Н. Ю. Беспалова
Животные

Полная версия

Раздел 1
Разнообразие животного мира

Глава 1
Древнейшие жители Земли (подцарство простейшие)

При слове «животное» большинство из нас представляет себе что-то четвероногое и покрытое шерстью или хотя бы чешуей. Но такое, хоть и очень распространенное, представление неверно, о чем мы уже упоминали. Животный мир очень разнообразен. Четвероногие и вообще позвоночные существа – лишь небольшая его часть. Знакомство с животным миром нашей планеты мы начнем с тех, кого ученые называют Простейшими.

В 1953 г. французский геолог Ж. Мерсье обнаружил в Сирии остатки одноклеточных организмов, диаметр которых составлял 16 см.

Представители подцарства Простейшие – это животные, тело которых состоит из одной клетки, поэтому простейших еще называют одноклеточными. По этому очень важному признаку они и выделены из других животных, объединяемых в подцарство Многоклеточные. Конечно, клетка имеет небольшие размеры. Поэтому простейшие животные очень малы – они микроскопические (т. е. так малы, что увидеть их можно только в микроскоп). Чаще всего их размеры колеблются в пределах от 0,05 до 0,15 мм. Но встречаются среди них «карлики» размером в несколько микрон (тысячных долей миллиметра, миллионных – метра) и «великаны», которые достигают размера 10 и даже 60 мм.

Следует сказать, что изучение строения даже этих великанов среди простейших невозможно без микроскопа. Однако без микроскопа невозможно тщательное изучение и строения тела таких настоящих великанов, как слоны или динозавры. Это понятно, ведь тело всех животных состоит из клеток. Если быть точным – всех, за исключением простейших. Потому что их тело и является одной-единственной клеткой. В теле таких сложно устроенных животных, как, например, рыбы, птицы, звери, насекомые, есть органы – сердце, легкие, желудок и т. д. Материалом для этих органов служат ткани, состоящие из клеток определенного типа (например, мышечных или нервных). Понятно, что тело, в составе которого есть только одна клетка, тканей иметь не может, поэтому не может быть и настоящих органов. Органами простейшим служат так называемые органеллы. В клетках всех животных присутствуют следующие органеллы: ядро, ядрышко, рибосомы, митохондрии, лизосомы, комплекс Гольджи и эндоплазматическая сеть, клеточная оболочка.

Ядро. В ядре на хромосомах записана генетическая информация о строении и работе тела животного. Это что-то вроде чертежа, «технической документации», по которой строят и ремонтируют машины и механизмы. В отличие от машин и механизмов, созданных людьми, животные «ремонтируют» себя сами и сами же создают новые «живые механизмы» – своих потомков.

Ядрышко. Это более плотный участок ядра, имеющий отношение к копированию «технической документации» хромосом.

Рибосомами называют устройства, отвечающие за чтение «технической документации», которая записана на хромосомах, для «ремонта» или создания новой клетки.

Митохондрии – это органеллы, которые производят необходимую клетке энергию. Их роль подобна роли электрических генераторов, электростанций в технических системах.

Лизосомы – это пузырьки, которые переваривают пищу, что-то вроде желудка более сложно устроенных животных – этакая камера сгорания.

Комплекс Гольджи и эндоплазматическая сеть играют роль транспортных коммуникаций. У сложных многоклеточных животных эту функцию выполняет кровеносная система, ее аналогом в технике могут быть транспортные системы.

Клеточная оболочка поддерживает форму клетки и обеспечивает обмен веществ с окружающей средой. По своей функции клеточная оболочка несколько напоминает кожу высших животных.

Инфузория туфелька – большой весельный корабль в «пространстве» капли воды из лужи

Простейшие также имеют органеллы, присущие тем или иным их группам. По мнению некоторых ученых, подцарство Простейшие включает в себя всего один тип с таким же названием. Сейчас более распространенной является точка зрения, согласно которой в подцарстве Простейшие следует выделять следующие три типа: Саркожгутиковые, Инфузории и Споровики. Иногда эти три типа считают подразделениями типа Простейшие.

Инфузории, которые питаются, отфильтровывая из воды мелкие частицы пищи

Характерной чертой споровиков является существенное упрощение строения тела, связанное с паразитическим образом жизни в организме другого живого существа (которое называется хозяин). Паразитируя на хозяине, споровики не нуждаются в специальных органеллах пищеварения или движения. Вместо этого они образуют в своем жизненном цикле особые, предназначенные для размножения формы – споры. Это клетки, несущие наследственную информацию и покрытые очень плотной оболочкой. Один из видов споровиков (малярийный плазмодий) является возбудителем малярии.

Инфузории – самые сложные из простейших. Они имеют специальные органеллы пищеварения и выделения – вакуоли (пузырьки в теле, которые переваривают добычу, собирают и выводят отходы жизнедеятельности). Есть у них также специальные органеллы движения – реснички (инфузория несколько напоминает старинный многовесельный корабль). На поверхности тела расположены даже специальные органеллы нападения и защиты – трихоцисты, которые «стреляют» ядовитыми нитями (на древних галерах и триремах тоже были стрелки). Среди инфузорий есть как свободноживущие, так и паразитические виды.

Некоторые простейшие, объединившись в группы по 10–20 существ, способны нападать на многоклеточных животных, например на мелких рачков.

Саркожгутиковые также бывают свободноживущими и паразитами. У них есть специальные органеллы движения – жгутики и ложноножки, а также специальные органеллы пищеварения и выделения – вакуоли. Некоторые представители этой группы, например эвглена зеленая, имеют хлоропласты – органеллы фотосинтеза – черта, объединяющая их с растениями. К саркожгутиковым принадлежит такой представитель мира простейших, как амеба.

Амебы

Это животное все время находится в движении и не имеет постоянной формы. Со всех сторон ее окружают отростки, так называемые ложноножки. Основная масса тела постепенно перетекает в какую-нибудь из ложноножек. Таким образом амеба движется – медленно, но верно. Натолкнувшись на еду (меньший по сравнению с ней микроорганизм или кусочки погибших существ), она обтекает ее со всех сторон и, захватив, переваривает в вакуоле.

Огненное море и цветной снег

Часто одноклеточные организмы вызывают у нас довольно мрачные ассоциации. Мы хорошо знаем, что некоторые из них являются причиной тяжелых заболеваний, которые могут привести к смерти животных и человека. Недаром именно одноклеточных, а не хищных волков или ядовитых змей называют самыми опасными для людей животными.

Ночесветка – живой фонарик. Море светится ночью, когда эти простейшие размножаются в больших количествах

Но простейшие не только причиняют неприятности, они также причастны к такому восхитительному явлению природы, как ночное свечение моря. Это феерическое зрелище можно наблюдать и на ближайшем к нам Черном море, но в более теплых южных морях свечение воды значительно ярче. Волны, выплескиваясь на берег, вдруг вспыхивают ярким звездным светом, корабли и рыбы оставляют за собой в воде сияющий след.

Реснички инфузории и скелетные элементы, которые их поддерживают

Дело в том, что в морской воде живет множество микроскопических существ, в клетках которых есть особое маслянистое вещество, имеющее свойство светиться при определенных условиях. Иногда морской водой с микроорганизмами насыщается прибрежный песок, тогда человек, идущий ночью по пляжу, оставляет за собой огненные следы. Свечение воды, распространенное преимущественно в теплых морях, не является исключительно южным явлением. Морякам случалось наблюдать на побережье острова Шпицберген светящийся снег.

Снег является для нас привычным символом белизны, но благодаря микроорганизмам он может стать не только светящимся, как мы только что сказали, но и цветным. Такое случается, например, в Альпах, где в определенной местности можно время от времени наблюдать красный, зеленый и синий снег.

Красота под микроскопом

Некоторые из простейших имеют тонкий скелет или раковину, состоящую из кремнезема. Чтобы построить ее, животные поглощают мелкие частицы песка. Форма этих существ сложна и причудлива, и под микроскопом они выглядят очень живописно.

Скрытая от невооруженного человеческого глаза красота архитектурных творений природы. Известковые скелеты, поддерживающие конструкцию тела фораминифер – простейших, которые за десятки и сотни миллионов лет образовали на морском дне залежи мела

Вот такими разными могут быть раковины фораминифер

 

Хищные инфузории

Инфузории, обитающие в песке

К таким животным относятся, например, лучевики. Дно Индийского и Тихого океанов на значительной глубине сплошь покрыто особым илом, образовавшимся из скелетиков этих животных. Крошечные существа стали в свое время источником вдохновения для выдающегося натуралиста и художника XIX в. Эрнеста Геккеля. Используя свои знания зоолога, этот художник создал интересный альбом рисунков, который назвал «Красота форм в природе». Значительное место в альбоме было отведено лучевикам, которые казались Геккелю особо привлекательными.

Глава 2
Живые фильтры (тип губки)

Замечали ли вы, достав из реки старую ветку или камышинку, что она бывает покрыта слоем какого-то странного губчатого вещества серого или беловатого цвета. Больше всего оно напоминает мох, но на ощупь слизкое. Наверное, замечали. Но знаете ли вы, что на самом деле это вовсе не вещество, а живое существо, и даже не растение, а животное, вернее, колония животных. Эти необычного вида животные называются губки.

Личинка губки

Из всех современных многоклеточных животных по строению тела губки проще всех. Возникли губки на нашей планете очень давно. Их окаменелые останки находят в геологических породах, образовавшихся более полумиллиарда лет назад на дне древних, ныне исчезнувших морей (в геологический период, который называется кембрий). Губки, вместе с кишечнополостными, относятся к двухслойным животным, то есть их тело имеет только два слоя клеток: внутренний и внешний. Между этими двумя слоями клеток есть третий слой – из выделенного клетками неклеточного вещества. Он имеет научное название мезоглея. Неклеточный средний слой мезоглеи создает основную массу тела губок. В ней расположен скелет, состоящий из игл и волокон, которые у разных губок бывают известковыми, кремневыми (близкие по химическому составу к кремню или горному хрусталю), а чаще – это особое органическое вещество, похожее на шелк. В толще неклеточного вещества мезоглеи находятся также отдельные клетки – нервные и клетки, называемые амебоидными (из-за сходства с амебами, о которых можно прочитать в разделе, посвященном одноклеточным животным).

Строение тела губок. Стрелками показано движение воды

Вот из таких «конструктивных элементов» построила губки Природа. Эти «конструктивные элементы», или, скажем так, «комплектующие детали», можно считать достаточно простыми, примитивными. Конечно, только если сравнивать с «деталями», из которых построены тела других животных (детали всех созданных людьми машин и механизмов значительно проще). Примитивность «конструктивных элементов» ограничивает возможности всей «конструктивной разработки». Губки не имеют чего-то подобного мышцам для обеспечения движения. У них нет нервной системы, способной управлять движениями (только отдельные клетки). Поэтому губки – неподвижные животные, прикрепленные к одному месту (из-за чего их долгое время считали не животными, а чем-то средним между животными и растениями). Конечно, такая неподвижность должна очень ограничивать возможности этих существ, прежде всего, возможность добывать себе пищу. Но эта проблема преодолевается с помощью весьма остроумного «конструктивного решения».

Тело губки похоже по форме на бокал. Одна из крупнейших по размерам разновидностей губок, встречающаяся в морях Антарктиды, даже имеет поэтическое название – Бокал Нептуна. Можно также сказать, что губка чем-то напоминает старинную пушку. Эта пушка вдобавок стреляет водой через единственное большое «дуло», которое называется устьем. Но, чтобы пушка стреляла, ее необходимо зарядить. «Пушка» тела губок через многочисленные небольшие поры «заряжается» водой, а также частичками пищи, которые дают необходимую для «выстрела» энергию (пушка тоже заряжается зернышками пороха, который дает энергию, необходимую для того, чтобы из ствола вылетал снаряд, – как вода из устья губки). «Порохом» для губки являются, как мы уже говорили, частички пищи – живые и мертвые клетки водорослей, бактерий, маленькие кусочки отмерших тел других существ, которые живут в воде или каким-то образом попали в воду с суши – были смыты дождем, занесены ветром и т. п. Напомним, что губки – животные, поэтому питаться могут только готовыми органическими веществами. Чтобы частицы этих готовых органических веществ попали в тело губки, следует поддерживать постоянный ток воды через поры. Постоянство этой струи обеспечивают многочисленные клетки со жгутиками. Они в основном составляют внутренний слой тела губки. Клетки со жгутиками собирают пищу (готовые органические вещества), которую приносит вода. Такой способ питания чем-то напоминает отбрасывание лапши через дуршлаг, но имеет и научное название – фильтрация. Струя воды нужна также для того, чтобы унести из тела губки остатки переваренной пищи. (Если продолжить сравнение тела губки с пушкой, можно сравнить частички переваренной пищи с пороховой копотью. Здесь, пожалуй, уместно заметить, что как старинные, так и современные пушки после стрельбы нужно тщательно чистить от пороховой копоти.) У самых простых и древних губок есть, как у старинных пушек, только одна большая полость тела. «Более современные модели» имеют сложную систему полостей, связанных с главной – самой крупной. Впрочем, правомернее, пожалуй, будет сравнить губку не с пушкой, а с печной трубой, из которой струя горячего воздуха выносит мелкие частицы копоти (мы называем их дымом). Ведь сила водяной струи, выходящей из устья, совсем небольшая, но движение воды происходит постоянно, что и обеспечивает жизнедеятельность этих животных.

Губка Бокал Нептуна

Кислорода губкам нужно совсем немного, потому что они не двигаются. Хватает только кислорода, растворенного в воде, – через поры он попадает в тело губки. Поэтому никаких специальных устройств для подачи кислорода, то есть органов дыхания, губкам не нужно. Великий конструктор Природа лишнего не создает. Вообще у губок только два слоя клеток: 1) снаружи – плоские покровные клетки, 2) внутри – клетки со жгутиками. (Мы о них уже рассказывали – они обеспечивают ток воды через поры, необходимый для фильтрации частиц пищи, они же и переваривают эту пищу; такой способ переваривания называется внутриклеточным. Это самый простой способ пищеварения. Им пользуются и представители типа Простейшие.) Два слоя клеток различными тканями считать еще нельзя, ибо разница между клетками внешнего и внутреннего слоев не всегда строго соблюдается.

Маленькая морская губка Суберитес домункула способна в течение часа пропустить через себя и очистить 240 л воды. Это в 40 тыс. раз превышает объем ее собственного тела.

Но и относительно простые конструкции при определенных условиях успешно выполняют свои функции. И губки, которые существуют на нашей планете уже более полумиллиарда лет, это подтверждают. Они занимают свое скромное, но довольно заметное место на Земле. Яркие примеры этого мы приведем далее. А пока поговорим еще об одной проблеме, присущей одновременно и живой природе, и технике.

Любая машина, любое устройство, даже самое простое, со временем портятся и разрушаются, их ремонтируют, а затем, в конце концов, заменяют новыми. Современные технические устройства не способны создавать себе подобных. (Одна из причин – они для этого слишком простые, проще даже, чем представители подцарства Простейшие.) Машины, которые были бы способны порождать такие же машины, существуют только в произведениях писателей-фантастов (которые зачастую рисуют просто ужасные картины, основанные на этой идее). У «живых машин» для этого есть системы размножения. У губок одним из способов самовоспроизведения является регенерация, то есть восстановление всего тела из мельчайшей его части. Определенная способность к регенерации есть почти у всех животных, даже у самых сложных. Есть она и у нас – людей. У здорового человека затягиваются раны, отрастают волосы и ногти, регенерирует даже такой важный орган, как печень. А возможно ли, чтобы из кусочка тела вырос человек? Современная наука не отрицает такой возможности. Называется это клонированием. Осуществлено уже клонирование овцы – знаменитой Долли (она выросла даже не из кусочка тела, а из одной отдельной клетки). Техническая возможность клонирования человека до сих пор сомнительна, хотя и имеются отдельные сообщения о его осуществлении.

Конструктивные элементы, из которых построены скелеты губок

Возникает к тому же вопрос о законодательном запрете клонирования человека.

Регенерация губок чем-то похожа на клонирование. Но, в отличие от него, не требует специальных условий и сложного оборудования. Можно протереть тело губки через очень редкое сито. И из кусочков, прошедших через сито, в обычной морской воде появляются со временем новые губки. Так просто! Имеют губки и другие способы самовоспроизводства. Самый сложный из них – половое размножение, предусматривающий слияние двух половых клеток – мужской и женской. Эти клетки зарождаются в мезоглее. Какой способ самовоспроизводства лучше – простой или сложный? Все зависит от того, желательно ли вносить новые черты в конструктивную схему. Если нужно это сделать, то возникает необходимость в способе добывания новой информации. Новую же информацию несут половые клетки, и называется она генетической. Это очень важно для высших животных, тело которых в течение многих поколений усложнялось. Итак, высшие животные размножаются половым путем, чаще всего получая различную генетическую информацию от мужских половых клеток отца и женских половых клеток матери. Иногда один организм может производить и женские, и мужские половые клетки (явление гермафродитизма).

Заросли губок, разнообразие их форм

Жизнь губок довольно проста, так же, как и строение их тела, и воспроизводятся они преимущественно простыми способами, в частности регенерацией. Теперь мы подошли еще к одному важному вопросу, который связан с преимуществами простоты и сложности. Этот вопрос, как и другие, нам удобно рассмотреть, сравнивая животных с машинами и механизмами.

Губки могут быть естественной заменой поролона, или, точнее говоря, поролон является синтетической заменой губок. Ведь губок использовали еще древние греки. Они делали из них мягкие подкладки под доспехи. Еще в 60-е годы 95 процентов американских автомобилистов мыли свои автомобили природными губками.

Большинство механизмов постоянно совершенствуется. Их конструктивная схема меняется. Простые и не очень совершенные машины превращаются в весьма сложные, с новыми, ранее не предусмотренными возможностями. Подобное происходит и с «живыми машинами», правда, не так быстро, как с механизмами – конструктор Природа работает безустанно миллионы и миллиарды лет, постоянно совершенствуя свои творения. Но не все и не всегда.

Размножение губки почкованием

Иногда и достаточно простая конструкция (например, ручная пила или топор) является совершенной. Совершенной, конечно, для определенных условий и потребностей. Так случилось и с губками. Для своих условий существования они вполне совершенны. Поэтому природа за полмиллиарда лет и не прилагала усилий, чтобы превратить губок во что-то более сложное. Они не стали предками каких-то более сложных «живых конструкций». Однако и в этих простых произведениях природы много интересного. Приведем уже обещанные читателю примеры.

Подводные леса и их обитатели

Губки – небольшие по размеру водные животные: самые крупные – два метра, мельчайшие – несколько миллиметров. Обитают преимущественно в морях, но встречаются и в пресной воде (например, наши бодяги). Живут в одиночку или образуют колонии – большие скопления, некий суперорганизм, построенный из многих отдельных организмов. Колонии образуют, в частности, только что упомянутые бодяги. Эти колонии имеют вид беловатых наростов – сплошных или ветвистых, которые можно наблюдать на подводных камнях, пресноводных растениях, корягах, сваях. В морях и океанах можно встретить губок с более впечатляющим внешним видом. Некоторые из них достигают роста взрослого человека. Многим губкам присуща яркая окраска. Встречаются губки золотисто-желтого, голубого и оранжевого цветов. Они образуют на дне живописные заросли. Постоянно отфильтровывая воду от органических остатков, губки делают ее более прозрачной, но одновременно распространяют вокруг себя резкий, довольно неприятный запах. К тому же иногда они бывают ядовитыми. Поэтому большие морские животные не едят губок и избегают заплывать в их заросли. Зато более мелкие и слабые водные существа часто пренебрегают этим небольшим неудобством и охотно живут в ярких подводных лесах, находя здесь спасение от хищников. Некоторые рыбки даже откладывают икру внутрь бокала. Непереваренные остатки «обеда» губок могут служить пищей их соседям.

Известны случаи, когда маленькие рачки, попавшие в бокал еще личинками, подрастая, уже не могли оттуда выбраться. Они оказывались в плену на всю жизнь, но взамен получали полную безопасность и удовлетворительное питание.

Разрушители скал

Есть такие губки, которые способны существенно изменять окружающий пейзаж. Прикрепляясь к известняковым скалам, они выделяют особое вещество, разъедающее камень. Через некоторое время губка оказывается в углублении, существование в котором значительно безопаснее. Но процесс разрушения известняка на этом не прекращается. Губки, эти неподвижные и якобы слабые существа, способны высверливать в твердых скалах настоящие тоннели, которые могут соединяться между собой и образовывать сложные лабиринты. Со временем скала, на которой обитают животные, просто рассыпается на осколки, а линия берега существенно меняется.