Тварини

Сніг є для нас звичним символом білизни, але завдяки мікроорганізмам він може стати не лише світосяйним, як ми щойно розповіли, а й кольоровим. Таке трапляється, наприклад, в Альпах, де в певній місцевості можна час від часу спостерігати червоний, зелений та синій сніг.

Війки інфузорії і скелетні елементи, що їх підтримують

Краса під мікроскопом

Деякі з найпростіших мають тонкий скелет або черепашку, що складається з кремнезему. Щоб побудувати його, тварини поглинають дрібні частинки піску.

Схована від неозброєного людського ока краса архітектурних витворів природи. Вапняні скелети, що тримають конструкцію тіла форамініфер – найпростіших, що за десятки й сотні мільйонів років утворили на морському дні поклади крейди

Ось такими різними можуть бути черепашки форамініфер

Форма цих істот складна й вигадлива, і під мікроскопом вони виглядають дуже живописно. До таких тварин належать, наприклад, променяки. Дно Індійського й Тихого океанів на значній глибині все вкрите особливим мулом, що утворився зі скелетиків цих тварин. Крихітні створіння стали свого часу джерелом натхнення для видатного натураліста і художника ХІХ ст. Ернеста Гекеля. Використовуючи свої знання зоолога, цей художник створив цікавий альбом малюнків, який назвав «Краса форм у природі». Значне місце в альбомі було відведено променеви-кам, які Гекелю здавалися особливо привабливими.

Хижі інфузорії

Інфузорії, які мешкають у піску

Глава 2. ЖИВІ ФІЛЬТРИ (ТИП ГУБКИ)

Чи помічали ви, діставши з річки стару гілку чи очеретину, що її вкриває шар якоїсь дивної губчастої речовини сіруватого або білуватого кольору. Більш за все вона нагадує мох, але слизька на дотик. Напевно помічали. Але чи знаєте ви, що насправді це зовсім не речовина, а жива істота, і навіть не рослина, а тварина, вірніше, колонія тварин. Ці незвичні на вигляд тварини мають назву губка.

З усіх сучасних багатоклітинних тварин губки найпростіші за будовою тіла. Виникли губки на нашій планеті дуже давно. їхні скам’янілі рештки знаходять у геологічних породах, що утворилися понад півмільярда років тому на дні давніх, нині зниклих, морів (у геологічному періоді, що зветься кембрій). Губки, разом з кишковопорожнинними, належать до підцарст-ва Двошарові тварини, тобто до таких, чиє тіло має лише два шари клітин: внутрішній і зовнішній. Між цими двома клітинними шарами є третій шар – з виділеної клітинами неклітинної речовини, що має наукову назву мезоглія. Неклітинний середній шар мезоглії створює основну масу тіла. В ній розташований скелет, побудований із голок та волоконець, які в різних губок бувають вапняні, кремінні (подібні за хімічним складом до кременю, або гірського кришталю), а частіше – це особлива органічна речовина, схожа на шовк. У товщі неклітинної речовини мезоглії знаходяться також окремі клітини – нервові й такі, що звуться амебоїдними (через схожість з амебами, про яких можна прочитати в розділі, присвяченому одноклітинним тваринам).

Личинка губки

Ось із таких «конструктивних елементів» побудувала губок Природа. Ці «конструктивні елементи», або, скажімо так: «комплектуючі деталі», можна вважати досить простими, примітивними. Звичайно, лише коли порівнювати з «деталями», що з них побудовані тіла інших тварин (деталі всіх створених людьми машин і механізмів значно простіші). Примітивність «конструктивних елементів» обмежує можливості всієї «конструкторської розробки». Губки не мають чогось подібного до м’язів для забезпечення руху. В них немає здатної керувати рухом нервової системи (лише окремі клітини). Тому губки – нерухомі тварини, прикріплені до одного місця (через це їх тривалий час вважали не тваринами, а чимось середнім між тваринами і рослинами). Звісно, така нерухомість повинна дуже обмежувати можливості цих істот, зокрема можливість добувати собі їжу. Але ця проблема долається за допомогою вельми дотепного «конструктивного рішення».

Будова тіла губок. Стрілками показано рух води

Тіло губки схоже за формою на келих. Один з найбільших за розмірами різновидів, що зустрічається в морях поблизу Антарктиди, навіть має поетичну назву – Келих Нептуна. Можна також сказати, що губка чимось нагадує старовинну гармату. Ця гармата до того ж стріляє водою через єдине велике «жерло», що зветься устям. Але, щоб гармата стріляла, її треба зарядити. «Гармата» тіла губок «заряджається» через численні невеликі пори. «Заряджається» водою, а також поживними частинками, які дають необхідну для «пострілу» енергію (гармата теж заряджається зернятками пороху, який дає енергію, необхідну для того, щоб із жерла вилітав снаряд, – як вода з устя губки). «Порохом» для губки є, як ми вже казали, поживні частинки – живі й мертві клітини водоростей, бактерій, малесенькі шматочки мертвих тіл інших істот, які мешкають у воді або якось потрапили у воду з суходолу – були змиті дощем, занесені вітром тощо. Нагадаємо, що губки – тварини, тож живитися можуть тільки готовими органічними речовинами. Щоб частинки цих готових органічних речовин потрапили до тіла губки, слід підтримувати постійний струмінь води через пори. Постійність цього струменя забезпечують численні клітини із джгутиками. Вони здебільшого становлять внутрішній шар тіла губки. Клітини із джгутиками підбирають їжу (готові органічні речовини), що її приносить вода. Такий спосіб живлення чимось нагадує відкидання локшини через друшляк, але має і наукову назву – фільтрація.

Губка Келих Нептуна

Невеличка морська губка Суберітес домункула здатна протягом години пропустити через себе і очистити 240 л води. Це у 40 тис. разів перевищує об’єм її власного тіла.

Струмінь води потрібен також для того, щоб винести з тіла губки частки перетравленої їжі. (Коли й далі порівнювати тіло губки з гарматою, можна порівняти частинки перетравленої їжі з пороховою кіптявою. Тут, мабуть, доречно зауважити, що як старовинні, так і сучасні гармати треба після стрільби ретельно чистити від порохової кіптяви.) У найпростіших і найдавніших губок є, на зразок старовинних гармат, лише одна велика порожнина тіла. «Більш сучасні моделі» мають складну систему порожнин, пов’язаних з головною – найбільшою. Втім, правомірніше, мабуть, буде порівняти губку не з гарматою, а з пічною трубою, з якої струмінь гарячого повітря виносить дрібні шматочки кіптяви, що ми їх називаємо димом. Адже сила водного струменя, який виходить з устя, зовсім невелика, але рух води відбувається постійно, що й забезпечує життєдіяльність тварини.

Кисню губкам потрібно зовсім небагато, бо вони не рухаються. Вистачає того, що розчинений у воді, – через пори він потрапляє в тіло губки. Тому ніяких спеціальних пристроїв для подачі кисню, тобто органів дихання, губкам не потрібно. Великий конструктор Природа зайвого не робить. Тож якогось спеціального органу дихання губки не мають. Взагалі в губок тільки два шари клітин: 1) зовні – пласкі покривні клітини, 2) усередині – клітини із джгутиками. (Ми про них уже розповідали – вони забезпечують струмінь води через пори, потрібний для фільтрації часток їжі, вони ж і перетравлюють ці частки; такий спосіб перетравлювання називається внутрішньоклітинним. Це найпростіший спосіб травлення їжі. Ним користуються також і представники типу Найпростіші.) Два шари клітин різними тканинами вважати ще не можна, бо різниця між клітинами зовнішнього і внутрішнього шарів не завжди суворо дотримується.

Але й відносно прості конструкції за певних умов успішно виконують свої функції. Губки, які існують на нашій планеті вже понад півмільярда років, це підтверджують. Вони посідають своє скромне, але досить помітне місце на Землі. Яскраві приклади цього ми наведемо далі. А поки що поговоримо ще про одну проблему, притаманну живій природі, але водночас і техніці.

Будь-яка машина, будь-який пристрій, навіть найпростіші з них, з часом псуються й руйнуються, їх ремонтують, а потім, зрештою, замінюють на нові. Сучасні технічні пристрої не здатні створювати подібних до себе. (Одна з причин – вони для цього занадто прості, простіші навіть за представників типу Найпростіші.) Машини, які були б здатні породжувати такі самі машини, існують тільки у творах пись-менників-фантастів (які почасти малюють з цього приводу картини просто жахливі). У «живих машин» для цього є системи розмноження. У губок одним із способів самовідтворення є регенерація, тобто відновлення усього тіла з найменшої його частки. Якась здатність до регенерації є у всіх тварин, навіть у найскладніших. Є вона і в нас – людей. У здорової людини затягуються рани, відростають волосся й нігті, регенерує навіть такий важливий орган, як печінка. А чи можливо, щоб із шматочка тіла виросла людина? Сучасна наука не заперечує такої можливості. Зветься це кло-нуванням. Здійснено вже клонування вівці – славнозвістної Доллі (вона виросла навіть не із шматочка, а з окремої клітини). Технічна можливість клонування людини досі сумнівна, хоч і є окремі повідомлення про його здійснення. Постає до того ж питання про заборону законом клонування людини.

Регенерація губок чимось схожа на клонування. Але, на відміну від нього, не потребує спеціальних умов і складного устаткування. Можна протерти тіло губки через дуже рідке ситечко. І з шматочків, що пройшли через сито, у звичайній морській воді з’являються з часом нові губки. Отак просто! Мають губки й інші способи самовідтворення. Найскладніший – статеве розмноження, що передбачає злиття двох статевих клітин – чоловічої і жіночої. Ці клітини народжуються в мезоглії. Який спосіб самовідтворення кращий – простий чи складний?

Конструктивні елементи, з яких побудовані скелети губок

Зарості губок, розмаїття їхніх форм

Все залежить від того, чи бажано вносити нові риси у конструкторську схему. Якщо треба це зробити, то виникає потреба у способі добування нової інформації. Нову ж інформацію несуть статеві клітини, і називається вона генетичною. Це дуже важливо для вищих тварин, тіло яких протягом багатьох поколінь ускладнювалося. Отже, вищі тварини розмножуються статевим шляхом, частіше за все одержуючи різну генетичну інформацію від чоловічих статевих клітин батька та жіночих статевих клітин матері. Іноді жіночі й чоловічі статеві клітини належать одному організму (явище гермафродізму).

Життя губок досить просте, так само як і будова їхнього тіла, і відтворюються вони переважно простими способами, зокрема регенерацією. Тепер ми підійшли ще до одного важливого питання, що пов’язане з перевагами простоти й складності. Це питання, як і інші, нам зручно розглянути, порівнюючи тварин з машинами і механізмами.

Більшість механізмів постійно вдосконалюється. їхня конструкторська схема змінюється. Прості і не дуже досконалі машини перетворюються на вельми складні, з новими, до того не баченими можливостями. Подібне відбувається з «живими машинами», щоправда, не так швидко, як з витворами техніки, – конструктор Природа працює без відпочинку мільйони і мільярди років, весь час удосконалюючи свої витвори. Але не всі і не завжди. Іноді і досить проста конструкція (наприклад ручна пилка чи сокира) є досконалою. Досконалою, звичайно, для певних умов і потреб. Так сталося і з губками. Для своїх умов існування вони цілком досконалі. юж природа за півмільярда років і не докладала зусиль, аби перетворити губки на щось складніше. Вони не стали предками якихось більш складних «живих конструкцій». Проте й у цих простих витворах природи багато цікавого. Наведемо вже обіцяні читачу приклади.

Губки можуть бути природною заміною поролону, чи, точніше кажучи, поролон є синтетичною заміною губок. Адже губок використовували ще давні греки. Вони робили з них м’які підкладки під панцир. Ще в 60-і роки 95 відсотків американських автомобілістів мили свої автомобілі природними губками.

Підводні ліси і їхні мешканці

Губки – невеликі за розміром водяні тварини: найбільші – півтора метра, найменші – кілька міліметрів. Мешкають здебільшого в морях, але зустрічаються і в прісній воді (наприклад наші бодяги). Живуть поодинці або ж утворюють колонії – великі скупчення, такий собі су-перорганізм, побудований з багатьох окремих організмів. Колонії утворюють, зокрема, щойно згадані бодяги. Ці колонії мають вигляд білуватих наростів – суцільних або гілчастих, які можна спостерігати на підводних каменях, прісноводних рослинах, корчах, палях. У морях та океанах можна зустріти губки з більш вражаючою зовнішністю. Деякі з них сягають зросту дорослої людини. Багатьом губкам притаманне яскраве забарвлення. Зустрічаються губки золотисто-жовтого, блакитного та жовтогарячого кольору. Вони утворюють на морському дні мальовничі хащі. Весь час відфільтровуючи воду від органічних залишків, губки роблять її більш прозорою, але водночас поширюють навколо себе різкий, досить неприємний запах. До того ж іноді вони бувають отруйними. Тому великі морські тварини не їдять губок і уникають запливати в їхні зарості. Натомість більш дрібні і слабкі водяні істоти часто нехтують цією невеликою незручністю і залюбки мешкають у яскравих підводних лісах, знаходячи тут безпеку від хижаків. Деякі рибки навіть відкладають ікру в середину келиха. Неперетравлені рештки «обіду» губок можуть правити за їжу для їхніх сусідів. Відомі випадки, коли маленькі рачки, що потрапили до келиха ще личинками, підростаючи, вже не могли звідти вибратися. Вони залишалися в полоні все життя, але натомість отримували цілковиту безпеку і задовільне харчування.

Розмноження губки брунькуванням

Руйнівники скель

Існують такі губки, які здатні істотно змінювати довколишній краєвид. Прикріпляючись до вапнякових скель, вони виділяють особливу речовину, що роз’їдає камінь. Через деякий час губка опиняється в заглибленні, існування в якому значно безпечніше. Але процес руйнування вапняку на цьому не припиняється. Губки, ці нерухомі і нібито слабкі істоти, здатні висвердлювати у твердих скелях справжні тунелі, що можуть поєднуватися між собою і утворювати складні лабіринти. З часом скеля, на якій мешкають тварини, просто розсипається на уламки, а лінія берега значно змінюється.

Глава 3. ТВАРИНИ, ЩО СХОЖІ НА КВІТИ (ТИП КИШКОВОПОРОЖНИННІ)

«З синьо-зеленої глибини раптом почали випливати кущі, гриби, дерева, вигадливі мережива, неясні, оповиті ніжно-зеленим туманом. Трохи далі чітко вирізнялися, наче вирізьблені, білі мов молоко і бірюзові кам’яні кущі. їхні білі, блакитні, синьо-фіолетові гілки сплітались у казкові візерунки, яскраво освітлені сонячними променями. На зміну кущам приходило най-тонкіше плетіння кольору вершків, серед якого траплялися тонкі яскраво-червоні та пурпурові кущики.

Це не рослина, а тварина – представник кишковопорожнинних, що отримав назву «морське перо»

Забувши про все, люди вдивлялись у прозору воду, а там, з плином корабля, підводні сади розгорталися в розкішному розмаїтті кольорів і барв, у невичерпному багатстві відтінків, які залежали від глибини води. То вони ледь вгадувались у напівтемряві прозорими блакитними, червоними і смарагдовими тінями, то виступали зовсім близько до поверхні, набираючи дивовижно яскравого та чистого забарвлення». Такий опис підводного життя є в романі відомого письменника-фантас-та Івана Єфремова. Роман має назву «На краю Ойкумени», і в першій його частині, яку ми щойно цитували, йдеться про подорож давньоєгипетських мандрівників далеко на південь уздовж Африканського континенту. Описане письменником явище можна і нині спостерігати в Червоному морі і в деяких інших морях нашої планети. Але герої Єфремова, мабуть, дуже б здивувалися, коли б дізналися, що бачені ними чарівні підводні сади утворені не рослинами, а тваринами. Мине кілька тисячоліть, і вчені ретельно вивчать цих тварин, давши їм аж ніяк не поетичну назву – Кишковопорожнинні.

Приклади променевої симетрії у витворах природи – зверху донизу: медуза, губка у поперечному розрізі, поліп

Кишковопорожнинні, як і губки, належать до двошарових тварин. Мешкають вони теж у воді – морській і прісній. Розміри їхні невеличкі – подібні до розмірів губок. Як і губки, кишковопорожнинні бувають одиночні або ж утворюють колонії, су-перорганізм. Найбільш відомий зразок життєдіяльності такого суперорганізму – коралові рифи.

Різні поліпи

Кишковопорожнинним притаманний такий самий тип симетрії, як і губкам, – радіальний. Тобто в поперечному розрізі тіло кишковопорожнинних схоже або на коло, як у губок, або на багатопроменеву зірку.

Створюючи кишковопорожнинних, природа дещо ускладнила «конструктивну схему». Тіло кишковопорожнинних, як і в губок, схоже на келих. Але є два «варіанти виконання».

Перший – поліпи. Вони прикріплені до дна чи до якоїсь іншої поверхні (наприклад до скелетів померлих уже поліпів, як то буває на коралових рифах).

Другий – медузи. Це варіант, пристосований до руху. Проте не до активного руху, а до пасивного дрейфу – за плином води, іноді за вітром, як у фізалії, що дістала в моряків специфічну назву «португальський військовий кораблик» (ви бачите, що порівняння з галузі військової техніки не нам першим спало на думку, треба ще зауважити, що цей кораблик не один організм, а колонія; про її будову, вельми схожу з конструктивною схемою справжнього вітрильника, ми згодом ще поговоримо).

Медуза

Форма келиха в поліпів подібна до форми келиха у губок. У медуз це скоріше не келих, а глибока сковорода з кришкою, яка має отвори. Будову тіла губок ми порівнювали зі старовинною гарматою. Навіть для них це порівняння дуже приблизне – принципова схема гармати досить примітивна. Для кишковопорожнинних пасує порівняння з пристроями більш складними. Можливо, навіть з такими, які існують поки що лише в уяві пись-менників-фантастів та ще в задумках ін-женерів-конструкто-рів, які у творах цих письменників часто знаходять цікаві для себе ідеї. Як можуть виглядати такі пристрої? Згадаємо про радіальну симетрію тіла кишковопорожнинних. Найпростіше сказати, що радіальна симетрія – це коли з усіх боків усе однакове. Така будова має сенс, коли з будь-якого боку можна одержати необхідну їжу (як ті губки, котрі смокчуть собі воду, що їх оточує, фільтруючи з неї поживні частинки). Кишковопорожнинні не фільтрують воду, вони активно вихоплюють з неї здобич, здебільшого здобич живу. Здобич ця часто буває близькою за розмірами до самого «мисливця». Зауважимо, що «мисливець» не має можливості шукати здобич. Він ніби сидить у засідці (поліп) або ж пливе без весел за течією на човні (медуза) й чатує на здобич, яка може з’явитися з будь-якого боку.

Колонія поліпів

Загальна площа всіх коралових споруд у Світовому океані перевищує 27 млн кв. км. Площа ж коралових островів, разом з рифами, які виступають з води під час відпливу, становить 8 млн кв. км, що трохи перевищує площу Австралії.

Тож з будь-якого боку повинна бути напоготові мисливська зброя. За зброю для полювання кишковопорожнинним правлять щупальця, які оточують їхнє тіло з усіх боків. Щупальця мають жалкі клітини. Ці жалкі клітини з силою викидають отруйні нитки, що паралізують здобич. Тобто кишковопорожнинні ( їх іноді називають ще жалкими) є досить активними хижаками. Активними – всупереч обмеженим можливостям для пересування поліпів, та й медуз також (якщо вести мову про пересування в певному напрямку для досягнення мети). Про додаткові можливості деяких кишковопорожнинних активно рухатися, таких як актинія або щойно згаданий «португальський військовий кораблик», ми розповімо згодом.

Жалкі клітини кишковопорожнинних: зліва – у стані «напоготові», справа – приведена до дії

Проте слід зауважити, що ці тварини більше схожі на стаціонарні, прив’язані до певного місця або дрейфуючі за вітрами і течіями технічні пристрої.

Так крокує гідра – поліп з наших прісних водойомів

Спадає на думку порівняння з космічними станціями, що «пливуть» у космосі разом з великими і малими планетами, на зразок медуз в океані, або, як поліпи, мають своє стаціонарне постійне місце на поверхні Місяця, Марса, Венери. Ці космічні станції збирають наукову інформацію і передають її вченим за допомогою антен. Кишковопорожнинні за допомогою, зокрема, «антен»-щупаль-ців теж збирають інформацію, щоправда, не наукову, а потрібну для полювання на здобич (на зразок озброєних всіма досягненнями техніки майбутнього космічних піратів з фантастичних відеосеріалів).

Отже, порівняно з типом Губки тип Кишковопорожнинні є вже дещо складнішою «конструктивною розробкою».

Вона має більші можливості, що забезпечується якістю «конструктивних матеріалів і комплектуючих деталей». Як і в губок, тіло кишковопорожнинних побудоване з двох шарів клітин і неклітинного шару мезоглії між ними. Але до цієї «конструкції» внесені суттєві зміни. «Матеріали й комплектуючі деталі», які використані для створення типу Кишковопорожнинні, найкраще показати на прикладі гідри – невеличкої (розміром менше одного сантиметра) тварини, що мешкає в наших прісних водах.

Схема життєвого циклу кишковопорожнинних: 1 – поліпи з бруньками, 2 – медуза, 3 – яйце, 4 – личинка

У зовнішньому шарі тіла гідри переважають шкірно-м’язові клітини. За рахунок цього можливий її активний рух.

Брунькування прісноводного поліпа (гідри)

Рухом керують нервові клітини, що пов’язані між собою і утворюють нервову систему. Нервова система здійснює збирання та обробку інформації, потрібної для полювання й самозбереження. У внутрішньому шарі є залозисті клітини. Вони виділяють у порожнину тіла гідри травний сік. За допомогою цього соку в порожнині відбувається травлення, що є новим «конструктивним рішенням». Але зберігається і внутрішньоклітинний спосіб перетравлення їжі. Для цього є травні клітини, які захоплюють шматочки здобичі й перетравлюють їх у себе всередині. Це старе «конструктивне рішення». Воно було ще в найпростіших – перших тварин, сконструйованих природою. Цей Великий конструктор, створюючи для царства Тварин подальшу свою розробку – тип Губки, не мудрував, а використав систему травлення, відпрацьовану на найпростіших. А ось уже для типу Кишковопорожнинні природа розробила новий спосіб травлення, який відбувається в порожнині тіла. Та водночас зберегла і старий, внутрішньоклітинний – для надійності. Подібні приклади відомі і людям-конструкторам. Ось один із таких прикладів: перший пароплав з’явився на початку XIX ст., але моряки після того ще десь років сто з гаком зберігали вітрила навіть на суднах з паровими двигунами.

Нові «конструктивні рішення» мають значення й для способів самовідтворення кишковопорожнинних. Велику роль у цьому відіграють два «варіанти виконання»: стаціонарний – поліпи і дрейфуючий – медузи.

Безстатеві способи розмноження зручні, коли треба лише зберегти стару генетичну інформацію, що дозволяє відтворювати відпрацьовані, надійні «конструкції». Схеми, що дозволяють тільки зберігати інформацію, доречно використовувати, коли немає умов для її обміну. Таке відбувається при використанні стаціонарного «варіанта виконання» кишковопорожнинних – поліпів, бо поліпи розмножуються безстатево. Але ж обмін інформацією теж потрібен – для вдосконалення «конструкції». Для цього є рухливий, дрейфуючий «варіант виконання» – медузи. Дрейфуючи, вони розносять свою генетичну інформацію на велику відстань. Щоб став можливим обмін цією інформацією, медузи розмножуються статевим способом. При використанні цього способу новий організм має генетичну інформацію від матері і батька ( існують також гермафродити – тварини, що мають і чоловічі й жіночі статеві органи, але й у цьому випадку обмін генетичної інформації зазвичай відбувається між різними живими організмами, один з яких виконує функцію батька, а другий – матері). Для кишковопорожнинних є типовим цикл, якому притаманне чергування життєвих форм поліпів і медуз: нерухомі поліпи безстатевим способом породжують медуз, які здатні до статевого процесу і дрейфу на досить великих просторах.