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