Естествознание и основы экологии

Рис. 76. Цикл развития хвойных (сосны): 1 - мужская шишка; 2 - микроспорофилл с микроспорангием; 3 - пыльца; 4 - женская шишка; 5 - мегаспоро-филл; 6 - чешуйка с двумя семязачатками; 7 - чешуя с двумя семенами в шишке третьего года; 8 - проросток

Голосеменные подразделяются на четыре класса.

Класс хвойные содержит около 560 современных видов растений. Все хвойные - это деревья и кустарники. Трав среди них нет. Это сосны, пихты, ели, лиственницы, можжевельник. Они образуют хвойные и смешанные леса, которые занимают огромные пространства. Свое название эти растения получили из-за своеобразных листьев - хвои. Обычно они игольчатые, покрытые слоем кутикулы, их устьица погружены в мякоть листа, что снижает испарение воды. Многие деревья относятся к вечнозеленым растениям. Среди хвойных наших лесов известны и широко распространены различные виды сосен - сосна обыкновенная, сосна сибирская (кедр) и др. Это высокие мощные деревья (до 50-70 м) с хорошо развитой, глубоко уходящей корневой системой и округлой кроной, расположенной у взрослых растений на верхушках. Хвоинки располагаются у разных видов по 2, 3, 5 штук в пучке.

На территории России встречается девять видов ели - ель обыкновенная (европейская), сибирская, канадская (голубая) и др. В отличие от сосны крона елей пирамидальная, а корневая система - поверхностная. Хвоинки располагаются по одной.

Древесина сосны и ели - хороший строительный материал, из нее получают смолу, скипидар, канифоль, деготь. Семена и хвоя служат кормом для птиц и зверей. В них содержится большое количество витамина С. Семена кедра- кедровые орешки местное население собирает и использует в пищу.

Большое значение имеет и пихта сибирская, произрастающая в России. Ее древесина идет на изготовление музыкальных инструментов.

В отличие от вечнозеленых сосен и елей лиственницы - деревья листопадные. Хвоя у них мягкая, плоская. Наиболее распространены лиственницы сибирская и даурская. Древесина у них прочная, долговечная, хорошо противостоит гниению. Она используется в кораблестроении, для изготовления паркета, мебели, получения скипидара и канифоли. Разводят ее и в парках как декоративное растение.

К хвойным также относятся кипарис, туя, можжевельник. Можжевельник обыкновенный - вечнозеленый кустарник, встречается почти повсеместно. Шишки его ягодообразные, сочные, мелкие, их используют в медицине и в пищу.

Одно из самых высоких (до 135 м) деревьев планеты - секвойя, или мамонтово дерево. По высоте оно уступает лишь эвкалипту.

Более древними голосеменными являются представители другого класса - саговники. Своего расцвета они достигли в каменноугольном периоде. Они встречаются во всех частях света, кроме Европы, и внешне напоминают пальму. Другим представителем реликтовых голосеменных является гинкго. Эти деревья сохранились лишь в Японии, Корее и Китае.

Покрытосеменные растения. Покрытосеменные, или цветковые, растения появились относительно недавно, примерно 150 млн лет назад, но быстро распространились и завоевали всю нашу планету. Сейчас это самая многочисленная группа растений, насчитывающая около 250 тыс. видов.

Это наиболее высокоорганизованные из высших растений. Они имеют сложноустроенные органы, высокоспециализированные ткани, обладают более совершенной проводящей системой. Для них характерны интенсивный обмен веществ, быстрый рост и высокая приспособленность к различным экологическим условиям.

Главная особенность этих растений в том, что семяпочка у них защищена от неблагоприятных воздействий и располагается в завязи пестика. Отсюда и их название - покрытосеменные растения. Покрытосеменные имеют цветок - генеративный орган и семя, защищенное плодом. Цветок служит для привлечения опылителей (насекомых, птиц), защищает репродуктивные органы - тычинки и пестик.

Цветковые растения представлены всеми тремя жизненными формами: деревьями, кустарниками, травами. Среди них есть как однолетние, так и многолетние растения. Некоторые из них вторично перешли к жизни в воде, утратив или упростив некоторые органы и ткани. Например, ряска, элодея, стрелолист, водяная лилия. Цветковые - это единственная группа растений, которая образует на суше сложные многоярусные сообщества.

Покрытосеменные растения делятся на два класса по числу семядолей в зародыше семени: двудольные и однодольные (таб. 5).

Двудольные растения - более многочисленный класс, в него входят более 175 тыс. видов, объединенных в 350 семейств. Отличительные признаки класса: корневая система обычно стержневая, но у травянистых форм может быть и мочковатой; наличие камбия и дифференцированность коры, древесины и сердцевины в стебле; листья простые и сложные с сетчатым и дуговым жилкованием, черешковые и сидячие; цветки четырех- и пятичленные; зародыш семени имеет две семядоли. К двудольным относится большинство хорошо известных растений. Это все деревья: дуб, ясень, клен, береза, ива, осина и т. д.; кустарники: боярышник, смородина, барбарис, бузина, сирень, лещина, крушина и т. д., а также многочисленные травянистые растения: василек, лютик, фиалка, лебеда, редис, свекла, морковь, горох и др.

Таблица 5

Важнейшие семейства покрытосеменных растений



Однодольные растения составляют примерно ¹/₄ всех покрытосеменных и объединяют около 60 тыс. видов.

Отличительные признаки класса: мочковатая корневая система; стебель в основном травянистый, камбий отсутствует; листья простые, часто с дуговым и параллельным жилкованием, сидячие и влагалищные; цветки трехчленные, редко четырех- или двухчленные; зародыш семени имеет одну семядолю. Преобладающая жизненная форма однодольных - травы, многолетние и однолетние, древовидные формы встречаются редко.

Это многочисленные злаки, агавы, алоэ, орхидеи, лилии, тростники, осоки. Из однодольных деревьев можно упомянуть пальмы (финиковая, кокосовая, сейшельская).

§57. Царство животных. Простейшие

На Земле обитает более 2 млн животных, и список этот постоянно пополняется.

Наука, изучающая строение, поведение, особенности жизнедеятельности животных, называется зоологией.

Размеры животных колеблются от нескольких микрон до 30 м. Одни из них видны только в микроскоп, как, например, амеба и инфузории, а другие относятся к гигантам. Это киты, слоны, жирафы. Среда обитания животных самая разнообразная: это вода, суша, почва и даже живые организмы.

Имея общие черты с другими представителями эукариот, животные имеют и существенные отличия. Клетки животных лишены оболочки и пластид. Питаются они готовыми органическими веществами. Значительная часть животных активно двигается и имеет специальные органы движения.

Царство животных разделено на два подцарства: одноклеточные (простейшие) и многоклеточные.

Простейшие - это организмы, состоящие из одной клетки (рис. 77), которой свойственны все функции живого организма. К простейшим относится около 15 тыс. видов, среди которых морские и пресноводные животные, почвенные и паразитические формы. У самых мелких клеточных паразитов размеры клеток достигают 5 мкм. Самые крупные, свободноживущие, имеют размеры до 699 мкм. Увидеть простейших можно в микроскоп, где при большом увеличении хорошо заметны клеточные органеллы. Для многих простейших характерна стадия цисты. Клетка покрывается специальной защитной оболочкой, что позволяет ей переживать неблагоприятные условия. Для простейших характерно бесполое размножение путем деления. Процесс протекает достаточно быстро, за сутки одна клетка простейших может дать несколько поколений. Возможно и половое размножение простейших, но этот процесс в жизненном цикле встречается реже.

Простейших делят на несколько типов, наиболее широко распространенные и значимые из них Саркодовые, Жгутиковые, Споровики и Инфузории.



Рис. 77. Простейшие: 1- амеба; 2 - эвглена зеленая; 3 - фораминиферы (раковины); 4 - инфузория-туфелька (1 - большое ядро; 2 - малое ядро; 3 - клеточный рот; 4 - клеточная глотка; 5 - пищеварительная вакуоль; 6 - порошица; 7 - сократительные вакуоли; 8 - реснички)

Саркодовые (Корненожки). Типичным представителем саркодовых является амеба. Амеба - это пресноводное свободноживущее животное, не имеющее постоянной формы тела. Клетка амебы при движении образует псевдоподии, или ложноножки, которые служат также для захвата пищи. В клетке хорошо заметны ядро и пищеварительные вакуоли, которые образуются на месте захвата амебой пищи. Кроме того, имеется и сократительная вакуоль, через которую удаляются избыток воды и жидкие продукты обмена. Размножается амеба простым делением. Дыхание происходит через всю поверхность клетки. Амеба обладает раздражимостью: положительной реакцией на свет и пищу, отрицательной - на соль.

В кишечнике человека может паразитировать дизентерийная амеба. Она разъедает стенки кишечника, вызывая кровавый понос.

Раковинные амебы - фораминиферы имеют наружный скелет - раковину. Она состоит из органического слоя, пропитанного известняком. Раковина имеет многочисленные отверстия - дырочки, через которые высовываются псевдоподии. Величина раковин обычно небольшая, однако у некоторых видов она может достигать 2-3 см. Раковины отмерших фораминифер образуют на морском дне отложения - известняки. Там же обитают и другие раковинные амебы - радиолярии (лучевики). В отличие от фораминифер, они обладают внутренним скелетом, который располагается в цитоплазме и образует иголочки - лучи, часто ажурной конструкции. Кроме органического вещества в состав скелета входят соли стронция - случай в природе единственный. Эти иголки образуют минерал - целестин.

Жгутиковые. Эти микроскопические животные имеют постоянную форму тела и передвигаются с помощью жгутиков (одного или нескольких). Эвглена зеленая - одноклеточный организм, обитающий в воде. Ее клетка имеет веретеновидную форму, на конце ее находится один жгутик. У основания жгутика расположены сократительная вакуоль и светочувствительный глазок (стигма). Кроме того, в клетке имеются хроматофоры, содержащие хлорофилл. Поэтому эвглена на свету фотосинтезирует, в темноте питается готовыми органическими веществами.

К жгутиковым относятся и многие паразитические формы. Это трихомонады и лямблии, обитающие в кишечнике человека и животных. Особенно опасны трипаносомы - паразиты крови, переносчиком которых служит африканская муха цеце. При укусе человека зараженной мухой трипаносомы попадают в кровь, вызывают сонливость, истощение и даже смерть (сонная болезнь).

Споровики. Эти простейшие способны образовывать споры - покоящиеся стадии, покрытые прочной оболочкой. Для споровиков характерен сложный жизненный цикл с чередованием бесполого и полового размножения. Представитель - малярийный плазмодий вызывает малярию. Жизненный цикл этого паразита протекает в организме двух хозяев. Бесполое размножение происходит в крови человека, а половое - в кишечнике комара. Заражение человека происходит при укусе малярийного комара, в слюне которого находится возбудитель - малярийный плазмодий в стадии спорозоита. С током крови спорозоиты попадают в печень, селезенку, где путем деления образуют первое поколение. Далее возбудитель проникает в эритроциты крови, где усиленно размножается. Выход каждого поколения из эритроцитов в кровь сопровождается подъемом температуры и приступом лихорадки, так как в организм попадают ядовитые вещества. Внедряясь в эритроциты, плазмодии разрушают гемоглобин, в результате развивается тяжелая анемия, истощающая больного.

После нескольких бесполых поколений в эритроцитах появляются клетки, из которых развиваются гаметы. Для дальнейшего развития они должны попасть в кишечник комара анофелеса. Когда комар кусает больного малярией, гаметы с кровью попадают в пищеварительный тракт, где происходит половое размножение и образование спорозоитов.

Инфузории - самые сложноорганизованные представители простейших, их насчитывается более 7 тыс. видов. Один из наиболее известных представителей - инфузория-туфелька. Это довольно крупное одноклеточное животное, обитающее в пресных водоемах. Ее тело по форме напоминает след туфельки и покрыто плотной оболочкой с ресничками, синхронное движение которых обеспечивает передвижение инфузории. У нее имеется клеточный рот, окруженный ресничками. С их помощью инфузория создает ток воды, с которым в «рот» попадают бактерии и другие мелкие организмы, которыми она питается. В теле инфузории образуется пищеварительная вакуоль, которая может перемещаться по всей клетке. Непереваренные остатки пищи выбрасываются наружу через специальное место - порошицу. У инфузории два ядра - большое и малое. Малое ядро принимает участие в половом процессе, а большое управляет синтезом белков и ростом клетки. Размножается туфелька как половым, так и бесполым путем. Бесполое размножение через несколько поколений сменяется половым. Далее (§58-65) рассматриваются многоклеточные организмы Царства животных.

§58. Царство животных. Многоклеточные: губки и кишечнополостные

Губки. Это самые простые многоклеточные организмы (рис. 78). Примитивность их организации подтверждается отсутствием тканей и органов, хотя тело простейших состоит из различных типов клеток. Это неподвижные животные, часто образующие колонии. Живут они, прикрепившись к субстрату, в морях и океанах, реже - в пресных водоемах. Форма тела губок разнообразна, но чаще всего оно напоминает мешок или бокал, пронизанный многочисленными отверстиями - порами. Тело губки образовано двумя слоями клеток, между которыми располагается студенистая масса - мезоглея. В ней образуется известковый или кремниевый скелет губки, поэтому на ощупь тело твердое. Но иногда скелет образуется полностью из эластичного органического вещества. После смерти организма в этом случае остается упругая пористая масса, которую называют туалетной губкой. Через поры и каналы тела идет постоянная фильтрация воды, вместе с которой в полость попадают пищевые частицы. Они захватываются жгутиковыми клетками внутреннего слоя и перевариваются. Непрерывная работа жгутиков обеспечивает ток воды.

Живые губки напоминают сырую печенку и имеют резкий специфический запах. Иногда они содержат токсичные вещества, поэтому другие животные редко используют их в пищу. Губки часто сожительствуют с другими организмами, в их полостях и пустотах обитают мелкие ракообразные, черви, моллюски. В свою очередь, губки сами могут поселяться на панцире крабов, раков-отшельников, раковинах моллюсков.

Губкам свойственно как бесполое, так и половое размножение. При бесполом размножении у них образуются внутренние почки. Губки в большинстве случаев обоеполы. Из оплодотворенной яйцеклетки развивается личинка, из которой развивается новый организм.



Рис. 78. Губки: 1 - сифон; 2 - пресноводная бодяга. Кишечнополостные: 3 - гидра (1 - рот; 2 - пищеварительная полость; 3 - клетки эктодермы; 4 - клетки энтодермы; 5 - подошва; 6 - щупальца; 7 - яичник; 8 - семенники); 4 - медуза корнерот; 5 - коралловый полип (колония)

Бодяга - это пресноводная губка, обитающая в заросших водоемах, богатых органическими остатками. У бодяг роговой скелет соединен с мельчайшими известковыми иголками. Сухие растертые бодяги употребляют для шлифовки металлов в качестве абразивного материала. Иногда их используют в медицине и как косметическое средство.

В природе губки выполняют роль фильтров, но в загрязненной воде они жить не могут.

Кишечнополостные. Как и губки, кишечнополостные относятся к низшим многоклеточным (см. рис. 78). Насчитывается около 20 тыс. видов кишечнополостных. Для большинства из них характерна прикрепленная форма - полип. Это гидры, коралловые полипы, морские анемоны (актинии). Но есть и свободно плавающие - медузы. Некоторые виды на разных стадиях развития могут иметь как полипоидную, так и медузовидную форму, причем полип представляет собой бесполое поколение, а медуза - половое.

Все кишечнополостные имеют единый план строения. Это двухслойные животные с полостью внутри. Дифференциация клеток более высокая, чем у губок. У кишечнополостных появляются нервные клетки, образующие нервную систему диффузного типа. Кишечнополостные имеют лучевую симметрию тела. У сидячих форм полипов тело имеет цилиндрическую форму, на переднем конце ротовое отверстие, окруженное щупальцами. Количество щупалец различно. У плавающих медуз тело имеет форму зонтика, а ротовое отверстие и щупальца находятся на нижней стороне, под зонтиком. У всех видов на щупальцах расположены стрекательные клетки, служащие для защиты и нападения. При раздражении чувствительного волоска клетка выстреливает нить с гарпуном на конце и поражает жертву ядовитой жидкостью. Парализованные мелкие животные становятся пищей полипа или медузы, которые с помощью щупалец отправляют их в рот. Проглоченная добыча переваривается в кишечной полости и клетках энтодермы. Непереваренные остатки выбрасываются через рот. Размножаются полипы почкованием, иногда образуя целые колонии. Но возможен и половой процесс. Половые клетки созревают на одной особи, но оплодотворение перекрестное. Из оплодотворенного яйца образуется личинка - планула, которая свободно плавает, покрывается плотной оболочкой и может переносить неблагоприятные условия. Прикрепляясь к субстрату, она образует новый полип. У видов со сменой поколений на полипе образуются медузоидные формы, которые отделяются от полипа и свободно плавают. Гаметы созревают только у медуз, а из личинки образуется вновь стадия полипа. Так происходит чередование поколений.

1. Гидроидные. Наиболее известное кишечнополостное наших пресных водоемов из этого класса - гидра. Это небольшое, величиной не более 1 см, животное имеет форму стебелька и ведет прикрепленный образ жизни. На переднем конце у ротового отверстия располагается 6-12 щупалец, с помощью которых гидра захватывает пищу. Размножается она почкованием и половым путем. Летом преобладает почкование, оно идет весьма активно. Оформившиеся молодые особи отделяются от материнского организма. Осенью гидра приступает к половому размножению. Взрослые гидры зимой погибают, а образовавшаяся в результате полового процесса личинка перезимовывает на дне водоема и весной дает начало новому полипу. У гидры развита регенерация - способность восстанавливать утраченные части тела. Если полип разрезать на несколько частей, то из каждой части может возникнуть новый организм.

У морских полипов почка не отделяется от материнского организма, а остается на нем, образуя колонию в виде кустика. Иногда на колонии образуются особые почки, в которых развиваются медузы - половые особи. Они отпочковываются от полипа, и течение переносит их на большое расстояние. Это способствует лучшему расселению вида. Поскольку медузы плавают и ведут активный образ жизни, их нервная система устроена сложнее, а в основании щупалец имеются примитивные глаза и органы равновесия. Поэтому медузы различают свет и тьму, верх и низ в воде. У медуз образуются половые клетки. Оплодотворение происходит в воде, а образующаяся планула дает начало полипоидной стадии.

2. Сцифоидные. Для этих кишечнополостных характерно слабое развитие полипа, но образование сложных и крупных медуз. Размеры видов сцифоидных могут достигать 1-2 м в диаметре, а многочисленные щупальца свисают на 10-12 м. Так, например, у медузы наших морей ушастой аурелии диаметр зонтика составляет 40 см, а у северной цианеи - до 2 м. Многие медузы опасны для человека. Своими стрекательными клетками они могут вызвать ожоги, отравления, а в некоторых, особо тяжелых случаях - даже смерть.

3. Коралловые полипы наиболее многочисленны и разнообразны. Название класса дословно переводится с греческого как животные-цветы. Они живут в морях, образуя целые колонии, и действительно похожи на яркие цветы. Пищеварительная полость у колониальных полипов единая, но поделена на камеры, что увеличивает поверхность, на которой происходит пищеварение. Размножаются они как половым, так и бесполовым путем, но чередование поколений у них отсутствует.

Мягкое нежное тело полипа защищено известковым скелетом, который наращивается от основания вверх. Хотя сами полипы невелики (около 1 см в длину и до 2 мм в диаметре), но колонии из миллиардов живых существ создают мощные известковые сооружения в тропических морях - рифы.

Различают береговые рифы, барьерные рифы и коралловые острова - атоллы. Береговые рифы - результат деятельности кораллов в непосредственной близости от берега. Барьерные рифы расположены в удалении от берега и тянутся на большие расстояния. Большой барьерный риф вблизи Австралии имеет длину в полторы тысячи километров.

Атоллы - это коралловые острова кольцевидной формы, диаметр которых достигает 10 км. В центре атолла обычно находится озеро с морской водой, а берега образованы коралловым известняком. Такой коралловый риф обычно появлялся вокруг вулканического острова, если потухший вулкан постепенно погружался в воду. Кораллы, требовательные к свету, пище и кислороду, нарастали верхней частью, а на глубине около 30 м части колонии отмирали, оставляя свой известковый скелет.

Постройки кораллов со временем прессуются в сплошной плотный коралловый известняк. Коралловые рифы изобилуют многочисленными рыбами, моллюсками, ракообразными и прочими животными.

Среди представителей этого класса есть и одиночные формы, не образующие скелета. Это актинии, или морские анемоны. Они малоподвижны или неподвижны. Некоторые из них поселяются на панцирях рака-отшельника. Рак перетаскивает актинию по дну моря и обеспечивает пищей, а актиния защищает его от врагов, парализуя стрекательными клетками мелких рыб и других животных.

§59. Плоские, круглые и кольчатые черви

Плоские черви. Плоские черви - это животные с двусторонней симметрией тела. Тело сплюснуто в спинно-брюшном направлении, поэтому внешне они похожи на лист, пластинку или ленту. Значительная часть плоских червей - это свободноживущие обитатели морских и пресных водоемов, влажных почв, но есть и большое количество паразитических форм.

Все плоские черви - трехслойные животные (рис. 79). У них имеется кожно-мускульный мешок, который образует покров и мускулатуру тела. Появляются выделительная и пищеварительная системы. Нервная система состоит из двух нервных узлов и нервных стволов. У свободноживущих червей есть глаза и осязательные лопасти. Все плоские черви - гермафродиты, откладывают яйца в кокон. Плоских червей подразделяют на ресничных, ленточных и сосальщиков.

Рис. 79. Черви плоские: 1- печеночный сосальщик; 2 - свиной цепень; 3 - эхинококк; круглые: 4 - аскарида, 5 - острица; кольчатые: 6 - пиявка, 7 - дождевой червь

Представителем ресничных червей является свободноживущая белая планария. Это животное длиной 2 см, молочно-белого цвета, обитающее в прудах, медленно текущих реках, тихих заводях. Тело ее покрыто ресничками, главное движение которых обеспечивает перемещение планарии по дну водоема. Планария - хищник, питается простейшими, кишечнополостными, дафниями и другими мелкими животными. Глотка планарии способна выворачиваться наружу и за счет присоски плотно присасываться к жертве.

Всем ресничным червям присуща способность к регенерации. При неблагоприятных условиях они могут распадаться на куски, каждый из которых впоследствии восстанавливается в целый организм.

Сосальщики - паразитические черви. Поэтому их тело не имеет ресничек, а покрыто плотным покровом. Для прикрепления к телу хозяина имеется две присоски: ротовая и брюшная.

Печеночный сосальщик паразитирует в печени крупного и мелкого рогатого скота и человека. Животное имеет длину 4-5 мм. По внешнему и внутреннему строению сосальщик похож на планарию, но у него отсутствуют глаза. Развитие всех сосальщиков идет со сменой хозяев. Взрослая особь откладывает яйца, которые из печени попадают в кишечник, а затем выносятся наружу. Дальнейшее развитие должно обязательно проходить в воде. Из яйца в воде развивается личинка, которая вбуравливается в тело моллюска - малого прудовика. В организме промежуточного хозяина личинка начинает размножаться партеногенезом (без оплодотворения) несколько раз, образуя хвостатую стадию, которая покидает тело прудовика и прикрепляется к водным растениям, а во время разлива рек - к луговым. Съеденная с травой, она попадает в кишечник животного или человека, а оттуда по желчным протокам - в печень, где превращается во взрослую особь и присасывается к печени.

Еще больший вред приносят ленточные черви - свиной и бычий цепень (солитер), большой лентец, эхинококк. Циклы их развития достаточно сложны. Яйца этих червей может съесть домашнее животное с травой или с отбросами, как это делают свиньи. Яйца могут быть смыты в водоем и попасть в кишечник рыбы. В кишечнике промежуточного хозяина из яйца развивается личинка с тремя парами крючков. Пробуравливая стенки кишечника, она попадает в кровь и с током крови заносится в мышцы. В мышцах личинка превращается в покоящуюся стадию - финну и может просуществовать в таком виде сколь угодно долго. Человек заражается, если съедает плохо проваренное или прожаренное финнозное мясо. Пищеварительная система цепня редуцирована, питательные вещества он всасывает всей поверхностью тела. Паразит присасывается к стенкам кишечника. Червь быстро растет и делится, образуя членики, его длина может достигать 2-3 м. Задние членики созревают раньше и заполняются яйцами. Членики отрываются, вынося наружу тысячи яиц. Солитер особенно опасен для человека, когда в его организм попадают яйца цепня. Тогда в мышцах, а иногда и в мозге образуются финны.

Длина эхинококка всего 1-1,5 см. Человек может заразиться им от собак и других животных. Финна эхинококка способна размножаться, образуя дочерние пузыри. Иногда она разрастается до величины грецкого ореха, а в отдельных случаях бывает с голову ребенка. Этот пузырь может разрушить ткани, избавиться от него можно только хирургическим путем.

Круглые черви. Круглые черви широко распространены в природе: в морях, океанах, пресных водоемах, придонном иле, различных типах почв. Некоторые из круглых червей являются паразитами человека, животных и даже растений (см. рис. 79).

Наиболее известны круглые черви нематоды. Их насчитывают не менее 20 тыс. видов, широко распространенных по всему земному шару. Размеры нематод колеблются от 80 мм до 8 м (паразит в плаценте кашалота). Все они имеют цилиндрическое, веретеновидное тело, заостренное на концах. Тело их покрыто прочной плотной кожицей - кутикулой. Двигаются нематоды, дугообразно извиваясь, за счет сокращения продольных мышц.

Все круглые черви раздельнополые и после внутреннего оплодотворения откладывают яйца. Многие нематоды - паразиты человека и животных, среди них наиболее известными являются аскарида и острица.

Аскарида- это крупная нематода, паразитирующая в тонком кишечнике человека. Длина ее может достигать 30 см у самки, 20-25 см у самца. Для аскарид характерна большая плодовитость. Яйца аскарид с частичками почвы могут попасть в пищу. Когда они оказываются в кишечнике человека, их оболочка растворяется и выходит личинка. Она пробуравливает стенку кишечника и попадает в кровяное русло. С током крови личинка заносится в легкие, где разрывает капилляры и проникает в полость бронха. Там она развивается и с мокротой при кашле вторично попадает в желудок, а далее в тонкий кишечник, где превращается во взрослую форму, питаясь полупереваренной пищей и отравляя продуктами жизнедеятельности хозяина. При массовом заражении это может привести к истощению организма человека. При наличии в кишечнике хозяина самца и самки происходит оплодотворение, и самка откладывает каждые сутки до 200 тыс. яиц. Они выносятся наружу вместе с испражнениями и попадают в почву. В яйцах развивается личинка, достаточно долго сохраняющая жизнеспособность. Изгоняют аскарид лекарствами и кислородом.

Другим паразитом толстого кишечника человека является мелкая острица. Самка, выползая наружу, откладывает яйца вокруг заднего прохода, вызывая сильный зуд. Яйца остриц через грязные руки могут попасть в пищу, вызывая повторное самозаражение. Острицы обычно встречаются у детей.

В слепой кишке человека паразитирует человеческий власоглав. Заражение происходит при употреблении некипяченой воды из водоемов. Червь длиной 0,5 см прикрепляется тонким, сильно заостренным передним концом к стенке кишечника и питается кровью хозяина. Изгонять этого паразита очень трудно.

Самый опасный из паразитических червей - трихинелла, небольшой круглый червь длиной 2-4,5 мм. Заразиться им можно при употреблении в пищу плохо проваренного или недожаренного мяса свиньи, где в мышцах, в капсулах длиной 0,5 мм, находятся свернутые спиралью червячки. Опасность заключается в их многочисленности. Если человек съест даже 40-50 г трихинозного мяса, в его кишечник попадают тысячи таких капсул. Под действием желудочного сока капсулы растворяются, и черви поселяются в тонком кишечнике. После оплодотворения самки откладывают до 2000 яиц, из которых развиваются личинки. Они проникают из кишечника в лимфатические и кровеносные сосуды, разносятся по всему телу и внедряются в мышцы, где образуют капсулы. При попадании личинок в кровь и в мышцы температура повышается до 40 °C, возникают отеки и боли в мышцах. Часто это заболевание заканчивается смертью.

Кольчатые черви. Это более высокоорганизованные животные, чем рассмотренные ранее. Тело кольчатых червей сегментировано. Хорошо развиты нервная система узлового типа, выделительная система, появляется кровеносная система замкнутого типа. Имеются осязательные и светочувствительные клетки.

Наиболее известен дождевой червь. Живет этот червь в почве, его тело сегментировано, на нижней стороне имеются щетинки, которые принимают непосредственное участие в движении. Если положить дождевого червя на бумагу, то можно услышать шорох, производимый щетинками при движении червя. Он относится к классу малощетинковых.

Специальных органов дыхания у червей нет. Они дышат через кожу. Часто после дождя дождевые черви выползают на поверхность земли: дождевая вода заливает норки червя, вытесняя из почвы кислород, что затрудняет дыхание.

Дождевые черви - обоеполые животные, но оплодотворение у них перекрестное. При спаривании две особи сближаются, передними концами накладываются друг на друга и обмениваются мужскими половыми продуктами. В специальный поясок - муфту, образованную из слизи, на 13-м сегменте впрыскиваются яйцеклетки, которые, передвигаясь с муфтой, на 9-м сегменте оплодотворяются спермой. Муфта с оплодотворенными яйцами соскальзывает с передней части и образует яйцевой кокон. Яйца в коконе развиваются в почве.

Дождевые черви способны к регенерации. У перерубленного пополам червя недостающая часть может восстановиться.

Питаются дождевые черви опавшей листвой, травой, пропуская через себя большое количество почвы, тем самым ее рыхля, аэрируя и обогащая перегноем. Они играют очень важную роль в почвообразовании.

В сточных загрязненных водоемах обитает трубочник, служащий пищей для рыб и очищающий воду от органических загрязнений.

Пиявки чаще встречаются в пресных водоемах. Тело их слегка сплюснуто в спинно-брюшном направлении, на переднем конце имеется одна ротовая присоска, а на заднем - другая. С их помощью они передвигаются по грунту, присасываются к телу животных. Большинство пиявок - временные наружные паразиты, сосущие кровь животных - рыб, лягушек, водоплавающих птиц, млекопитающих, а также человека. Есть и пиявки-хищники, нападающие на мелких животных и заглатывающие их целиком. Основные отличия пиявок от малощетинковых червей - это наличие незамкнутой кровеносной системы и внутреннее оплодотворение. В яйцевой кокон они откладывают уже оплодотворенные яйца. Самые крупные пиявки достигают 15 см, многие значительно меньше.

В наших пресных водоемах встречаются ложноконская пиявка черного цвета и серо-зеленая медицинская пиявка. У медицинской пиявки в глубине ротовой полости имеется три валика с заостренными хитиновыми зубчиками. Они расположены в вершинах треугольника, зубцами друг к другу. Присасываясь, пиявка прорезает ими кожу, выделяя гирудин, препятствующий свертыванию крови. Гирудин останавливает развитие тромбов, полезен при гипертонии, склерозе, инсультах, рассасывает подкожные кровоизлияния.

Раньше медицинские пиявки широко использовались, но в настоящее время они стали большой редкостью.

Большая ложноконская пиявка нападает на дождевых червей, моллюсков, головастиков. Никакого вреда человеку она не причиняет, хотя и присасывается иногда задней присоской к телу человека, купающегося в водоеме.



§60. Членистоногие

Это самый многочисленный тип животных. Он объединяет более 1,5 млн видов, причем наибольшее количество составляют насекомые. Членистоногие - вершина эволюционной ветви беспозвоночных. Свое развитие они начали в морях кембрийского периода и стали первыми наземными животными, способными дышать атмосферным кислородом. Предками членистоногих, по всей вероятности, были древние кольчатые черви. Личиночные стадии этих животных напоминают червей, а сегментированное тело сохраняется и у взрослых форм.

Общие признаки членистоногих.

1. Тело покрыто хитином - роговым веществом, иногда пропитанным известью. Хитин образует наружный скелет и выполняет защитные функции.

2. Конечности имеют членистое строение, соединены с телом посредством суставов, на каждом членике расположено по одной паре ног.

3. Тело сегментировано и разделено на два или три отдела.

4. Мышцы хорошо развиты и прикреплены в виде мышечных пучков к хитиновому покрову.

5. Кровеносная система незамкнутая, имеется сердце. Кровь - гемолимфа изливается в полость тела и омывает внутренние органы.

6. Имеются органы дыхания - жабры, трахеи, легкие.

7. Нервная система узлового типа более совершенна. Имеются сложные фасеточные глаза, усики - органы обоняния и осязания, органы слуха и равновесия.

8. Выделительная система более совершенна, чем у кольчатых червей.

9. Членистоногие в основном раздельнополые животные.

Членистоногих делят на ракообразных, паукообразных, насекомых. Они широко распространены на нашей планете, освоили все среды жизни: водную, наземно-воздушную, почву.

1. Ракообразные. Класс насчитывает около 20 тыс. видов. В него входят раки, крабы, лангусты, дафнии, циклопы, мокрицы, креветки и многие другие (рис. 80). В основном это обитатели вод, и органами дыхания их являются жабры.

Рис. 80. Ракообразные: 1 - речной рак; 2 - дафния; 3 - камчатский краб

Тело ракообразных разделено на три отдела: голова, грудь и брюшко. Голова и грудь часто сливаются, образуя головогрудь, покрытую общим панцирем. Для них характерно наличие двух пар усиков. Первая пара - антеннулы - располагается на голове, а вторая пара - антенны - на первом членике туловища. Следующие за ними конечности хорошо приспособлены для удерживания и измельчения пищи и образуют ротовой аппарат.

Ракообразные, за редким исключением, - раздельнополые животные. После внутреннего оплодотворения самка откладывает яйца. Развитие происходит с метаморфозом - сложным превращением. Личинка несколько раз линяет в процессе роста, с каждым разом становясь все более похожей на взрослую форму.

Наиболее примитивные ракообразные - дафнии и циклопы. Это довольно мелкие животные. Их можно рассмотреть при слабом увеличении микроскопа. У дафнии имеются двухветвистые антенны, которые являются не только органами чувств, но и органами передвижения. Дафниями питаются многие рыбы. Их количество очень велико во всех пресноводных водоемах. Дафнии питаются бактериями, водорослями и другими мелкими организмами.

У циклопа голова сливается с первым грудным сегментом, образуя головогрудь. Основным органом передвижения служат мощные антеннулы (первая пара усиков). Эти мелкие рачки также являются хорошим кормом для рыб, но они могут быть промежуточными хозяевами многих паразитов, в частности широкого лентеца (ленточного червя) - паразита рыб.

К высшим ракообразным относится хорошо известный речной рак. Он встречается главным образом в реках. У рака тело разделено на головогрудь и брюшко. На голове располагаются две пары усиков и три пары челюстей. На груди имеются три пары ногочелюстей и пять ходильных ног, причем у первой пары ходильных ног есть мощные клешни. Жабры у рака расположены под боковыми краями головогрудного щита.

У крабов хорошо заметны пять пар ног, отходящих от мощного панциря головогруди. Перевернув краба нижней стороной кверху, можно заметить поджатое под головогрудь укороченное плоское брюшко. Многие крабы имеют промысловое значение.

В отличие от крабов у омаров и лангустов длинное, хорошо развитое брюшко. Эти ракообразные обитают в морях и океанах и также имеют промысловое значение.

У рака-отшельника мясистое брюшко покрыто лишь тонкой мягкой пленкой. Поэтому он прячет его в пустые раковины морских моллюсков, отчего тело приобретает форму закрученной полости раковины. Когда рак после линьки вырастает, он меняет раковину на более просторную.

Практически все ракообразные съедобны и имеют почти одинаковый вкус. Но наиболее ценными считаются крупные представители десятиногих раков: омары, лангусты, крабы, креветки, раки.

2. Паукообразные. Паукообразных известно около 60 тыс. видов (рис. 81). Обладая всеми признаками членистоногих, эти животные характеризуются наличием четырех пар ног, отходящих от головогруди, и двух пар челюстей. Вторая пара челюстей несет членистые щупальца. В связи с наземным образом жизни жабры заменились легкими, а у некоторых - трахеями.

Все паукообразные пауки, клещи, скорпионы - хищники, с наружным пищеварением, некоторые стали паразитами.

Тело паука разделено на головогрудь и нечленистое шарообразное брюшко. Верхние челюсти имеют острые изогнутые концы, где открываются протоки ядовитых желез. На конце брюшка имеются паутинные бородавки, к которым открываются протоки паутинных желез. Они вырабатывают густую жидкость, которая при выходе из тела застывает в тонкую, прозрачную нить - паутину.

Рис. 81. Паукообразные: 1 - паук-крестовик; 2 - тарантул; 3 - каракурт; 4 - таежный клещ; 5 - чесоточный зудень; 6 - скорпион

Паутина является ловчей сетью и служит для захвата добычи. Паук по паутине приближается к запутавшейся жертве и верхними челюстями прокалывает ее, впрыскивая яд и пищеварительные соки. Яд убивает жертву, а пищеварительные ферменты начинают переваривать жертву. Через некоторое время паук засасывает переваренную пищу. Такой тип пищеварения называется наружным.

Наиболее известны паук-крестовик с крестообразным светлым пятном на спине, домовой паук, паук-серебрянка, обитающий в воде. Паук-серебрянка из паутины строит «колокол», который заполняется воздухом, необходимым животному для дыхания под водой. Многие пауки плетут из паутины кокон, куда откладывают яйца.

Пауки - очень полезные животные, уничтожающие много вредных насекомых. Яд большинства пауков не опасен для человека.

В южных районах, на Украине и Кавказе, водится крупный паук тарантул. Он живет в норке, которую вырывает в земле, а вход в нее оплетает паутиной. Укус его очень болезнен. В пустынях и степях на юге обитает маленький черный паук каракурт (в переводе с тюркского означает «черная смерть»). Укус этого паука крайне опасен. Яд каракурта вызывает боль, судороги, рвоту, а иногда и смерть. Укус каракурта для верблюдов и лошадей смертелен, а вот овцы спокойно едят его вместе с травой.

Клещи. Эта группа в основном представлена паразитами животных, растений, человека и даже грибов. Головогрудь и брюшко клещей сливаются в единое мешковидное тело, а ногочелюсти преобразуются в колюще-сосущий хоботок.

Клещи - широко распространенные животные. Хорошо известен собачий клещ, паразитирующий на животных и человеке. Это наиболее крупный из наших клещей длиной около 2 мм. Ротовой аппарат собачьего клеща имеет вид хоботка. Верхние челюсти похожи на две пилки с заостренными концами, которыми клещ разрезает кожу, погружая в надрез сосущий хоботок. Зубья пилок так зажимают кожу, что оторвать клеща невозможно.

Немалый вред причиняют мучные (амбарные), сырные, зерновые и луковичные клещи. Чесоточный клещ (до 0,3 мм) прогрызает под кожей человека многочисленные ходы, вызывая острый зуд (чесотку). Заболевание заразно - передается при рукопожатии.

Таежный клещ переносит тяжелое вирусное заболевание - энцефалит. При укусе вирус попадает в кровь, достигает головного мозга, вызывая его воспаление, в тяжелых случаях может наступить смерть.

Клещи являются переносчиками и таких опасных заболеваний, как сыпной и возвратный тиф, туляремия и др.

Скорпионы - это древнейшие паукообразные, на первый взгляд больше похожие на ракообразных. Они являются потомками древней группы ракоскорпионов, вымерших около 190 млн лет назад. У них членистое брюшко, тело покрыто толстым хитиновым покровом, а на головогруди имеются клешни, очень похожие на клешни рака. Но при внимательном рассмотрении можно заметить, что от головогруди отходят четыре пары ног, а клешни - это видоизмененная вторая пара челюстей. На заднем брюшке имеется пара ядовитых желез с жалом. Скорпион, хватая добычу клешнями, перегибает свое брюшко через голову и жалит жертву. Скорпионы ядовиты, особую опасность для человека представляют тропические виды. Укусы скорпионов, которые обитают у нас в Поволжье и на Кавказе, болезненны, но не смертельны.

3. Насекомые. Это самая многочисленная группа не только среди беспозвоночных, но и среди позвоночных животных. Полагают, что их количество колеблется примерно от 1,5 до 2 млн, каждый год описывают десятки новых видов.

Насекомые освоили все среды жизни: воздух, воду, сушу, почву. Эволюция их шла по пути приспособления к наземному существованию. Небольшая часть перешла вторично к жизни в воде, преимущественно в прибрежной части.

Строение тела. При всем разнообразии внешнего вида строение насекомых единообразно, что дало возможность объединить их в один класс. Второе название класса, шестиногие, отражает их характерную особенность - наличие трех пар членистых конечностей.

Насекомым свойственны общие для типа членистоногих черты: членистое тело покрыто хитиновым покровом, имеются членистые конечности. Тело разделено на три отдела: голову, грудь и брюшко, три пары ног отходят от трех сегментов груди. У большинства взрослых особей есть крылья. Голова не сегментирована, грудь состоит из трех сегментов, брюшко - из 7-8. На голове имеется одна пара усиков (антенн) и три пары ногочелюстей, образующих различные типы ротового аппарата. Ротовой аппарат имеет четыре основных плана строения: грызущий (жующий), лижущий, сосущий и колющий. Он состоит из одной пары нижних и верхних челюстей, нижней и верхней губ.

Грызущий ротовой аппарат - это наиболее примитивный орган. Такие органы были у древних насекомых. В настоящее время он характерен для личинок почти всех отрядов, а также для тараканов, некоторых жуков, кузнечиков.

Лижущие, или лакающие, органы имеют шмели, пчелы, осы, питающиеся жидкой пищей - нектаром цветков.

Сосущие органы характерны для бабочек.

Колюще-сосущий ротовой аппарат имеют комары, клопы, тли.

В связи с различным образом жизни конечности насекомых видоизменяются в бегательные (таракан), роющие (медведка), плавательные (жук-плавунец), прыгательные (кузнечик).

На двух последних члениках груди располагаются крылья. У одних насекомых две пары крыльев (бабочки, стрекозы), у других - одна пара преобразуется в жесткие надкрылья (жуки) или образует жужжальца (мухи). У паразитических и полупаразитических насекомых крылья отсутствуют. Крылья являются выростами хитинового покрова.

Нервная система насекомых развита хорошо. Высокой организации достигли органы чувств: осязания, обоняния, вкуса, зрения, слуха. Особенно хорошо развиты сложные фасеточные глаза (до 28 тыс. фасеток в каждом). Насекомые видят зелено-желтые, синие и ультрафиолетовые лучи. Многие из них хорошо слышат, в том числе и ультразвук.

Дыхательная система насекомых представлена трахеями. Трахейные стволы, многократно разветвляясь в теле насекомого, открываются отверстиями-дыхальцами по бокам заднегрудого и брюшных сегментов.

Органом выделения, кроме специальных трубочек-выростов кишечника, является и жировое тело, где откладываются продукты обмена веществ.

Развитие насекомых. Все насекомые - раздельнополые животные. После внутреннего оплодотворения самка откладывает несколько десятков яиц. Места отложения яиц самые разнообразные: листья растений, почва, водная поверхность, нечистоты, мясо и т. д. Самка всегда откладывает яйца вблизи той пищи, которой будет питаться личинка. Из яйца через некоторое время вылупляется личинка, которая активно питается и растет. В зависимости от вида личинки и ее развития во взрослое насекомое может иметь полное и неполное превращение.

При полном превращении - метаморфозе развитие идет в четыре стадии: яйцо, личинка, куколка, взрослое насекомое (имаго).

Личинка совершенно непохожа на взрослую форму (рис. 82, Б), а больше напоминает кольчатого червя. Ее тип питания и местообитание могут совершенно не совпадать с таковым у взрослого насекомого. Личинки имеют грызущий ротовой аппарат, активно питаются и растут, несколько раз линяя. Когда личинка достигает предельной величины, она замирает, покрывается новой хитиновой оболочкой или паутинным коконом и превращается в куколку. На этой стадии насекомые не питаются (иногда целую зиму). Из куколки через некоторое время появляется взрослая форма, имаго, со всеми признаками, характерными для взрослого насекомого (крылья, конечности, ротовой аппарат).

Рис. 82. Насекомые: с неполным превращением (А): 1 - развитие кузнечика;

2 - саранча; 3 - медведка; 4 - клоп-солдатик; с полным превращением (Б): 5 - развитие бабочки; 6 - жук-плавунец; 7 - овод; 8 - пчела; 9 - стрекоза

Развитие с полным превращением характерно для эволюционно более молодых отрядов. Для эволюционно более древних насекомых характерно неполное превращение.

При неполном превращении развитие идет в три стадии: яйцо, личинка, имаго.

Стадия куколки отсутствует. Личинка по форме тела напоминает взрослое насекомое, отличаясь лишь величиной и отсутствием крыльев (рис. 82, А). В процессе роста личинка несколько раз линяет, прежде чем достигнет размера взрослой особи. У насекомых с неполным превращением зимуют обычно яйца.

Класс насекомых весьма разнообразен. Он насчитывает более 30 отрядов, отличающихся друг от друга главным образом строением крыльев, ротового аппарата и развитием.

Наиболее широко распространенные низшие насекомые с неполным превращением - это тараканы, стрекозы, прямокрылые (кузнечики, саранча, сверчки), полужесткокрылые (клопы).

К высшим насекомым с полным превращением относятся жесткокрылые (бабочки), перепончатокрылые (шмели, осы, пчелы, муравьи, наездники), двукрылые (мухи, слепни, комары).

Заселив разнообразные биоценозы, насекомые расположились в них по вертикали и горизонтали. Они обитают на всех континентах и во всех природных зонах от Арктики до Антарктиды. Насекомые тропических стран более разнообразны и крупнее по размеру, чем насекомые умеренных и северных широт. Приспосабливаясь к различным условиям, они приобрели разный внешний вид. Это касается размеров тела, окраски, строения конечностей и ротового аппарата.

Большинство насекомых имеет небольшие размеры (до 1-3 см). Это позволяет им обитать в местах, недоступных другим животным. Благодаря различным приспособлениям они успешно выживают в борьбе за существование. Их окраска может быть покровительственной, маскирующей под цвет окружающей среды (кузнечики), предупреждающей, при наличии ядовитых желез или неприятного запаха и вкуса (осы, божьи коровки), отпугивающей («глазчатые» пятна на крыльях бабочек). Для незащищенных особей характерна мимикрия - подражание защищенным особям (осовидные мухи). Насекомые могут иметь химическое «оружие» защиты, как у жуков-бомбардиров, способных выстреливать концом брюшка с образованием дымного облачка. Муравьи выделяют большое количество муравьиной кислоты, обладающей обжигающим действием.

Для насекомых характерны сезонная и суточная активность, миграции в пространстве. Так, например, бабочки могут быть дневными и ночными. Саранча способна передвигаться на огромные расстояния. Кроме того, существуют общественные насекомые: пчелы, муравьи, термиты, образующие большие семьи - колонии, в которых обязанности четко распределены, а особи дифференцированы: матка (крупная самка), трутни (самцы), рабочие особи, или солдаты.

Поведение насекомых складывается из непосредственных реакций на факторы внешней среды, а также обусловлено инстинктами - наследственной безусловно-рефлекторной деятельностью. Инстинкты отличаются большой сложностью и обеспечивают целесообразность поведения насекомого. Например, пчела, исполняя определенный «танец» (полет), показывает дорогу к цветкам с нектаром. Муравьи к вечеру закрывают ходы в муравейник, изгоняют чужих особей. Некоторые муравьи выращивают в муравейниках мицелий грибов, культивируют тлей, «доят» их, заставляя выделять особые сахаристые вещества.

Многие насекомые приносят вред, уничтожая культурные растения, являясь вредителями сельского хозяйства. Например, саранча, уничтожающая в период массового размножения огромные площади с посевами. Некоторые насекомые перешли к паразитическому образу жизни - являются паразитами животных и человека. Это кровососущие насекомые: вши, постельный клоп, пухоеды, грызущие волосы и перья млекопитающих и птиц. Часто паразитирующие насекомые являются переносчиками опасных заболеваний у человека и животных. Однако многие из них приносят большую пользу, уничтожая вредителей растений, способствуя их опылению. Так, например, наездники откладывают яйца в личинки или имаго других насекомых, тем самым истребляя многих вредителей сельского хозяйства.