Через что дышат черви
Дождевой червь
| Царство | Животные |
| Подцарство | Многоклеточные |
| Тип | Кольчатые черви |
| Класс | Малощетинковые |
Кольчатые черви обладают самой высокой организацией по сравнению с другими типами червей; у них впервые появляются вторичная полость тела, кровеносная система, более высоко организована нервная система. У кольчатых червей внутри первичной полости образовалась другая, вторичная полость с собственными эластичными стенками из клеток мезодермы. Её можно сравнить с подушками безопасности, по паре в каждом членике тела. Они «раздулись», заполнили пространство между органами и поддерживают их. Теперь каждый сегмент получил свою собственную опору из мешков вторичной полости, наполненных жидкостью, а первичная полость эту функцию утратила.
Обитают в почве, пресной и морской воде.
Внешнее строение
Дождевой червь имеет почти круглое в поперечном разрезе тело длиной до 30 см; насчитывают 100-180 сегментов, или члеников. В передней трети тела находится утолщение — поясок (его клетки функционируют в период полового размножения и откладки яиц). По бокам каждого сегмента развиты по две пары коротких упругих щетинок, которые помогают животному при передвижении в почве. Тело имеет красновато-коричневую окраску, светлее на плоской брюшной и темнее на выпуклой спинной стороне.
Внутреннее строение
Характерной особенностью внутреннего строения является то, что у дождевых червей развиты настоящие ткани. Снаружи тело покрыто слоем эктодермы, клетки которой образуют покровную ткань. Кожный эпителий богат слизистыми железистыми клетками.
Мышцы
Под клетками кожного эпителия находится хорошо развитая мускулатура, состоящая из слоя кольцевых и находящегося под ним более мощного слоя продольных мышц. Мощные продольные и кольцевые мышцы меняют форму каждого членика отдельно.
Дождевой червь попеременно то сжимает и удлиняет их, то расширяет и укорачивает. Волнообразные сокращения тела позволяют не только ползти по норке, но и раздвигать почву, расширяя ход.
Пищеварительная система
Пищеварительная система начинается на переднем конце тела ротовым отверстием, из него пища поступает последовательно в глотку, пищевод (у дождевых червей в него впадают три пары известковых желёз, поступающая из них в пищевод известь служит для нейтрализации кислот гниющих листьев, которыми питаются животные). Затем пища переходит в расширенный зоб и небольшой мускульный желудок (мышцы в его стенках способствуют перетиранию пищи).
От желудка почти до заднего конца тела тянется средняя кишка, в которой под действием ферментов пища переваривается и всасывается. Непереваренные остатки поступают в короткую заднюю кишку и выбрасываются наружу через заднепроходное отверстие. Дождевые черви питаются полусгнившими остатками растений, которые они глотают вместе с землёй. При прохождении по кишечнику почва хорошо перемешивается с органическими веществами. Экскременты дождевых червей содержат в пять раз больше азота, в семь раз больше фосфора и в одиннадцать раз больше калия, чем обычная почва.
Кровеносная система
Кровеносная система замкнутая, состоит из кровеносных сосудов. Вдоль всего тела над кишечником тянется спинной сосуд, а под ним — брюшной.
В каждом сегменте их объединяет кольцевой сосуд. В передних сегментах некоторые кольцевые сосуды утолщены, их стенки сокращаются и ритмически пульсируют, благодаря этому кровь перегоняется из спинного сосуда в брюшной.
Красный цвет крови обусловлен наличием в плазме гемоглобина. Он играет ту же роль что и у человека — питательные вещества растворёнными в крови разносятся по всему телу.
Дыхание
Для большинства кольчатых червей, в том числе и дождевых, характерно кожное дыхание, практически весь газообмен обеспечивается поверхностью тела, поэтому черви очень чувствительны к влажной почве и не встречаются в сухих песчаных почвах, где их кожа скоро подсыхает, а после дождей, когда в почве много воды, выползают на поверхность.
Нервная система
В переднем членике червя находится окологлоточное кольцо — самое крупное скопление нервных клеток. С него начинается брюшная нервная цепочка с узлами нервных клеток в каждом членике.
Такая нервная система узловатого типа образовалась при слиянии нервных тяжей правой и левой стороны тела. Она обеспечивает самостоятельность члеников и слаженную работу всех органов.
Органы выделения
Органы выделения имеют вид тоненьких петлеобразно изогнутых трубочек, которые одним концом открываются в полость тела, а другим наружу. Новые, более простые воронкообразные органы выделения — метанефридии выводят вредные вещества во внешнюю среду по мере их накопления.
Размножение и развитие
Размножение происходит только половым путём. Дождевые черви — гермафродиты. Половая система их расположена в нескольких сегментах передней части. Семенники лежат впереди яичников. При спаривании сперматозоиды каждого из двух червей переносятся в семяприёмники (особые полости) другого. Оплодотворение червей перекрёстное.
Во время копуляции (спаривание) и откладки яиц клетки пояска на 32-37 — сегменте выделяют слизь, служащую для образования яйцевого кокона, и белковую жидкость для питания развивающегося зародыша. Выделения пояска образуют своеобразную слизистую муфту (1).
Червь выползает из неё задним концом вперёд, откладывая в слизь яйца. Края муфты слипаются и образуется кокон, который остаётся в земляной норке (2). Эмбриональное развитие яиц происходит в коконе, из него выходят молодые черви (3).
Органы чувств
Органы чувств развиты очень слабо. У дождевого червя нет настоящих органов зрения, их роль выполняют отдельные светочувствительные клетки, находящиеся в кожном покрове. Там же помещаются рецепторы осязания, вкуса, обоняния. Дождевые черви способны к регенерации (легко восстанавливает заднюю часть).
Зародышевые листки
Зародышевые листки основа всех органов. У кольчатых червей эктодерма (наружный слой клеток), энтодерма (внутренний слой клеток) и мезодерма (промежуточный слой клеток) появляются в начале развития как три зародышевых листка. Они дают начало всем основным системам органов, включая вторичную полость и кровеносную систему.
Органы дыхания разных групп высших многоклеточных могут быть построены с участием всех трёх зародышевых листков.
Эти же системы органов сохраняются в дальнейшем у всех высших животных, причём они формируются из тех же трёх зародышевых листков. Так высшие животные в своём развитии повторяют эволюционное развитие предков.
Через что дышат черви
Дождевой червь относится к группе кольчатых червей. У него нет никаких особых органов, предназначенных специально для газообмена, и газообмен происходит путем диффузии через всю поверхность тела. Специализированные органы им в сущности и не нужны, так как благодаря цилиндрической форме тела отношение площади поверхности к объему у них велико, а при своей относительно малой активности они расходуют не так много кислорода.
Однако у кольчатых червей имеется кровеносная система (в отличие от некоторых более простых животных и одноклеточных организмов), а в их крови растворен дыхательный пигмент гемоглобин. Сокращения крупных кровеносных сосудов прогоняют кровь вместе с растворенными в ней газами по всему телу; это же способствует и поддержанию крутых диффузионных градиентов.
Тонкая кожа дождевого червя (кутикула) постоянно увлажняется секретом находящихся в эпителии желез. В эпителии непосредственно под кутикулой расположены капилляры. Расстояние между кровеносными сосудами и поверхностью тела невелико и это обеспечивает быструю диффузию кислорода в кровь. Дождевые черви практически ничем не защищены от высыхания и поэтому стараются держаться только во влажной среде.
А. Система трахей у саранчи. Б. Строение трахеи насекомого.
У насекомых газообмен осуществляется через систему трубочек, так называемых трахей. Такая система позволяет кислороду поступать из воздуха прямо к тканям и необходимость в его транспортировке кровью отпадает. Это гораздо более быстрый способ, нежели диффузия растворенного кислорода сквозь ткани; такой газообмен создает условия для высокой интенсивности метаболизма.
Дыхальца — парные отверстия, имеющиеся на втором и третьем грудном и на первых восьми брюшных сегментах тела насекомого, ведут в воздушные полости. От этих полостей отходят разветвленные трубочки — трахеи. Каждая трахея выстлана эпителием, секретирующим тонкий слой хитинового материала. Обычно этот жесткий слой еще более укреплен спиральными и кольцевыми утолщениями, благодаря которым воздухоносные пути остаются открытыми, даже если в просвете трахей давление оказывается отрицательным (сравните с хрящевыми кольцами в трахее и бронхах человека). В каждом сегменте тела трахеи разветвляются на многочисленные более мелкие трубочки, называемые трахеолами; трахеолы тоже ветвятся, пронизывая ткани насекомого, и в наиболее активных тканях, например в летательных мышцах, оканчиваются слепо внутри отдельных клеток. Степень ветвления трахеол может меняться в зависимости от метаболических нужд тканей.
В трахеолах хитиновая выстилка отсутствует. В состоянии покоя они наполнены водянистой жидкостью; в это время кислород диффундирует по ним к тканям (а С02 — в обратном направлении) со скоростью, вполне достаточной для удовлетворения потребностей насекомого. В активном состоянии усиление метаболической активности мышц ведет к накоплению определенных метаболитов, в частности молочной кислоты, и в тканях соответственно повышается осмотическое давление. Когда это происходит, жидкость из трахеол под действием осмотических сил частично всасывается в ткани, и в трахеолы поступает больше воздуха, а значит, и больше кислорода, причем этот кислород подается непосредственно к тканям как раз тогда, когда они в нем нуждаются.
Условия, создающиеся в тканях насекомого в покое и в активном состоянии (работа трахеол).
Общий поток воздуха, проходящий через тело насекомого, регулируется механизмом, закрывающим дыхальца. Отверстие каждого дыхальца снабжено системой клапанов, управляемых очень мелкими мышцами. Края этого отверстия покрыты волосками, которые препятствуют попаданию в дыхальца чужеродных частиц и предотвращают излишнюю потерю влаги. Величина отверстия регулируется в зависимости от количества С02 в теле насекомого.
Усиленная активность ведет к усиленному образованию СО2. Хеморецепторы улавливают это и дыхальца открываются. Тот же стимул может вызывать и вентиляционные движения тела, особенно у крупных насекомых, таких как саранча. Дорсовентральные мышцы, сокращаясь, делают тело насекомого более плоским, вследствие чего объем трахейной системы уменьшается и воздух выталкивается из нее наружу («выдох»). Всасывание воздуха («вдох») происходит пассивно, когда сегменты тела благодаря своей эластичности принимают исходную форму.
Судя по некоторым данным, грудные и брюшные дыхальца открываются и закрываются попеременно, и это в сочетании с вентиляционными движениями тела создает однонаправленный поток воздуха, который входит в тело насекомого через грудной отдел и выходит через брюшной.
Трахейная система, безусловно, весьма эффективна в смысле газообмена, однако следует учитывать, что газообмен определяется у большинства насекомых исключительно диффузией кислорода через ткани насекомого. Диффузия же, как известно, эффективна только на малых расстояниях, и это накладывает жесткие ограничения на размеры, которых могут достигать насекомые. Эти малые расстояния, на которых диффузия достаточно эффективна, не превышают 1 см; поэтому, хотя и встречаются насекомые длиной до 30 см, их тело не должно при этом иметь в толщину более 2 см.
Рыбы чуют, как дышат черви
Рис. 1. Сомики Plotosus japonicas. Как показало недавнее исследование, рецепторы на их усиках могут регистрировать микроизменения кислотности среды. Фото с сайта endlessblue.jp
Американо-японская группа ученых доказала существование особых сенсорных рецепторов у рыб. Эксперименты проводились на морских сомиках, которые, как выяснилось, могут реагировать даже на незначительные снижения pH среды. Чувствительность рецепторов настолько высока, что они регистрируют изменения, которые вызываются дыханием мелких беспозвоночных. Это означает, что сомики ощущают, как дышит их добыча.
Как рыбы, обитающие в темноте, у дна, находят себе пищу? Особенно если речь идет о бентофагах, выкапывающих свою малоподвижную добычу из слоя донного ила. Принято считать, что они ориентируются по запаху и вкусу. Запах привлекает рыбу издалека, а в непосредственной близости от кусочка пищи в действие вступают вкусовые сенсоры, которые выводят рыбу точно к цели. Именно так ищут, например, свою добычу глубоководные макрурусы, которые из-за отсутствия светящихся органов не могут полагаться на зрение (об этом можно прочитать в статье D. M. Bailey et al. 2007. A taste of the deep-sea: The roles of gustatory and tactile searching behaviour in the grenadier fish Coryphaenoides armatus). У рыб органы вкуса с вкусовыми рецепторами сосредоточены на специальных усиках на рыле, хотя вкусовые почки расположены вдоль всего тела рыбы. Как известно, вкусовые предпочтения и пищевое поведение у рыб строго наследуются; вероятно, у них нет и привыкания к ежедневной пище. Иными словами, рыба будет выбирать преимущественно то, что ей предписано видовым кодексом. И искать добычу будет так, как ей позволяют унаследованные пищевые рецепторы. Что это за рецепторы, помогающие обнаружить червяка, закопавшегося в грунт?
Ученые из Кагосимского (Япония) и Луизианского (США) университетов открыли новый вид рецепции у рыб, который, по-видимому, можно отнести к вкусовой рецепции. Он связан с регистрацией кислотности среды (водородного показателя, pH). Ученые выяснили, что при поиске добычи в темноте рыбы ориентируются именно на нее. Поразительна высочайшая чувствительность этих рецепторов: они реагируют даже на такие слабые изменения, которые вызываются дыханием животного, к примеру червя. Вспомним, что с точки зрения химии выдох, как бы он ни был оформлен, — это добавление в окружающую среду CO2. При этом образуется угольная кислота, которая немного понижает pH. Как показали измерения, амплитуда изменений pH в непосредственном окружении червя (в радиусе 5 мм от него) — 0,15–0,25, а на расстоянии 1 см от червя кислотность среды уже не меняется.
Чтобы доказать, что рецепторы реагируют именно на снижение pH, были проведены два эксперимента. В первом из них сомикам в аквариум положили трубку, в которую подавали по капле воду с пониженным pH (добавив в морскую воду чуточку соляной кислоты). В соседнем аквариуме сидели рыбки, которым в трубку подавалась вода с фоновым pH 8,3. И в том и в другом случае измеряли время, проведенное сомиками около трубок. Около трубки с пониженным pH рыбки проводили примерно в два раза больше времени (рис. 2). Сомиков явно интересовала загадочная трубка с подкисленной водой, рядом с ней они демонстрировали пищевое поведение, пытаясь добыть несуществующего червя, кусали трубку (опыт можно посмотреть на видео из дополнительных материалов к обсуждаемой статье).
Рис. 2. Время, проведенное сомиками рядом с трубкой, в которую подавалась по капле подкисленная до рН 7,9 вода (low pH). Результат сравнивается с контролем: в трубку по капле подается обычная морская вода с рН 8,3 (SW1 и SW2). График из обсуждаемой статьи
Во втором эксперименте с помощью подведенных электродов измеряли непосредственное возбуждение нейронов, иннервирующих усики. Обездвиженным сомикам на 2–3 секунды подавали к губам и усикам воду с пониженным pH (например, с 8,23 до 8,17) и затем регистрировали нейронный потенциал. Даже при минимальном падении pH в нейронах возникала высокоамплитудная активация, затухающая через короткое время после стимуляции (рис. 3). Оба эти эксперимента показывают, что у сомиков имеется инструмент для реагирования на простое снижение кислотности, им для этого не нужны какие-то специальные запаховые стимулы специфического строения.
Рис. 3. Возбуждение отдельных волокон тройничного нерва при стимуляции усиков и губ сомиков водой с пониженной кислотностью. Прямоугольник показывает момент стимуляции, когда к передней части головы обездвиженного сомика подавали воду с тем или иным рН, отличающимся от фонового 8,23; цифры слева показывают эти значения рН. Видно, что нейроны возбуждаются при понижении рН. График из обсуждаемой статьи
Это исследование помогает представить себе «мир сомиков» — мир, где пульсирующими точками отмечены вдохи и выдохи питательной мелочи, где медленно затухают дорожки, проложенные крупными быстрыми хищниками, где темная плотность четко обозначает проплывающего вдали соседа.
Источник: J. Caprio, M. Shimohara, T. Marui, S. Harada, S. Kiyohara. Marine teleost locates live prey through pH sensing // Science. 2014. V. 344. P. 1154–1156.
Класс нематоды
Аскарида
Тело аскариды не сегментировано, заострено с обоих концов, покрыто плотной блестящей кутикулой, которая выполняет функцию наружного скелета и служит защитой от механических воздействий, ядов и пищеварительных ферментов. Характерно наличие только одного слоя продольной мускулатуры.
Во время таких массовых миграций личинок возможно воспаление легких. Достигнув глотки, личинка вторично заглатывается человеком и только после этого, попадая в кишечник, превращается в половозрелую особь. Цикл замыкается.
Острица
В кишечнике человека взрослые особи размножаются половым путем. После размножения самец погибает, а самка опускается в прямую кишку. Ночью самка выползает из анального отверстия и распространяет яйца в перианальной области. Вскоре после такой вылазки погибает и самка.
Ришта
При соприкосновении с водой в водоеме пузырь разрывается и тысячи личинок ришты выходят в воду, заражая рачков циклопов. Цикл замыкается. Глядя на картинку ниже, попробуйте своими словами пересказать цикл ришты.
Трихинелла
Проглоченные с мясом личинки трихинеллы в кишечнике человека становятся половозрелыми. В результате полового размножения самки рождают личинок, которые пробуравливают стенку кишечника и попадают в кровь, распространяясь по всему организму. В органах и тканях формируются инкапсулированные личинки.
Чаще всего человек заражается трихинеллезом, употребив в пищу мясо свиньи с инкапсулированными личинками (в т.ч. в виде сала), которое не прошло санитарный контроль. Профилактика заключается в санитарно-просветительской работе среди населения, санитарный контроль сала и мяса свиньи, недопустимости употребления мяса, не прошедшего контроль.
Отдельно отмечу, что личинки трихинеллы крайне устойчивы и могут оставаться жизнеспособными даже при длительной варке мяса.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Тест ЕГЭ Биология 11 класс Бесплатно Царство животных. Беспозвоночные животные. Тип Круглые черви. Тип Кольчатые черви
Круглые черви
Круглые черви- животные, у которых, в отличие от примитивных плоских червей, есть первичная полость тела (псевдоцель). Она не имеет стенок, то есть не выстлана эпителием и обычно заполнена жидкостью, придающей телу круглого червя упругость.
Круглые черви встречаются повсеместно (в почве, пресных и морских водах), многие из них ведут паразитический образ жизни.
Строение круглых червей
Тело круглых червей не сегментировано и не разделено на членики, как у плоских червей.
В пищеварительной системе круглых червей различают:
Именно у круглых червей в процессе эволюции сформировалась сквозная пищеварительная система, то есть и ротовое и анальное отверстие, а не только ротовое отверстие как у плоских червей.
Тело нематод на поперечном разрезе круглое, что достигается благодаря внешней упругой кутикуле и заполнению первичной полости тела особой жидкостью, находящейся под давлением.
Под защитной кутикулой находится слой гиподермы и четыре тяжа продольных мышц, образующих вместе кожно-мускульный мешок.
Между кожно- мускульным мешком и внутренними органами расположена псевдоцель (первичная полость тела). У псевдоцели нет эпителия.
Нервная система представлена:
У круглых червей есть система выделения и половая система.
Выделение продуктов жизнедеятельности и газообмен у круглых червей может происходить через поверхность тела.
Большинство круглых червей — раздельнополые животные, у которых выражен половой диморфизм.
Самки обычно несколько крупнее самцов.
Но есть примеры видов, у которых вообще нет самок, и все особи делятся на гермафродитов и самцов. Кроме того, среди круглых червей есть и чисто гермафродитные виды.
Для большинства нематод характерно постоянство клеточного состава, т. е. все взрослые черви одного вида состоят из строго определенного количества клеток, которое даже можно подсчитать.
При этом рост животных осуществляется путем последовательных линек.
Регенерация для круглых червей не характерна.
Человеческая аскарида
Человеческая аскарида — опасный паразит, живущий в тонком кишечнике человека и свиней.
Взрослые черви аскариды живут в основном в кишечнике, где бескислородная среда. Они ведут малоподвижный образ жизни и не нуждаются в кислороде.
Для развития же личинок аскарид необходим кислород, поэтому они стремятся в те органы, которые его содержат (см. рисунок ниже «Жизненный цикл аскариды»).
При скоплении большого числа червей может развиваться непроходимость кишечника и другие неприятные симптомы:
Самки аскариды достигают длины 40 см, самцы почти вдвое короче, задний конец тела у них загнут.
Половые органы самок парные, у самцов — непарные.
Ежедневно самка может откладывать до 200 тысяч яиц.
Жизненный цикл круглых червей
Жизненный цикл круглых червей рассмотрим на примере жизненного цикла человеческой аскариды.
Жизненный цикл аскариды протекает без смены хозяина:
Аскариды не имеют органов прикрепления, поэтому они постоянно движутся в кишечнике навстречу пищевым массам.
Из-за того, что у аскарид имеются только продольные мышцы, они совершают исключительно змеевидные движения.
Находясь в анаэробной среде, аскариды отравляют организм человека продуктами своей жизнедеятельности.
Черви способны мигрировать по организму, например, проникая в легкие и вызывая серьезные нарушения дыхания.
Другие паразитические круглые черви
Кроме аскарид в кишечнике человека и позвоночных животных могут паразитировать тысячи видов круглых червей. Перечислим некоторые из них:
Личинки трихины в мышцах под микроскопом:
Кроме паразитических нематод существуют и свободноживущие круглые черви.
Они почти незаметны из-за своих малых размеров, но тем не менее им принадлежит одна из ведущих ролей в формировании биоценозов.
Например, в одном кубическом метре грунта может присутствовать до миллиона круглых червей.
Свободноживущие нематоды присутствуют не только в почве, но и в морях, а также пресных водоемах.