солености. В реки могут попасть только виды, способные выдерживать очень значительное опреснение.
Среди типичных морских обитателей есть такие, на которых даже самое незначительное понижение процентного содержания соли в морской воде действует губительно. К ним относятся почти все коралловые полипы, сцифоидные медузы и большинство гидроидных. Но часть гидроидных все же может существовать и при некотором опреснении. Из кишечнополостных, упомянутых в этой книге, к эвригалинным относится Корине. Этот вид может жить как в воде с нормальной океанической соленостью, так и в опресненных морях, например в Белом и Черном.
Из числа эвригалинных видов и вышли те, потомки которых активно пробирались в пресноводные водоемы. Процесс завоевания рек и озер шел постепенно. Вначале выделилась группа солоноватоводных гидроидов, которые уже не могли вернуться в океан, так как не выносили высокой солености его вод. Затем уже солоновато-водные вплотную приблизились к устьям рек. Далеко не все из них смогли преодолеть этот «барьер», большинство так и осталось в речном устье. В настоящее время по этому пути идет кордилофора.
Попав в реку, морские животные встретили на своем пути и другой «барьер» - течение. При активном проникновении морских или солоноватоводных кишечнополостных в пресные воды им неизбежно приходилось преодолевать встречный поток воды, сносивший обратно в море планктонных медуз и неспособных к самостоятельному движению прикрепленных полипов или их колонии. Продвижение таких прикрепительных полипов навстречу течению было затруднено.
В отдаленные геологические эпохи карта Земли была иной, чем мы видим ее сейчас. Во многих местах современную сушу покрывало море. Когда море ушло, остались замкнутые соленые бассейны, а в них сохранились морские животные. Некоторые из этих бассейнов постепенно опреснялись, причем животные либо погибали, либо приспосабливались к новым условиям. Замкнутое теперь Каспийское море, которое по сути дела является огромным солоноватоводным озером, раньше было соединено с океаном, и в нем сохранилось много животных морского происхождения. Среди них интересное кишечнополостное - Палласова меризия (Moerisia pallasi). У этого вида гидроидных две формы полипов: одни живут колонией на дне, другие ведут планктонный образ жизни. Плавающие полипы образуют колонии из двух особей, соединенных друг с другом своими ножками. Время от времени колония разрывается пополам, и на месте разрыва у каждого полипа образуются новый венчик, щупальце и рот. Кроме того, полипы размножаются и почкованием, отделяя от себя маленьких свободноплавающих медуз. Один близкий вид меризии обитает в Черном и Азовском морях, другой-в соленых озерах Северо-Восточной Африки.
Совершенно ясно, что все три вида меризий произошли от одного общего предка, который когда-то обитал в древнем Сарматском море. Когда Сарматское море ушло, на его месте остался ряд водоемов, в том числе замкнутые Каспийское море и озера Египта. В них развились самостоятельные виды меризий.
Если представить себе, что опреснение водоема идет еще дальше, то можно понять, как могут возникнуть пресноводные медузы. Их способ завоевания пресноводных бассейнов - длительное приспособление к увеличивающемуся опреснению. Двигаться при этом им никуда не нужно, они проделывают путь из моря в пресную воду не в пространстве, а во времени.
В 1910 г. на Атлантическом побережье Северной Америки было поймано несколько маленьких гидромедуз. Оказалось, что они принадлежат к ранее неизвестному виду. Сам по себе этот факт особого значения не имеет. И теперь ежегодно описывают несколько новых видов кишечнополостных - в море еще много неизученного. Интересно другое. Эта медуза- ее назвали блакфордией (Blackfordia) - через 15 лет была поймана в Черном море. Ни в Средиземном море, фауна которого известна очень хорошо, ни на европейском побережье Атлантического океана этот вид не живет. Как же оказалась американская блакфордия в Черном море? Второй случай произошел совсем недавно. Один из видов гидроидов, обитающих в Кильском канале, - бугенвиллия - неожиданно был обнаружен опять-таки в Черном море. И блакфордия и упомянутый балтийский гидроид (Bougainvillia megas) - солоноватоводные виды; чтобы попасть из одного бассейна с пониженной соленостью в другой, они должны, подобно кордилофоре, преодолеть препятствие - море с его высокой соленостью.
До постройки канала между Волгой и Доном в Каспийском море было всего два вида кишечнополостных - каспийская меризия и кордилофора. Когда канал был готов и по нему началось судоходство, из Азово-Черноморского бассейна в Каспийское море перебрались еще три вида. Уже через год после ввода канала в строй переселилась в Каспийское море блакфордия, еще через год черноморская меризия, а вслед за ней и тот балтийский гидроид (Bougainvillia megas), который незадолго перед тем попал в Черное море из Кильской бухты. Конечно, так путешествуют не одни только кишечнополостные, но и моллюски, и ракообразные, и черви, и другие солоноватоводные организмы.
«ПАРУСНЫЙ ФЛОТ» КИШЕЧНОПОЛОСТНЫХ
Класс гидроидных делится на два подкласса - гидроидов и сифонофор . К описанию этих удивительных пелагических колониальных кишечнополостных мы и переходим.
Целый мир живых существ обитает на грани двух стихий - воды и воздуха. На плавающих водорослях, обломках древесины, кусках пемзы и других предметах можно обнаружить разнообразных приросших или крепко уцепившихся животных. Не следует думать, что они попали сюда случайно - «терпят бедствие». Напротив, многие из них теснейшим образом связаны и с водной и с воздушной средой и в иных условиях они существовать не могут. Кроме таких «пассивных пассажиров», здесь же можно видеть животных, активно плавающих у самой поверхности, снабженных различно устроенными органами - поплавками, или животных, которые удерживаются, используя пленку поверхностного натяжения воды. Весь этот комплекс организмов (плейстон) особенно богат в субтропиках и тропиках, где не ощущается губительного действия низких температур.
Выше, когда речь шла о действии стрекательных клеток, уже был упомянут «португальский военный кораблик» - крупная сифонофора физалия (Physalia, см. цветную таблицу 8).
Как и все сифонофоры, физалия представляет собой колонию, в состав которой входят как полипоидные, так и медузоидные особи. Над поверхностью воды возвышается воздушный пузырь, ИЛИ пневматофор, - видоизмененная медузоидная особь колонии. У крупных экземпляров пневматофор достигает 30 см. Он обычно имеет ярко-голубой или красноватый цвет. Воздушный пузырь плавает по поверхности моря как туго надутый резиновый шар. Наполняющий его газ близок по составу к воздуху, но отличается повышенным содержанием азота и углекислого газа и уменьшенным количеством кислорода. Этот газ вырабатывается специальными газовыми железами, находящимися внутри пузыря. Стенки пневматофора выдерживают довольно сильное давление газа, так как образованы двумя слоями эктодермы, двумя слоями энтодермы и двумя слоями мезоглеи. Кроме того, эктодерма выделяет тонкую хитиноидную оболочку, благодаря которой прочность пневматофора также значительно увеличивается, хотя его стенки остаются очень тонкими. Верхняя часть пневматофора имеет вырост в виде гребня. Гребень расположен на пневматофоре несколько по диагонали и имеет слегка выгнутую S-образную форму. Все остальные особи колонии расположены на нижней стороне пневматофора и погружены в воду.
Питающие полипы, или гастрозоиды, сидят в один ряд. Они имеют более или менее бутылковидную форму и обращены ротовым отверстием вниз. Каждый питающий полип снабжен одним длинным щупальцем - арканчиком. По всей длине арканчик густо покрыт стрекательными клетками. Рядом с каждым питающим полипом на нижней стороне пузыря прикрепляется основание гонодендра - особи полипоидного поколения. На гонодендре и его боковых выростах расположены грозди редуцированных медузоидных особей - гонофоров, в которых развиваются половые продукты. Здесь же сидят и защитные бесщупальцевые полипы - пальпоны. На каждом гонодендре имеется одна медузоидная особь, называемая нектофором или плавательным колоколом. Половые клетки у нектофора не образуются, а его зонтик достигает значительной величины и способен сокращаться, как у свободноплавающих медуз. Перед наступлением половой зрелости гонофоров гонодендры отрываются от колонии и плавают у поверхности моря, причем нектофор выполняет локомоторные функции.
Благодаря косому расположению гребня на плавательном пузыре физалия асимметрична, причем известны две формы физалий - «правая» и «левая», которые являются как бы зеркальным отображением друг друга. Было замечено, что все физалий, обитающие в одном участке моря, имеют одинаковое строение, т. е. все они либо «правые», либо «левые». В связи с этим высказывалось предположение, что существует два вида или две географические расы физалий.
Однако, когда стали изучать развитие этих сифонофор, обнаружилось, что среди потомства одной физалий всегда имеется равное число и «правых» и «левых». Значит, никаких особых рас у физалий нет. Но как возникают скопления «левых» и «правых» сифонофор и почему эти две формы не встречаются вместе?
Ответ на этот вопрос был получен после детального изучения строения воздушного пузыря физалий. Оказалось, что форма и расположение гребня на его вершине имеют для физалий очень большое значение. Как было сказано выше, гребень физалий слегка изогнут в виде буквы S. Фпзалия передвигается по поверхности моря благодаря тому, что ветер ударяет в ее воздушный пузырь. Если бы не было гребня, сифонофора постоянно двигалась бы по прямой и ее в конце концов выбросило бы на берег. Но наличие гребня вносит существенные изменения в парусную оснастку «португальского кораблика». Косо поставленный и изогнутый гребень заставляет животное плыть под острым углом к ветру и время от времени делать поворот вокруг своей оси против ветра.
Если наблюдать за физалией, плавающей вблизи берега, в сторону которого дует ветер, то можно увидеть, как она то приближается к берегу, то, неожиданно повернувшись к наблюдателю другим боком, медленно отплывает от него. Так маневрируют целые армады «португальских корабликов», напоминая действия парусного флота периода средневековых войн. При движении «правые» и «левые» «португальские кораблики» ведут себя по-разному. Под влиянием ветра, дующего в одном направлении, они расходятся в разные стороны - «правые» налево, а «левые» направо. Вот поэтому-то и возникают скопления одинаковых форм физалий.
К плейстонным организмам относятся также весьма своеобразные кишечнополостные - порпита (Porpita) и велелла (Velella), которую также называют парусником.
Долгое время этих животных относили к сифонофорам, причем отдельные придатки их считали специализированными особями колонии. Теперь все больше зоологов склоняется к мнению о том, что порпита и парусник представляют собой не колонию, а крупного одиночного плавающего полипа, и относит их к отряду хондрофор (Chondrophora) из класса гидроидных . Тело у них уплощенное; у порпиты оно имеет форму круга, у парусника - овала. Верхняя сторона диска покрыта хитиноидной оболочкой, под которой помещается сложно устроенный воздушный колокол - пневматофор. Он состоит из центральной камеры, большого количества окружающих его кольцевых камер и отходящих от них ко всем частям тела тонких трубочек - трахей, служащих для дыхания. На нижней стороне диска расположены органы полипа. В центре находится ротовой конус, а по периферии располагаются многочисленные щупальца. Между ротовым конусом и щупальцами имеются особые выросты тела - гонодендры, на которых выпочковываются особи медузоидного поколения. Верхняя сторона диска прибрежной порпиты гладкая; у велеллы, живущей в открытом океане, на ней находится высокий вырост треугольной формы - парус. Парус велеллы имеет такое же значение, что и гребень на воздушном пузыре физалий. Он расположен на овальном теле парусника асимметрично и слегка S-образно изогнут. Парус позволяет животному двигаться не по прямой, а маневрировать, хотя, конечно, не произвольно, а более или менее случайно.
В субтропических частях океана, где температура не падает ниже 15°С, парусники встречаются в очень больших количествах. Местами эти крупные кишечнополостные (они достигают 12 см по длинной оси диска) собираются в огромные стаи протяженностью в несколько десятков миль, причем на каждый квадратный метр поверхности океана приходится по паруснику. Вместе с крупными парусниками плавают и молодые, величина которых измеряется миллиметрами.
Ветер, ударяя в парус, гонит стаю велелл по морю, и они могут проходить многие сотни миль.
Обитая в открытом океане, парусники не боятся воды: они не могут утонуть, так как имеют очень совершенный пневматофор, состоящий из большого числа независимых камер. Если волна все же опрокинет велеллу, то при помощи движений краев диска она принимает нормальное положение и снова подставляет парус ветру. Кроме парусников, здесь же можно встретить и много других животных, которые, однако, вначале почти незаметны.
Общеизвестно, что открытое море тропиков имеет интенсивный синий цвет. В связи с этим парусники и большинство животных, которые обитают вместе с ними, также окрашены в голубые или синие тона - это служит им хорошей защитой.
Парусники и обитающие среди них другие животные создают в открытом море особый тесно связанный мирок - плейстонный биоценоз, который по воле течения и ветра все время плывет по поверхности океана.
Велелла, как и все кишечнополостные, - хищник; она питается планктоном, в состав ее пищи входят рачки, личинки различных беспозвоночных, мальки рыб. Все же остальные животные, которые входят в состав плавающего биоценоза, либо питаются парусниками, либо используют их в качестве постоянного или временного субстрата для прикрепления. Таким образом, весь биоценоз существует за счет планктона, но непосредственно используют планктон только одни парусники.
На верхней стороне диска велеллы, как на палубе корабля, путешествуют маленькие голубые крабики планес (Planes). Здесь они находят защиту от врагов, а также получают пищу. Голодный крабик быстро перебирается на нижнюю сторону диска парусника и отнимает у него захваченных планктонных рачков. Наевшись, крабик опять взбирается на верхнюю сторону диска и устраивается под парусом, тесно прижавшись к нему. Крабики никогда не пожирают свой корабль, чего нельзя сказать о многих других плейстонных животных.
На нижней стороне парусника часто можно найти хищного брюхоногого моллюска янтину (Janthina). Янтины объедают мягкие ткани до тех пор, пока от парусника не останется один хитиноидный скелет. Потеряв опору, янтина не тонет, так как хорошо приспособлена к жизни у поверхности воды. Как только поедаемый парусник начинает тонуть, янтина выпускает обильную слизь, образующую пузырьки, наполненные воздухом. Слизь эта очень быстро затвердевает, и получается хороший поплавок, на котором моллюск может самостоятельно плавать, передвигаясь от одного парусника к другому. Подплыв к новой жертве, янтина покидает ненужный ей теперь поплавок и быстро переползает на велеллу. Брошенный поплавок янтины вскоре заселяется гидроидами, мшанками, морскими уточками и другими прикрепленными животными, а также маленькими крабиками; иногда они поселяются и на раковине самого моллюска.
Вместе с янтиноп на парусниках поселяется и другой хищный моллюск - голожаберник эолис (Aeolis).
Иногда рядом с парусником можно заметить сопровождающих его голожаберных моллюсков глаукусов (Glaucus). Тело этого безраковинного моллюска вытянутое, рыбообразное, по бокам имеется три пары разветвленных щупальцевидных выростов, при помощи которых моллюск прикрепляется к поверхностной пленке воды. Плавает он темно-синей брюшной стороной кверху, его спинная сторона серебристо-белого цвета. Это делает плывущего глаукуса незаметным и с воздуха и из воды. Проголодавшийся глаукус, подгребая щупальцевидными выростами, подплывает к паруснику и, придерживаясь за него, вырывает и поедает большие куски края диска.
Объеденные моллюсками, парусники гибнут, но от них остается хитиноидный скелет, в котором еще сохраняется система воздушных камер. Такие мертвые парусники плавают некоторое время на поверхности, и на них поселяются личинки усоногих рачков - морских уточек (Lepas fasciculatus). По мере роста новых поселенцев скелет парусника погружается все глубже, а на ножке, при помощи которой морская уточка прикрепляется к субстрату, развивается дополнительный шаровидный поплавок, увеличивающий плавучесть рачка.
Все свободноживущие усоногие раки - прикрепленные животные, исключение составляет только указанный выше вид морской уточки. Когда ее шаровидный поплавок достигает значительной величины, он отделяется от парусника, и после этого морская уточка может самостоятельно держаться на поверхности воды и даже плавать, размахивая ножками. У остальных усоногих рачков взмахи ножек подгоняют к рачку пищу - мелкие планктонные организмы, но этот вид морской уточкп, в отличие от всех своих сородичей, ведет хищнический образ жизни. Подплыв к паруснику, морская уточка захватывает край его диска ножками и, передвигаясь вдоль края, быстро выедает значительную часть велеллы.
Кроме описанных здесь животных, в биоценоз велеллы входят также некоторые креветки, ресничные черви, клопы-водомерки и ряд других животных, в том числе один вид летучей рыбы прогнихтис (Prognichthys agae), которая откладывает на парусниках икру. Клопы-водомерки галобатесы живут в тесном контакте с велеллой и порпитой, используя их и как «пирог» и как «плот».
Носящийся в открытом океане мирок велеллы очень ограничен, но все его обитатели тесно связаны друг с другом. Интересно отметить, что большинство видов, составляющих этот биоценоз, относится к таким группам животных, которые обычно ведут донный образ жизни. Исходя из этого, можно с уверенностью сказать, что плейстонные животные происходят от донных (а не от планктонных) организмов, которые потеряли связь с дном и стали прикрепляться к различным плавающим предметам или использовать в качестве опоры поверхностную пленку воды.
Жизнь животных: в 6-ти томах. - М.: Просвещение. Под редакцией профессоров Н.А.Гладкова, А.В.Михеева . 1970 .
- - (Hydrozoa) класс водных беспозвоночных животных типа кишечнополостных (Coelenterata). Для большинства Г. характерно чередование поколений: Полипы сменяются половым поколением медузами (См. Медузы). У большинства Г. бесполое поколение… … Большая советская энциклопедия
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА Кишечнополостные самые низко организованные из числа настоящих многоклеточных животных. Тело кишечнополостных состоит из двух слоев клеток эктодермы и энтодермы, между которыми имеется более или менее… … Биологическая энциклопедия
В современных системах классификации царство животных (Animalia) делят на два подцарства: паразои (Parazoa) и настоящие многоклеточные (Eumetazoa, или Metazoa). К паразоям относится лишь один тип губки. У них нет настоящих тканей и органов,… … Энциклопедия Кольера
Turritopsis … Википедия
Hydroidolina … Википедия
Obelia sp … Википедия
Bathykorus bouilloni (Aeginidae) … Википедия
Эта статья о морских животных. О метательном оружии см. Сифонофор. Сифонофоры … Википедия
В этот класс входят , живущие преимущественно в морях и отчасти в пресных водоемах. Отдельные особи могут быть или в форме полипов, или в форме медуз. В школьном учебнике по биологии за 7 класс рассмотрены представители двух отрядов из класса гидроидных: полип гидра (отряд Гидра) и медуза-крестовичок (отряд Трахимедузы). Центральным объектом изучения является гидра, дополнительным - крестовичок.
Гидры
Гидры представлены в природе несколькими видами. В наших пресных водоемах они держатся на нижней стороне листьев рдеста, белых лилий, кувшинок, на ряске и т. д.
Пресноводная гидра
В половом отношении гидры могут быть раздельнополыми (например, коричневая и тонкая) или гермафродитами (например, обыкновенная и зеленая). В зависимости от этого семенники и яйца развиваются или на одной и той же особи (гермафродиты), или на разных (мужские и женские особи). Количество щупалец у разных видов варьирует от 6 до 12 и больше. Особенно многочисленны щупальца у зеленой гидры.
Для учебных целей достаточно познакомить учащихся с общими для всех гидр особенностями строения и поведения, оставляя в стороне специальные видовые признаки. Однако, если окажется в числе других гидр зеленая, следует остановиться, на симбиотических отношениях этого вида с зоохореллами и припомнить о подобном симбиозе у . В данном случае мы имеем дело с одной из форм взаимоотношений между животным и растительным миром, поддерживающих круговорот веществ в природе. Это явление широко распространено среди животных и встречается почти в каждом типе беспозвоночных. Надо разъяснить учащимся, в чем заключается здесь взаимная выгода. С одной стороны, водоросли-симбионты (зоохореллы и зооксантеллы) находят приют в теле своих хозяев и усваивают необходимый для синтеза углекислый газ и фосфорные соединения; с другой, животные-хозяева (в данном случае гидры) получают от водорослей кислород, избавляются от ненужных веществ, а также переваривают часть водорослей, получая дополнительное питание.
С гидрами можно работать как летом, так и зимой, содержа их в аквариумах с отвесными стенками, в чайных стаканах или в бутылках с обрезанным горлышком (так, чтобы удалить кривизну стенок). В сосуде дно может быть покрыто слоем хорошо промытого песка, а в воду желательно опустить 2-3 веточки элодеи, на которые прикрепляются гидры. Не следует вместе с гидрами помещать других животных (кроме дафний, циклопов и других пищевых объектов). Если, гидры содержатся в чистоте, при комнатной и хорошем питании, они могут прожить около года, дать возможность провести над ними длительные наблюдения и поставить ряд опытов.
Изучение гидр
Для рассмотрения гидр в лупу их переносят в чашку Петри или на часовое стекло, а при микроскопировании - на предметное стекло, подкладывая под покровное кусочки стеклянных волосяных трубочек, чтобы не раздавить объект. Когда гидры прикрепятся к стеклу сосуда или на ветки растений, следует рассмотреть их внешний вид, отметить части тела: ротовой конец с венчиком щупалец, тело, стебелек (если он есть) и подошву. Можно сосчитать количество щупалец и отметить их относительную длину, которая меняется в зависимости от сытости гидры. У голодных они сильно вытягиваются в поисках пищи и становятся тоньше. Если дотронуться до тела гидры концом стеклянной палочки или тонкой проволочки, можно наблюдать оборонительную реакцию. В ответ на слабое раздражение гидра убирает только отдельные потревоженные щупальца, сохраняя обычный вид остального тела. Это - местная реакция. Но при сильном раздражении все щупальца укорачиваются, а тело сокращается, принимая бочкообразную форму. В таком состоянии гидра остается довольно долго (можно предложить учащимся прохронометрировать длительность реакции).
Внутреннее и внешнее строение гидры
Чтобы показать, что реакции гидры на воздействие внешних раздражителей не носят шаблонный характер и могут индивидуализироваться, достаточно постучать о стенку сосуда и вызвать легкое сотрясение в нем. Наблюдение за поведением гидр покажет, что у одних из них произойдет типичная оборонительная реакция (сократятся тело и щупальца), у других лишь слегка укоротятся щупальца, а третьи останутся в прежнем состоянии. Следовательно, у различных особей порог раздражения оказался неодинаковым. У гидры можно вызвать привыкание к определенному раздражению, на которое она прекратит реагировать. Так, например, если часто повторять укол иголкой, вызывающий сокращение тела гидры, то после многократного применения этого раздражителя она перестанет отвечать на него.
У гидр можно выработать кратковременную связь между направлением вытягивания щупалец и препятствием, ограничивающим эти движения. Если гидру прикрепить к краю аквариума так, что вытягивание щупалец можно осуществить только в одном направлении, и продержать в таких условиях некоторое время, а затем предоставить ей возможность свободно действовать, то после снятия ограничения она будет вытягивать щупальца преимущественно в сторону, которая в опыте была свободной. Это поведение сохраняется около часа после ликвидации препятствий. Однако через 3-4 ч наблюдается разрушение этой связи, и гидра снова начинает поисковые движения щупальцами равномерно во все стороны. Следовательно, в данном случае мы имеет дело не с условным рефлексом, а лишь с его подобием.
Гидры хорошо различают не только механические, но и химические раздражители. Они отвергают несъедобные вещества и схватывают пищевые объекты, которые воздействуют на чувствительные клетки щупалец именно химическим путем. Если, например, предложить гидре маленький клочок фильтровальной бумаги, она будет отвергать ее как несъедобную, но стоит пропитать бумагу мясным бульоном или смочить слюной, как гидра ее проглотит и станет переваривать (хемотаксис!).
Питание гидры
Обычно считают, что гидры питаются мелкими дафниями и циклопами. В действительности пища гидр довольно разнообразна. Они могут заглатывать круглых червей нематод, личинок коретры и некоторых других насекомых, мелких улиток, личинок тритонов и молодь рыб. Кроме того, они поглощают постепенно водоросли и даже ил.
Учитывая, что гидры все же предпочитают дафний и очень неохотно съедают циклопов, следует поставить опыт для выявления отношения гидр к этим рачкам. Если в стакан с гидрами поместить равное количество дафний и циклопов, а затем через некоторое время подсчитать, сколько их осталось, то окажется, что большинство дафний будет съедено, а многие циклопы уцелеют. Так как гидры охотнее поедают дафний, которых в зимнее время трудно заготавливать, то этот корм стали заменять более доступным и легко добываемым, а именно мотылем. Мотылей можно содержать целую зиму в аквариуме вместе с захваченным осенью илом. Кроме мотыля, гидр кормят кусочками мяса и разрезанными на части дождевыми червями. Однако они предпочитают всему прочему мотылей, а земляных червей поедают хуже, чем кусочки мяса.
Следует организовать кормление гидр различными веществами и познакомить учащихся с пищевым поведением этих кишечнополостных. Как только щупальца гидры прикоснутся к добыче, они захватывают пищевой кусочек и одновременно выстреливают стрекательные клетки. Затем пораженную жертву они подносят к ротовому отверстию, рот открывается, и пища втягивается внутрь. После этого тело гидры раздувается (если проглоченная добыча была крупной), и находящаяся внутри жертва постепенно переваривается. В зависимости от величины и качества проглоченной пищи на ее распад и усвоение затрачивается от 30 мин до нескольких часов. Затем непереваренные частицы выбрасываются наружу через ротовое отверстие.
Функции клеток гидры
Относительно крапивных клеток надо иметь в виду, что это только одни из видов стрекательных клеток, которые имеют ядовитое вещество. А вообще говоря, на щупальцах гидры располагаются группы стрекательных клеток трех типов, биологическое значение которых неодинаково. Во-первых, у нее некоторые стрекательные клетки служат не для защиты или нападения, а являются дополнительными органами прикрепление и передвижения. Это так называемые глютинанты. Они выбрасывают особые клейкие нити, которыми гидры прикрепляются к субстрату, когда передвигаются с места на место при помощи щупалец (по способу шагания либо перевертывания). Во-вторых, есть стрекательные клетки - вольвенты, которые выстреливают нить, обвивающую тело жертвы, удерживая ее возле щупалец. Наконец, собственно крапивные клетки - пенетранты - выбрасывают нить, вооруженную стилетом, вонзающимся в добычу. Находящийся в капсуле стрекательной клетки яд проникает через канал нити в ранку жертвы (или врага) и парализует ее движения. При совокупном действии многих пенетрантов пораженное животное погибает. По новейшим данным, у гидры часть крапивных клеток реагируют только на вещества, поступающие в воду из тела вредных для нее животных, и функционируют в качестве оружия защиты. Таким образом гидры способны различать среди окружающих их организмов объекты питания и врагов; на первых нападать, а от вторых защищаться. Следовательно, ее нейромоторные реакции действуют избирательно.
Клеточное строение гидры
Организуя длительные наблюдения над жизнью гидр в аквариуме, учитель имеет возможность познакомить учащихся с различными движениями этих интересных животных. Прежде всего бросаются в глаза так называемые спонтанные движения (без видимой причины), когда тело гидры медленно раскачивается, а щупальца изменяют свое положение. У голодной гидры можно наблюдать поисковые движения, когда ее тело вытягивается в тонкую трубочку, а щупальца сильно удлиняются и становятся похожими на паутинные ниточки, которые блуждают из стороны в сторону, совершая круговые движения. При наличии в воде планктонных организмов это приводит в конце концов к соприкосновению одного из щупалец с добычей, и тогда возникает ряд быстрых и энергичных действий, направленных на схватывание, удержание и умерщвление жертвы, ее подтягивание ко рту и т. д. Если гидру лишить пищи, она после безуспешных поисков добычи отделяется от субстрата и перемещается в другое место.
Внешнее строение гидры
Возникает вопрос: как гидра прикрепляется и открепляется от поверхности, на которой она находилась? Учащимся следует рассказать, что подошва гидры имеет в эктодерме железистые клетки, выделяющие клейкое вещество. Кроме того, в подошве есть отверстие - аборальная пора, которая является частью аппарата прикрепления. Это своего рода присоска, действующая совместно с клейким веществом и плотно прижимающая подошву к субстрату. В то же время пора способствует и откреплению, когда напором воды из полости тела выдавливается через нее пузырек газа. Открепление гидр при помощи выделения через аборальную пору пузырька газа и последующее всплывание на поверхность могут происходить не только при недостаточном питании, но и при увеличении плотности популяции. Открепившиеся гидры, проплавав некоторое время в толще воды, опускаются на новое место.
Некоторые исследователи рассматривают всплывание как механизм, контролирующий популяцию, как средство, приводящее численность популяции к оптимальному уровню. Этот факт может быть использован учителем в работе со старшими учащимися по курсу общей биологии.
Интересно отметить, что некоторые гидры, попадая в толщу воды, используют иногда для прикрепления пленку поверхностного натяжения и тем самым временно включаются в состав нейстона, где они находят себе пищу. В одних случаях они высовывают ногу из воды, а затем повисают своей подошвой на пленке, а в других случаях прикрепляются к пленке широко открытым ртом с распластанными на поверхности воды щупальцами. Конечно, такое поведение может быть подмечено только при длительных наблюдениях. При перемещении гидр в другое место без отрыва от субстрата можно наблюдать три способа передвижения:
- скольжение подошвой;
- шагание путем подтягивания тела при помощи щупалец (подобно гусеницам пяденицы);
- перевертывание «через голову».
Гидры относятся к светолюбивым организмам, в чем можно убедиться, наблюдая за перемещением их на освещенную сторону сосуда. Несмотря на отсутствие специальных светочувствительных органов, гидры могут различать направление света и стремиться к нему. Это - положительный фототаксис, который выработался у них в процессе эволюции как полезное свойство, помогающее обнаружить место, где сосредоточены пищевые объекты. Планктонные рачки, которыми питается гидра, обычно встречаются в больших скоплениях на участках водоема с хорошо освещенной и прогретой солнцем водой. Однако не всякая интенсивность света вызывает у гидры положительную реакцию. Опытным путем можно установить оптимум освещения и убедиться, что слабый свет не оказывает никакого действия, а очень сильный влечет за собой отрицательную реакцию. Гидры в зависимости от цвета своего тела предпочитают различные лучи солнечного спектра. Что касается температуры, то легко показать, как гидра вытягивает щупальца в сторону подогретой воды. Положительный термотаксис объясняется той же причиной, что и отмеченный выше положительный фототаксис.
Регенерация гидры
Гидры отличаются высокой степенью регенерации. В свое время Пиблс установил, что наименьшая часть тела гидры, способная восстановить целый организм, равна 1 / 200 . Это, очевидно, тот минимум, при котором еще сохраняется возможность организации живого тела гидры в полном ее объеме. С явлениями регенерации познакомить учащихся нетрудно. Для этого надо поставить несколько опытов с разрезанной на части гидрой и организовать наблюдения за течением восстановительных процессов. Если положить гидру на предметное стекло и подождать, когда она вытянет щупальца, в этот момент удобно отрезать ей 1-2 щупальца. Резать можно тонкими препаровальными ножницами или так называемым копьем. Затем, после ампутации щупалец, гидру надо поместить в чистый кристаллизатор, покрыть его стеклом и защитить от прямых солнечных лучей. Если гидру разрезать поперек на две части, то передняя часть сравнительно быстро восстанавливает заднюю, которая при этом получается несколько короче нормальной. Задняя часть медленно наращивает передний конец, но все же образует щупальца, ротовое отверстие и становится полноценной гидрой. Регенеративные процессы идут в организме гидры на протяжении всей ее жизни, так как клетки тканей изнашиваются -и непрерывно замещаются за счет промежуточных (резервных) клеток.
Размножение гидры
Гидры размножаются почкованием и половым путем (эти процессы описаны в школьном учебнике — биология 7 класс). Некоторые виды гидр зимуют в стадии яйца, которое в данном случае можно уподобить цисте амебы, эвглены или инфузории, так как оно выносит зимний холод и сохраняет жизнеспособность до весны. Для изучения процесса почкования следует отсадить в отдельный сосуд гидру, не имеющую почек, и обеспечить ей усиленное питание. Предложить учащимся вести записи и наблюдения с фиксацией даты отсадки, времени появления первой и последующих почек, описания и зарисовки стадий развития; подметить и записать время отделения молодой гидры от материнского организма. Кроме ознакомления учащихся с закономерностями бесполого (вегетативного) размножения почкованием, следует дать наглядное представление о половом аппарате у гидр. Для этого надо во второй половине лета или осенью извлечь из водоема несколько экземпляров гидр и показать учащимся расположение семенников и яиц. Удобнее иметь дело с гермафродитными видами, у которых ближе к подошве развиваются яйца, а ближе к щупальцам - семенники.
Медуза-крестовичок
Медуза-крестовичок
Эта небольшая гидроидная медуза относится к отряду трахимедуз. Крупные формы из этого отряда живут в морях, а мелкие - в пресных водах. Но и среди морских трахимедуз есть небольшие по размерам медузы - гонионемы, или крестовички. Диаметр зонтика их варьирует от 1,5 до 4 см. В пределах России гонионемы обычны в прибрежной зоне Владивостока, в заливе Ольги, у берегов Татарского пролива, в Амурском заливе, у южной части Сахалина и Курильских островов. О них необходимо знать учащимся, так как эти медузы - бич купающихся у берегов Дальнего Востока.
Свое название «крестовичок» медуза получила по положению в виде креста радиальных каналов темно-желтого цвета, выходящих из коричневого желудка и хорошо просматривающихся сквозь прозрачный зеленоватый колокол (зонтик). По краю зонтика свисает до 80 подвижных щупалец с группами стрекательных нитей, расположенных поясками. На каждом щупальце имеется по одной присоске, которыми медуза прикрепляется к зостере и другим подводным растениям, образующим прибрежные заросли.
Размножение
Размножается крестовичок половым путем. В гонадах, расположенных вдоль четырех радиальных каналов, развиваются половые продукты. Из оплодотворенных яиц образуются маленькие полипы, а эти последние дают начало новым медузам, которые ведут хищный образ жизни: нападают на мальков рыб и мелких ракообразных, поражая их ядом стрекательных клеток высокой токсичности.
Опасность для человека
Во время сильных дождей, опресняющих морскую воду, медузы погибают, но в засушливые годы они становятся многочисленными и представляют опасность для купающихся. Если человек прикоснется телом к крестовичку, последний прикрепляется присоской к коже и вонзает в нее многочисленные нити нематоцистов. Яд, проникая в ранки, вызывает ожог, последствия которого крайне неприятны и даже опасны для здоровья. Уже через несколько минут кожа краснеет и покрывается волдырями-. Человек испытывает слабость, сердцебиение, боли в пояснице, онемение конечностей, затруднение дыхания, иногда сухой кашель, кишечные расстройства и другие недомогания. Пострадавший нуждается в срочной врачебной помощи, после которой через 3-5 суток наступает выздоровление.
В период массового появления крестовичков купаться не рекомендуется. В это время организуются профилактические мероприятия: выкашивание подводных зарослей, огораживание купален мелкоячеистыми сетями и даже полный запрет купания.
Из пресноводных трахимедуз заслуживает упоминания небольшая медуза-краспедакуста (диаметром до 2 см), которая встречается в водохранилищах, реках и озерах некоторых местностей, в том числе в Московской области. Существование пресноводных медуз указывает на ошибочность представления учащихся о медузах как об исключительно морских животных.
Тип Кишечнополостные (Coelenterata), так же как и губки, древнейшие из многоклеточных - известны из венда (венд – последняя эпоха протерозоя), в ордовике палеозоя они были представлены уже многочисленными группами. Кишечнополостные преимущественно морские, одиночные или колониальные организмы, для которых характерны две жизненные формы: прикреплённый полип и свободноплавающая медуза . У многих кишечнополостных обе формы чередуются в течение жизненного цикла (метагенез ), некоторые кишечнополостные (гидры, коралловые полипы) не имеют медуз, другие (отдельные виды сцифоидных медуз) - утратили поколение полипов.
Тело отдельной особи кишечнополостного состоит из двух слоев тканей - эктодермы и энтодермы , между которыми находится прослойка студенистой мезоглеи . Эктодерма состоит главным образом из эпителиально -мускульных клеток , совмещающих покровную и двигательную функции, из характерных для кишечнополостных стрекательных клеток , формирующих стрекательные капсулы (нематоцисты), и недифференцированных клеток , дающих начало клеткам всех типов. В энтодерме, кроме эпителиально-мускульных и стрекательных клеток, есть железистые пищеварительные клетки . Кишечная полость , или гастральная полость, простая или разделена на камеры (у полипов) или каналы (у медуз). Рот , окружённый щупальцами , служит для захвата пищи, а также для удаления непереваренных остатков. Пищеварение полостное и внутриклеточное. Нервная система диффузного типа . Медузы, кроме этого, имеют по краю зонтика два
Рисунок. Характерные только для Кишечнополостных стрекательные клетки.
нервных кольца и органы чувств - либо светочувствительные глазки , либо статоцисты , а у сцифомедуз - ропалии .
Размножение половое и бесполое. Незавершённое бесполое размножение у ряда видов приводит к образованию больших колоний. Многие кишечнополостные раздельнополы, есть гермафродиты. У гидроидных половые продукты развиваются в эктодерме, а у сцифоидных и коралловых полипов - в энтодерме, после чего выходят во внешнюю среду, где происходит оплодотворение. Из оплодотворённого яйца развивается свободноплавающая личинка - планула . Полип (реже медуза) образуется в результате метаморфоза планулы. Медузы обычно почкуются на теле полипов. У некоторых видов развитие происходит в материнском организме, а молодые особи выводятся через рот.
Современных кишечнополостных насчитывают около 9 тыс. видов и около 20 тыс. вымерших видов. Встречаются кишечнополостные во всех морях, от поверхности до предельных глубин и на дне. Есть пресноводные виды (гидры). Все кишечнополостные хищники, питаются планктоном и более крупными водными организмами, некоторые - пищевые конкуренты рыб, часть - служит пищей для других организмов.
Тип Кишечнополостные подразделяют на 3 класса .
Класс 1. Гидроидные полипы , или Гидрозои (3 тыс. видов). Самый известный среди гидроидных полипов – Гидра . Это маленький (до 1-3 см) полип, встречающийся в наших пресных водоемах. Он ведет сидячий образ жизни, прикрепляясь к субстрату своим основанием, или подошвой. На свободном конце тела находится ротовое отверстие, окруженное венчиком из 6-12 щупалец, на которых и находится основная масса стрекательных клеток. Питается гидра в основном мелкими ракообразными - дафниями и циклопами. Размножение происходит как половым, так и бесполым (почкованием) способом. В первом случае из оплодотворенного яйца после некоторого периода покоя (зимой) развивается новая гидра.
Однако большинство гидроидных полипов ведет, в отличие от гидры, не одиночный, а колониальный образ жизни. При этом в таких колониях возникают и отпочковываются специальные подвижные особи - те самые медузы, которые ответственны за расселение полипов. Медузы активно перемещаются и выпускают в окружающую среду созревшие половые клетки. Развившаяся из оплодотворенного яйца личинка тоже некоторое время перемещается в толще воды, а затем опускается на дно и образует новую колонию.
К классу Гидроидные полипы из подкласса Сифонофоры относятся весьма интересные колониальные животные из рода Физалии . Это морские организмы, обитающие в основном в южных морях. Хотя внешне Физалия выглядит как одиночное животное, на самом деле это колония организмов. В этой колонии отдельные особи прикрепляются к единому стволу, в котором формируется общая гастральная полость, сообщающаяся с гастральной полостью каждого из индивидов. Верхний конец ствола вздут, это вздутие называется воздушным пузырем , или парусом, или поплавком. Воздушный пузырь представляет собой одну сильно видоизмененную медузоидную особь. По краям отверстия, ведущего в полость пузыря, формируется мускул-замыкатель: пузырь может выпускать из отверстия газ (его выделяют железистые клетки пузыря, по составу он близок к воздуху), и благодаря этому, Физалия способна всплывать на поверхность или погружаться в глубину. Под пузырем располагаются другие особи, специализирующиеся на питании или размножении, а также есть особи с особенно обильными стрекательными щупальцами. У одной из наиболее распространенных физалий Тихого океана (Physalia utriculus ) одно из щупалец, так называемый арканчик , длиннее, чем все остальные, и может достигать 13 и более метров в длину. Вдоль него расположены тысячи стрекательных батарей, каждая из которых состоит из сотен микроскопических стрекательных клеток. Когда рыба натыкается на щупальце, нити стрекательных клеток вонзаются в ткани жертвы, и яд из капсул прокачивается по этим каналам. Таким образом, арканчик захватывает и парализует довольно крупную добычу, а потом подтягивает ее к ротовому отверстию.
Если же Физалия ужалит случайно прикоснувшегося к ней человека, последствия могут быть очень тяжелыми. Ожоги Физалий весьма болезненны, на коже пострадавшего появляются волдыри, увеличиваются лимфатические железы, повышается потливость, появляется тошнота, человеку становится трудно дышать.
Интересен близкий родственник физалии - Португальский военный кораблик (Physalia physalis). Он встречается в тропической части Атлантики, в водах Карибского моря и в Средиземном море. Близкие к нему виды физалий обитают у Гавайских островов и у берегов южной части Японии. Португальский кораблик получил свое название за яркий разноцветный плавательный воздушный пузырь, напоминающий парус средневекового португальского судна. Его, снабженный гребнем воздушный пузырь, длиной примерно 35 см, очень красочен. Мембрана пузыря окрашена в переливчато-синий цвет, переходящий в розовато-лиловый и далее, на вершине гребня, в розовый (надо представить это себе). Колонии кораблика выглядят как необычайно нарядные шарики, зачастую целыми гроздьями дрейфующие по поверхности океана. Время от времени кораблик окунает свой пузырь в воду, чтобы не пересохла мембрана. Вниз от пузыря на 10-15 м тянутся смертоносные ядовитые щупальца, способные парализовать даже очень крупную рыбу и подтянуть ее наверх к ротовому отверстию. Один исследователь так рассказывал о своей встрече с этим милым корабликом: "… недолго думая, я схватил его, и взревел от боли, лихорадочно стал отмывать пальцы морской водой, но липкая слизь не отставала. Попытка отмыть слизь мылом также была безуспешной. Руки горели и ныли, пальцы сгибались с трудом. Опрыскивание анестезирующим лекарством из специального пульверизатора сняло боль на несколько минут, но она тут же вернулась с новой силой. Пальцы уже не сгибались, боль начала распространяться к плечам и далее в область сердца, общее самочувствие было отвратительным. Принял две таблетки анальгина, валидол, пирамидон и, что называется, свалился в постель. Меня тряс озноб. … Утихало постепенно. Сначала полегчало правой руке, затем левой. Боль утихла лишь через пять часов. Но недомогание длилось еще долго...".
Рисунок. Колониальные гидроидные полипы Физалия (с рыбой)
и Португальский военный кораблик (справа).
Хотя физалии - жители открытого океана, многие из них при соответствующих течениях и погодных условиях выносятся к берегам Северо-Западной Европы. Даже выброшенные на берег, они сохраняют способность ужалить любого, кто к ним прикоснется. Порой португальские кораблики попадают в Гольфстрим и переносятся этим течением в пролив Ла-Манш. Когда они скапливаются у берегов Англии и Франции или, например, вблизи пляжей Флориды, телевидение, радио и печать предупреждают население об опасности.
Несмотря на токсичность физалий, некоторые морские черепахи поедают их в громадных количествах. Люди, конечно, физалий не едят, однако тоже находят им применение. Яд их необычайно стоек к высушиванию и замораживанию, и щупальца, пролежавшие в течение шести (!) лет в холодильнике, прекрасно сохранили свои смертоносные свойства. Фермеры Гваделупы (Карибское море) и Колумбии используют высушенные щупальца физалий как отраву для крыс.
Класс 2. Сцифоидные медузы , или Сцифозои (200 видов разных медуз). Сцифоидные медузы это одиночные активно плавающие обитатели умеренных и тропических вод Мирового океана. Тело большинства медуз прозрачно, что обусловлено большим (нередко до 97,5%) содержанием воды в тканях. У сцифоидных медуз тело имеет вид округлого зонтика с подвешенными к нему снизу длинными щупальцами. У всех видов формируется гастроваскулярная система различной сложности: ротовое отверстие, которое расположено с нижней стороны в центре зонтика, ведет в обширный желудок, от которого радиально расходятся гастральные каналы. Ряд щупальцев у медуз видоизменяется, превращаясь в так называемые краевые тельца. Каждое из таких телец несет один статоцист (образование, участвующее в поддержании равновесия) и несколько глазков, в том числе и очень сложного строения.
Медузы проходят два уровня развития: половой – это собственно медуза, и бесполый – это полип. Обыкновенная медуза размножается половым путем. Мужские половые продукты выпускаются через ротовое отверстие в воду, после чего попадают в организм самки, где происходит оплодотворение. Яйцо развивается в подвижную личинку – планулу, которая выпускается в воду, идет ко дну и прикрепляется к подводным предметам. Таким образом, она превращается в одиночный полип - сцифистому. Он растет, питается, а потом начинает размножаться путем деления (стробиляция сцифистомы). Зрелый полип распадается на несколько дисков, которые превращаются в маленьких медуз - эфир. Эфиры растут и превращаются в половозрелых медуз.
Вообще, медузы бывают круглыми, как шар, плоскими, как тарелка, вытянутыми наподобие прозрачного дирижабля. Они бывают совсем небольшими, как, например, Хиронекс , или Морская оса (не более 3 см в диаметре), и огромными, как гигант арктических вод огненно-красная Цианея , или Львиная грива , чье куполообразное тело вырастает до двух с половиной метров в диаметре, а пучки извивающихся нитевидных щупалец, достигающих 30 м в длину, могут накрыть пятиэтажный дом! (Максимальная зарегистрированная длина щупалец гигантской арктической медузы Цианеи, составила 36,5 м, а диаметр купола - 2,3 м. Она была выброшена на берег Северной Америки в 1870 г. Этот образец был больше, чем максимальная длина синего кита, которого считают самым крупным животным на планете.)
Рисунок. Схема развития Сцифоидной медузы.
1 -яйцо, 2 - планула, 3 - сцифистома, 4 - почкующаяся сцифистома, 5 - стробиляция, 6-эфира, 7 - взрослая медуза.
Гораздо же более скромная по своим размерам медуза Пелагия , или Ночесветка , поражает бывалых моряков ярким светом среди ночи в водах Средиземного моря, демонстрируя явление биолюминесценции.
Однако красота большинства видов медуз бывает весьма обманчивой. Ведь в большей или меньшей степени, но все медузы ядовиты. Разница лишь в том, что одни виды практически не опасны для человека, другие жалят, словно крапива, причем болезненное жжение может ощущаться несколько дней, а третьи вызывают паралич, способный привести к смерти.
Существуют и совершенно безобидные для человека медузы. Это всем известная стекловидно-белая «ушастая» медуза - Аурелия . Обитает она во всех тропических и умеренно теплых морях, в том числе и у нас - в Черном. Аурелия достигает 40 см в диаметре. Зонтик Аурелии полупрозрачный, чаще всего бесцветный, иногда встречаются зонтики с легким оттенком голубого, розового, фиолетового. Аурелии - это животные летней поры. Осенние штормы несут им гибель, поэтому в преддверии холодов на дно моря оседают маленькие, чуть больше сантиметра, комочки живой ткани Аурелии , которые несут наследственную информацию об этом организме. Этим комочкам не страшны ни бури, ни похолодания, а с приходом весны от них отделяются крохотные диски, которые за одно лето вырастают во взрослых особей. Кстати, если втереть тело Аурелии в кожу человека, она становится невосприимчивой к «жгучим» медузам, таким как, например, та же черноморская Розистома, или, по-другому - Корнерот .
Рисунок. Медуза Цианея (А) и медуза Аурелия аурита (Б).
Корнерота можно узнать по большой величине зонтика, до 50 см в диаметре, и большим мясистым корневидным выростам. Но это не щупальца. У Корнерота нет щупалец, их ротовые лопасти разветвляются, образуя многочисленные складки, сросшиеся между собой. Концы ротовых лопастей не образуют складок, а заканчиваются корневидными выростами.
Корнерот - хищник, предпочитающий мелкую рыбешку, червей, мелких ракообразных. Своим ядом он парализует добычу и успешно съедает ее. Однако мальки ставриды стайками путешествуют вместе с медузой-корнеротом – им стрекательные железы не страшны. А вот защита – безусловный плюс подобного симбиоза.
В Черном море Корнерот широко распространен. Особенно большое количество особей этого вида появляется на побережье во второй половине лета. Это далеко не самая приятная составляющая отдыха, но и не опасная: яд одного Корнерота не смертелен для человека, а болевые ощущения после ожога не на много сильнее, чем крапивного. Корнерот чувствителен к смене погодных условий. Например, перед штормом медузы отходят от берега и уходят на дно.
Рисунок. Черноморская медуза Корнерот .
Медуза Гонионема - настоящая малютка среди всего множества морских медуз. Ее размер - не больше монетки (в диаметре 3-4 см), а тело ее имеет форму уплощенного колокола, по краям которого находится множество щупалец с присосками, иногда до 70-80 штук. Гонионема имеет купол с четырьмя коричневыми складками в виде креста на вогнутой стороне. За это медузу прозвали крестовичком . Не смотря на мелкие размеры, эта малышка - Медуза -крестовичок - во многом даже опаснее, чем ее большие собратья. Обитает она в водах Тихого океана: в Японском море - у Владивостока, в Татарском проливе, около южной окраины Сахалина, у берегов Японии и Южных Курильских островов.
Обитает на мелководье в зарослях водорослей, поэтому встречи с людьми - не редкость. Опасность этих медуз не в том, что их яд отличается особой токсичностью, а в том, что они обитаю на мелководье, и их нашествия порой имеют стихийный характер. Например, в июле 1966 года к берегам Амурского залива подошла огромная стая Крестовичков - пострадали тысячи отдыхающих. Там же летом 1970 года за один день получили ожоги от Крестовичков 1360 человек, из них - 116 пришлось срочно госпитализировать.
Ядовитый аппарат этих медуз находится в наружном слое щупалец. Это хитиновые капсулы, заполненные ядом. Каждая клетка имеет чувствительный волосок или тончайшую трубочку, так называемую стрекательную нить. Любое прикосновение вызывает рефлекторный выброс порции яда. При случайном контакте с Крестовичком в воде от него не так-то просто отделаться: будто боясь упустить свою жертву, он накрепко прикрепляется к телу. Его приходится с силой отрывать.
Конечно, от прикосновения с одной медузой умереть невозможно, однако ощущения далеко не из приятных: вначале ощущаешь покалывание, похожее на те, которые получаешь от соприкосновения с крапивой, но в отличие от ожога крапивой, встреча с Крестовичком влечет за собой тяжелые последствия. На месте поражения появляются отеки, сыпь, ощущения жжения, зуд; резкие боли в пояснице и суставах, стесненное дыхание, сухой кашель, тошнота, онемение рук и ног. Иногда наблюдаются судороги. Яд Крестовичка нередко действует даже на психику. Обычно плохое самочувствие длится 4-6 дней, но еще около месяца могут возобновляться боли и неприятные ощущения. Повторные встречи с Крестовичком крайне опасны. Все дело в том, что организм человека не вырабатывает иммунитет к его яду, а делается к нему еще более чувствительным.
Опаснее всего, когда Крестовички нападают стаями. Отравление организма так велико, что может наступить мгновенная смерть. Чтобы избежать ожогов Крестовичков надо держаться подальше от зарослей водорослей, где обитают эти медузы. Работая вблизи кораллов, нельзя прикасаться к ним голыми руками.
Рисунок. Медуза-крестовичок.
Самые опасные из всех существующих медуз - Морские осы . Обитают они в теплых водах Индийского и Тихого океанов. Трудно поверить, что этот небольшой комок живой слизи на самом деле настоящий убийца. И встреча с ним едва ли не опаснее, чем с акулой. Яд Морской осы настолько силен, что при попадании в кровь способен за несколько минут остановить сердце человека. В поисках корма, например креветок, ведущих донный образ жизни, эти смертоносные существа временами подходят очень близко к берегу. В прибрежных водах Австралии и Филиппинских островов часто наблюдают большие скопления мелких личинок Морских ос , местное название – «жалящая морская травка», или «жгучие сосновые иголки». Попав в такое скопление, человек может получить тяжелые ожоги, если его тело не защищено одеждой.
Рисунок. Медуза Морская оса.
В водах Японского моря полипоидная стадия медузы Навзитои сплошными ядовитыми зарослями покрывают рифы и скалы. Японцы называют этот полип «ирамо», что означает - жгучая водоросль. Неспроста местные рыбаки и ныряльщики боятся таких мест. Зато некоторые другие мало ядовитые виды медуз слывут в Японии изысканным деликатесом и после специальной обработки попадают на стол в... жареном виде! Это весьма экзотическое лакомство требует особой хитрости в приготовлении, особенно, если учесть, что медуза на 90 процентов состоит из морской воды.
Как видите, встреча с медузами может иметь весьма неприятные последствия. Требуется лечение. При лечении необходимо уменьшить болезненность, снизить спастические (судорожные) явления и ликвидировать местные поражения (ожоги). Рекомендуется вводить аналгетики, уменьшающие боль. Для местного лечения применяют примочки с разбавленным нашатырным спиртом, этиловым спиртом, масляные компрессы. При развитии нарушений сердечной деятельности или функций дыхания необходимо применить симптоматическое лечение. Наряду с лекарственными средствами целесообразно применять тепло (грелки, горячий чай, растирание рук и ног и др.). При кожных высыпаниях необходимо вводить антигистаминные препараты.
Профилактика заключается в избегании контакта с ядовитыми медузами и сифонофорами. При аварийных подводных работах в районах обитания этих животных необходимо одевать достаточно плотную одежду (гидрокостюмы) и перчатки. При наличии крупных скоплений мелких медуз следует беречь глаза. В случае ожога пострадавший должен как можно скорее выбраться на берег или на борт судна. Известны случаи, когда в результате ожогов люди теряли сознание от боли и тонули, прежде чем к ним приходили на помощь.
У рыбаков, занятых промысловым ловом, контакты с медузами возможны при выборке сетей, разборке улова и обработке рыбы в производственных помещениях.
Студенистое тело медузы, состоящее почти целиком из воды, легко разрушается, и поэтому не всегда в улове сохраняются целые экземпляры, по которым можно определить, опасна или безвредна данная медуза. В связи с этим следует осторожно обращаться с любой медузой, попавшей на борт судна. Кусочки обжигающих щупалец могут налипнуть на сети и канаты, при выборке снасти на борт судна и вместе с брызгами воды попасть на лицо и, что особенно опасно, в глаза. Поэтому при работах в местах обитания ядовитых медуз необходимо пользоваться перчатками (рукавицами) и защитными очками. Следует удалять (смывать) остатки медуз с палубы и снастей, так как, высохнув, они в виде мелкой пыли могут попасть в глаза и вызвать опасное воспаление.
Класс 3. Коралловые полипы (6 тыс. видов). Коралловые полипы (Anthozoa) – колониальные (реже одиночные) морские организмы. Тело длиной от нескольких миллиметров до одного метра, обладает шестилучевой или восьмилучевой симметрией. Из-за того, что оплодотворение у кораллов внутреннее, личинка планула развивается в гастральной полости полипа, образующего яйцеклетки. Стадия медузы отсутствует. Ротовое отверстие соединяется с гастральной полостью глоткой. У полипов одной колонии гастральная полость общая, и пища, добытая одним из полипов, становится достоянием всей колонии.
Коралловых полипов около 6000 видов, обитают во всех морях с достаточно высокой солёностью; в северных и дальневосточных морях России около 150 видов.
Мадрепоровые , или рифообразующие кораллы (из группы шестилучевых кораллов) окружают себя массивным известковым скелетом. Когда полип умирает, его скелет остается, и, разрастаясь в течение тысячелетий, образуют коралловые рифы и целые острова. Мадрепоровые кораллы – это рифообразующие кораллы. Самый крупный из ныне существующих рифов – Большой Барьерный риф – тянется вдоль восточных берегов Австралии на 2300 км; его ширина составляет от 2 до 150 км.
Скелет мадрепоровых кораллов устроен довольно сложно. Его строят клетки наружного слоя (эктодермы) полипа. Вначале скелет похож на небольшую ячейку-чашечку, в которой сидит сам полип. Затем, по мере разрастания и образования радиальных перегородок, живой организм оказывается как бы насаженным на свой скелет. Колонии Мадрепоровых кораллов образуются в результате почкования. У некоторых кораллов в каждой ячейке сидит не один, а два или три полипа. При этом ячейка вытягивается, становится похожей на ладью, а рты располагаются в один ряд, окруженный общим венчиком щупалец. У других видов в известковом домике сидят уже десятки полипов. Наконец, у кораллов рода Меандрины все полипы сливаются, образуя единый организм. Колония приобретает вид полушария, покрытого многочисленными извилистыми бороздками. Такие кораллы называют кораллами-мозговиками, борозды на них - это слившиеся ротовые щели, усаженные рядами щупалец.
Растут колонии коралловых полипов довольно быстро - ветвистые формы при благоприятных условиях наращивают в год до 20-30 см. Достигнув уровня отлива, верхушки коралловых рифов останавливаются в росте и отмирают, а вся колония продолжает расти с боков. Из обломившихся ветвей могут вырасти новые колонии.
Чтобы коралловые полипы могли спокойно расти и возводить рифы, им необходимы определенные условия. В мелких, хорошо прогреваемых лагунах они выдерживают прогрев воды до 35 °С и определенное повышение солености. Однако охлаждение воды ниже 20,5 °С и даже кратковременное опреснение сказываются на них губительно. Поэтому в холодных и умеренных водах, а также там, где в море впадают крупные реки, коралловые рифы не развиваются.
Коралловые рифы представляют собой уникальные экосистемы, в которых находит приют огромное количество других животных: моллюсков, червей, иглокожих, рыб. В доледниковый период коралловые рифы окаймляли многие острова. Когда уровень моря начал подниматься, полипы со средней скоростью сантиметр в год надстраивали свои рифы. Постепенно сам остров скрывался под водой, а на его месте образовывалась мелководная лагуна, окружённая рифами. Ветер приносил на риф семена растений. Затем появлялись животные, и остров превращался в коралловый атолл.
Коралловые рифы существовали, начиная с древнейших геологических эпох, описано более 5000 видов ископаемых кораллов. Остатки кораллов найдены на Урале в отложениях мелового периода (около 100 млн. лет назад) и в Подмосковье (отложения возрастом более 300 млн. лет). Ископаемые кораллы являются надежными показателями возраста осадочных пород. Многие из них связаны с отложениями определенных геологических пород, в частности каменного угля. Обнаружение таких кораллов указывает на наличие в этом месте данного полезного ископаемого. Так, например, был обнаружен уголь в Донецком бассейне.
Изучая строение ископаемых кораллов, можно подсчитать число дней в году в различные эпохи. Дело в том, что стенки известковых трубочек, образующих скелет колонии, нарастали слоями: их рост шел только днем и строго подчинялся лунным (то есть приливным и отливным) циклам. Кроме того, различаются и годовые кольца нарастания - темные полосы соответствуют зимнему сезону, светлые - летнему. Ширина полос зависит от суточных изменений освещенности и температуры воды. Анализируя характер прироста трубочек на тончайших спилах, ученые подсчитали, что, например, в девонском периоде (около 400 млн лет назад) календарный год, равный периоду обращения Земли вокруг Солнца, длился около 400 дней - сутки тогда составляли менее 22 часов. Через 150 млн. лет в году было уже 390 дней. Происходит постепенное замедление скорости вращения Земли вокруг своей оси.
Строительный камень, содержащий остатки кораллов, успешно применяется как декоративный материал для внутренней и внешней отделки. Когда-то этот камень был ракушечником и состоял из осадочной породы, кораллов и раковин моллюсков. По истечении сотен миллионов лет он превратился в твердую породу. На ее отполированной поверхности кораллы образуют затейливый узор, иногда содержащий прослойки разных минералов. Заключенные в камне окаменелости придают ему волнистую структуру. Такое строение имеет, например, мрамор из месторождений под Нижним Тагилом на Урале.
Красный благородный коралл Средиземного моря (Corallium rubrum) относится к восьмилучевым кораллам и не способен образовывать рифы. Его колонии растут на береговых склонах Средиземного моря на глубине больше 20 м (обычно - от 50 до 150 м). Еще в древние времена с помощью специального крюка пловцы-ныряльщики добывали кораллы с большой глубины. Примерно так же Благородный красный коралл , издавна использующийся для изготовления ювелирных изделий, добывают и в наши дни.
Актинии , или Морские анемоны - это бесскелетные одиночные коралловые полипы. Актинии сосуществуют вместе с раками-отшельниками, поселяясь на их раковинах. Рак защищен стрекательными клетками Актинии , а взамен рак переносит Актинию с места на место – в более удачные для охоты места. Другие виды Актиний сожительствует с рыбой-клоуном. Яркая рыбка, невосприимчивая к яду щупалец Актинии , завлекает врагов, а Актиния хватает их и поедает. Кое-что перепадает и клоуну. Отдельные Актинии доживают (в аквариумах) до 50–80 лет.
РИСУНКИ, КОТОРЫЕ СЛЕДУЕТ ВЫПОЛНИТЬ В АЛЬБОМЕ
(всего 6 рисунков)
Тема занятия: Тип Губки – Spongia
Тип: Губки
Класс: Обыкновенные губки
Отряд: Кремнероговые губки Род: Бадяга – Spongilla
Рис. 1. Бадяга. Внешнее строение.
1-колония
2-субстрат
Тема занятия: Тип Губки – Spongia
Тип: Губки
Класс: Известковые губки
Род: Сикон - Sycon
Рис. 2. Строение одиночной губки Сикон.
1-подошва
3-оскулюм
4-наружнпй слой из клеток-пинакоцитов
5-внутренний слой из клеток-хоаноцитов
6-мезоглея
7-парагастральная полость
→ - направление тока воды
Тема занятия: Тип Губки – Spongia
Рис. 3. Морфологические типы губок.
Тема занятия: Тип Губки – Spongia
1-пинакоциты
2-колленциты
3-хоаноциты
4-склеробласты
5-спикула
6-амебоциты
7-яйцеклетка
8-мезоглея
Тема занятия: Тип Кишечнополостные - Coelenterata
Тип: Кишечнополостные
Класс: Гидроидные
Отряд: Гидры
Вид: Гидра - Hydra sp.
Рис. 5. Гидра стебельчатая. Внешнее строение.
2-щупалъца
3-подошва
5-ротовое отверстие
6-субстрат
Тема занятия: Тип Кишечнополостные - Coelenterata
1-эктодерма
2-эндодерма
3-опорная пластинка
4-гастральная полость
Общая характеристика, многообразие видов
Тип кишечнополостных насчитывает около 9 тыс. видов. Они произошли от колониальных простейших - жгутиконосцев и распространены во всех морях и пресноводных водоемах. Тип кишечнополостных разделяют на три класса: гидроидные, сцифоидные и коралловые полипы.
Основные ароморфозы, способствовавшие появлению кишечнополостных:
- возникновение многоклеточности в результате специализации и объединения взаимодействующих между собой клеток;
- возникновение двуслойного строения;
- возникновение полостного пищеварения;
- появление дифференцированных по функциям частей тела;
- появление радиальной симметрии.
Кишечнополостные ведут водный, свободный или сидячий образ жизни. Это двухслойные животные, в онтогенезе формирующие два зародышевых листка - экто- и энтодерму, между которыми находится мезоглея - опорная пластинка. Их внутренняя полость называется гастральной. Здесь переваривается пища, остатки которой удаляются через рот, окруженный щупальцами (у гидр).
Класс Гидроидные
Представитель этого класса - пресноводная гидра.
Гидра - полип размером около 1 см. Живет она в пресноводных водоемах, прикрепляясь к субстрату подошвой. Передний конец тела животного образует рот, окруженный щупальцами. Тело гидры покрыто эктодермой, состоящей из нескольких видов клеток:
- эпителиально-мускульных;
- промежуточных;
- стрекательных;
- половых;
- нервных.
Энтодерма гидры состоит из эпителиально-мускульных, пищеварительных клеток и железистых клеток.
Слева — Схема расположения нервных клеток в теле гидры . (по Гессе). Справа — Стрекательные клетки: А - в покоящемся состоянии, Б - с выброшенной стрекательной нитью (по Кюну): 1 - ядро; 2 - стрекательная капсула; 3 - книдоциль; 4 - стрекательная нить с шипиками; 5 - шипы
Важные особенности кишечнополостных:
- наличие стрекательных клеток во внешнем слое. Они развиваются из промежуточных и состоят из стрекательной капсулы, наполненной жидкостью, и стрекательной нити, помещенной в капсуле. Стрекательные клетки служат орудием нападения и защиты;
- полостное пищеварение с сохранением внутриклеточного пищеварения.
Гидры - хищники, питающиеся мелкими ракообразными и мальками рыб.
Дыхание и выделение осуществляются всей поверхностью их тела.
Раздражимость проявляется в виде двигательных рефлексов. Наиболее отчетливо на раздражение реагируют щупальца, так как в них плотно сосредоточены нервные и эпителиально-мускульные клетки.
Размножаются гидры почкованием и половым путем. Половой процесс происходит осенью. Некоторые промежуточные клетки эктодермы превращаются в половые клетки. Оплодотворение происходит в воде. Весной появляются новые гидры. Среди кишечнополостных встречаются гермафродиты и раздельнополые животные.
Для многих кишечнополостных характерно чередование поколений. Например, из полипов образуются медузы, из оплодотворенных яиц медуз развиваются личинки - планулы, из личинок снова развиваются полипы.
Гидры способны восстанавливать утраченные части тела благодаря размножению и дифференцировке неспецифических клеток. Это явление называют регенерацией.
Класс Сцифоидные
Этот класс объединяет медуз больших размеров (представители - корнерот, аурелия, цианея).
Медузы обитают в морях. В их жизненном цикле закономерно чередуются половое и бесполое поколения. Тело по форме напоминает зонт и состоит в основном из студенистой мезоглеи, покрытой снаружи одним слоем эктодермы, а изнутри - слоем энтодермы. По краям зонта расположены щупальца, окружающие рот, находящийся на нижней стороне. Рот ведет в гастральную полость, от которой отходят радиальные каналы, которые соединяются между собой кольцевым каналом. В результате образуется гастральная система.
Нервная система медуз сложнее нервной системы гидр.
Рис. 34. Развитие сцифомедузы : 1 - яйцо; 2 - планула; 3 - одиночный полип; 4 - почкующийся полип; 5 - делящийся полип; 6 - молодая медуза; 7 - взрослая медуза
Кроме общей сети нервных клеток, по краю зонтика расположены скопления нервных ганглиев, образующих сплошное нервное кольцо и особые органы равновесия - статоцисты. У некоторых медуз появляются светочувствительные глазки, чувствительные и пигментные клетки, соответствующие сетчатке глаза высших животных.
Медузы раздельнополы. Их половые железы расположены под радиальными каналами или на ротовом стебельке. Половые продукты выходят через рот в море. Из зиготы развивается свободноживущая личинка - планула, которая весной превращается в маленького полипа.
Класс Коралловые полипы
Включает одиночные (актинии ) или колониальные формы (красный коралл). Они имеют известковый или кремниевый скелет, образованный кристаллами игловидной формы, живут в тропических морях, размножаются бесполым и половым путями (медузной стадии развития нет). Скопления коралловых полипов образуют коралловые рифы.
Гидроид медуза состоит в классе гидроидных и кишечнополостных. Средою обитания является вода. Они относятся к близким родственникам полипов, но устроены немного сложнее. Такой вид медузы отличается от остальных тем, что может жить вечно, поскольку гидроид может регенерироваться со взрослого организма к детскому.
Медуза не имеет рта, зато у них имеется ротовой хоботок. Механизм возрождения она может запускать всегда. О перерождении медузы сообщил Фернандо Боэро, во время исследования гидроидов он проводил эксперименты над ними. Некоторые из них он поместил в аквариум, но, к сожалению, опыт был сорван, в результате чего вода высохла и Фернандо обнаружил, что медузы не умерли, а лишь отбросили свои щупальца, преобразовавшись в личинки.
Ресурсы питания и процесс приема пищи
Планктон, Артемия
Главным ресурсом в пище медузы гидроид является планктон. Для них основой питания является Артемия, таких медуз относят к хищникам . Орудием для добычи пищи являются щупальца, которые расположены на краю зонтичного тела. Система пищеварения этих медуз называется гастроваскулярной. Лов добычи медуз происходит от пассивного движения своими щупальцами в воде, в которые попадает планктон, после чего он переходит в активное плавание. У таких медуз нервная система состоит из клеточных сетей, образующих 2 кольца одно из них наружное, которое отвечает за чувствительность, а внутреннее несет ответственность за движение.
Одни из гидроидных медуз имеют светочувствительные глазки , которые располагаются в центре щупальца. Гидра по своей сущности хищница для питания она выбирает себе инфузорий, планктонных рачков, а также мальков. Они, поджидают добычу зацепившись, за водное растение и при этом широко раскрывают свои щупальца. Когда хотя бы одно щупальце достанет добычу тогда все остальные щупальца полностью окутывают жертву. И она быстро поглощает свою добычу целиком, когда гидра насытилась, ее щупальца сокращаются.
Размножение
Размножение медузы гидроид чаще бывает внешнее, чем внутреннее. Зрелые половые клетки перемещаются наружу, после чего образуется бластула
и часть клеток оказывается внутри, образуя энтодерму. Через некоторое время, несколько клеток дегенерирует для образования полости. После этого яйцеклетка превращается в личинки - планулу, и далее в гидрополип, который отпочковывает других полипов, а также маленьких медуз. После чего маленькие со временем вырастают и переходят к самостоятельному развитию.
Гидра является одним из самых удобных объектов для того, чтобы проводить эксперименты, с помощью которых ученые изучают регенерацию у животных . Гидра при разрезе ее пополам через некоторое время сама восстанавливает недостающие части. Также на данном виде легко делать операции без анестезии и не нужно использовать специальные инструменты. Гидра имеет свойство восстановления не только из половинки, но даже из самых маленьких кусочков происходит возрождение множества полипов.
Места обитания гидры
Гидроидные медузы встречаются не всегда, а при больших скоплениях, переносящихся с помощью течения. В класс бентосных входят стадии полиповых, которые проводят оседлую жизнь, исключением из них является класс планктонных гидроидных полипов . Гидроидные виды способны также группироваться с помощью ветра в огромные группы, но вот гидроидные полипы при скоплении кажутся одним целым. Если медуза и полип будут голодными, их движение будет направлено только на добычу еды, но по насыщению организма щупальца их начнут сокращаться и подтягиваться к телу.
Зоны обитания
Медузы двигаются в зависимости от присутствия или отсутствия голода. В целом все виды занимают определено свою территорию обитания, это может быть как озеро, так и океан. Они не захватывают намеренно новые для себя территори. Одни предпочитают обитать в тепле , а другие, наоборот, в холоде. Также могут находиться как внизу на глубине, так и на поверхности воды. Медузы гидроиды могут находиться в литоральной зоне, и у них не присутствует боязнь прибоя. Большинство таких медуз имеют полипчик, который защищен от удара скелетной чашечкой (тека). Тека по своей структуре толще, нежели, у других видов, которые обитают глубже, где ощутимость волны намного меньше.
На большей глубине обитает особый вид гидроидов, который непохож на литоральных. На такой глубине водятся колонии , имеющие вид, такой как:
- деревцо,
- елочка,
- перо,
- а также существуют виды колоний, которые выглядят как ерш.
Такие виды вырастают от 15 до 20 см и покрывают все дно моря густым лесом. Одни из видов, к примеру, как морской «паук», живут в этих лесах и едят гидрополипов.
Гидра очень редко может обитать в менее соленых водах, в таких как Финском заливе для таких видов солёность обитаемого пространства не должна превышать 0,5%. Гидроид медуза обитает зачастую недалеко от берега и в более светлых местах. Такой вид медуз не имеет склонности к подвижному образу, они чаще всего прикрепляются к ветке растения или камню . Одно из самых любимых состояний гидроид медузы - находиться вниз головой и спустив некоторые щупальца.
Опасные виды медуз для человека
Но не все могут быть безопасны для жизни человека. Один из красивейших видов под названием «португальский кораблик»
может нанести вред человеку. Колокол, который присутствует в нем и имеет красивый вид, привлекая внимание, может нанести вред.
Физалия, которая встречается в Австралии, а также на побережьях Индийского, Тихого океанов и даже на Средиземноморье, является одним из огромных видов гидроидных. Пузырь Физалии может достигать длины от 15 до 20 см. Вот только щупальца Физалии могут быть намного страшнее, так как их длина в глубину может уходить на тридцать метров. Физалия может оставлять на теле жертвы ожоги. Встреча с португальским корабликом особенно вредна людям с ослабленной иммунной системой и людям склонным к аллергии.
Но большинство гидроидных медуз не принесут вред человеку, в отличие от сцифоидов. Есть так называемая белая водоросль из рода полипов, которая раньше применялась в качестве декоративной бижутерии. Одни из видов гидроидных выступают как лабораторные животные - это полипы из класса Hydra, которые применяются даже в школе разных стран мира.
