Серия «Расширяем школьные знания»

Учёные веками бьются над решением загадок природы, ставя перед собой новые и новые интересные вопросы и с переменным успехом находя на них ответы. Но иногда вопрос, над которым бьются великие научные умы, кажется нам очень простым:

Где голова у морской звезды?

Кажется, что самым логичным ответом на этот вопрос должно быть одно просто слово: «Нигде». Ну нет же у морских звёзд головы, ведь правда? Это же всё происки мультипликаторов? Ведь руки-лучи у них совершенно одинаковые, да и двигаться морские звёзды могут в любую сторону.

Тем неожиданнее оказался вывод, к которому пришли генетики из Стэнфордского университета после проведённого исследования: «Голова у морских звёзд везде».

Это как вообще?

За развитие головы у животных отвечают определённые группы генов. Другие группы ответственны за развитие хвостового отдела, а третьи – за формирование самого туловища. Так вот, детально проанализировав молекулярный состав клеток морских звёзд учёные нашли «включенные» генные сигнатуры головы практически по всему телу животин – с большей концентрацией в средних частях каждого луча. Гены хвоста тоже нашлись – по периферии лучей.

А вот генов, работа которых у других животных приводит к образованию туловища, у морских звёзд не обнаружилось. Получается, морские звёзды – этакие бестелесные головохвосты. Интересно, что у предков морских звёзд тело всё-таки было, да вот только утратилось в процессе эволюции. Зато появилась лучевая симметрия.

Голова и хвост, рассеянные по всему телу, и удивительные радиальные системы органов позволяют морским звёздам проявлять немыслимые чудеса регенерации. Большинству из них для полного восстановления тела необходимо, чтобы нетронутым остался центр, но некоторым тропическим видам не нужно и этого: даже из фрагмента оторванного луча эти звёзды могут вырастить целую новую звезду – ничуть не хуже прежней.

Удивительны и другие аспекты физиологии морских звёзд. Вместо крови по их телу циркулирует обычная вода. Такая система органов называется амбулакральной и характерна для всех иглокожих.

Состоит эта система из кольца и пяти амбулакральных каналов, от которых отходят боковые ветви к амбулакральным ножкам на поверхности тела, с помощью которых звёзды и «ходят» по дну морскому. А движутся ножки за счёт изменения давления воды в каналах. С внешней средой же система сообщается через специальный орган – мадрепоровую пластинку. Эта же система заменяет звёздам и органы выделения, и органы дыхания. Универсальная штуковина, в общем.

Но самая песня – это, конечно, то, как морская звезда трапезничает. У животинки два желудка: один – пилорический – находится в глубине тела, и от него в каждый луч-руку тянется по 2 пищеварительных выроста. А второй – кардиальный – находится прямо над расположенным на нижней стороне тела ротовым отверстием, и этот желудок способен выворачиваться, обволакивая пищу.

Некоторые морские звёзды питаются планктоном, и тут всё понятно. Но многие из них лёгких путей не ищут и лопают рыбку, двустворчатых моллюсков и прочую довольно крупную, а главное, прочную живность. Вы хорошо понимаете, как непросто открыть сырую устрицу или мидию, особенно когда у тебя нет пальчиков и коготков, но у звезды своя техника.

Обнаружив моллюска, морская звезда обхватывает его раковину лучами, присасывается к ней амбулакральными ножками и за счёт мышечного усилия раздвигает створки. Нижний желудок выворачивается, проникая в раковину, обволакивает мягкие части моллюска и переваривает без заглатывания. А затем уже жидкий супчик втягивается в верхний желудок. Всё, звезда сыта.

Впрочем, некоторым чуть менее медлительным убегающим, вроде актиний, иногда удаётся очень эффектно скрыться от многорукого хищника.

Приглашаю вас также на свой канал Записки учителя биологии – там ещё больше интересного о живой природе.

Вопрос на засыпку: может ли рыба быть теплокровной?

Очень хочется сказать: «Ну конечно же, нет! Это же рыба, у неё же кровеносная система рыбья, а главное, никакой теплоизоляции тела – ну какая уж тут теплокровность?»

И тем не менее, такие рыбы существуют. Перед вами, друзья, краснопёрый опах, или солнечная рыба, и она теплокровна. Само собой, теплокровность её несколько иного порядка, чем наша с вами, однако эта адаптация чудо как хороша, и о ней ну очень хочется узнать побольше!

Обитает краснохвостое солнышко практически во всех тёплых морях и океанах, но самые крупные по численности популяции формирует на Гавайях и у побережья Западной Африки. Размеров краснопёрый опах достигает поистине впечатляющих – до 2 метров в длину и до 270 кг веса. Однако рыбина отнюдь не плещется в приповерхностных слоях воды, нагреваясь на солнышке – она выбрала для своего проживания глубины от 100 до 400 метров, где вода всегда холодна.

Однако, когда специалисты измерили температуру мышц этой обитательницы холодных глубин, то оказалось, что она держится на относительно постоянном уровне и в среднем всегда на 4°C выше, чем у окружающей воды.

Ихтиологи из американского Юго-Западного научного центра рыболовства изучили несколько десятков особей краснопёрого опаха весом от 39 до 50 кг. У только что вытащенных на палубу особей замеряли температуру в разных точках тела на глубине 4-5 см под кожей и составили что-то вроде температурной карты.

А потом они вживили одной из рыб термодатчик в мышцы и отпустили её поплавать на очень длинной леске, которая не мешала рыбе опуститься на естественную для себя глубину. Выяснилось, что даже на глубине, где температура воды составляла 9-10°C, температура рыбьего тела не опустилась ниже 13-14°C. 

Как же солнечной рыбе это удаётся?

В теле рыб тепло производится за счёт работы мышц, но это тепло полностью теряется в тот момент, когда кровь в жабрах обогащается кислородом и через тонкие стенки капилляров контактирует с холодной водой. В результате артериальная кровь, выходящая из жаберных лепестков, уже имеет примерно такую же температуру, как температура окружающей воды.

Краснопёрый опах дышит точно так же, как и остальные рыбы, но есть у него одна анатомическая хитринка, которая не даёт крови так стремительно охлаждаться во время газообмена. Его жаберные капилляры, несущие холодную артериальную кровь, очень тесно переплетаются с венозными капиллярами, по которым распространяется тёплая, идущая от мышц венозная кровь. В результате артериальная кровь на выходе из жаберных лепестков вновь подогревается, и температура внутренних органов поддерживается в среднем на 4°C выше, чем температура воды.

Но и это не всё. Сами жабры солнечной рыбы обёрнуты жировым слоем, который служит теплоизолятором. Теплоизолирующий слой жировой и соединительной ткани покрывает и мышцы, что также снижает потери тепла. Вот и выходит, что необычная теплокровность солнечной рыбы обеспечивается двумя взаимодополняющими способами.

Вроде бы всего несколько градусов… ну неужели, это может играть существенную роль? Ещё как может! Из-за этих «лишних» градусов сердце краснопёрого опаха работает намного эффективнее, а значит ко всем внутренним органам поступает больше кислорода, что повышает скорость реакции рыб, делает движения активнее, а работу мозга интенсивнее. А значит, солнечные рыбы могут оставаться быстрыми хищниками даже в холодной воде без необходимости подниматься вверх, чтобы погреться, что время от времени приходится делать даже акулам.

Приглашаю вас также на свой канал Записки учителя биологии – там ещё больше интересного о живой природе.

Покорить все среды обитания? Умеет, может, практикует. Вразвалочку пройтись по сухой земле? Запросто. Взмыть в воздух и пролететь несколько километров? Да без проблем. Но всё-таки вода – его стихия, его родина, его дом и его кормилица. Недаром же ноги-вёсла отращивал!

Ну конечно же, перед вами жук-плавунец – крупный, до 4 см, нарядный и очень-очень хищный. Встретить этого товарища можно в водоёмах и рядом с ними практически по всей Евразии и Северной Америке. Я уверена, что каждый из вас хоть раз с ним встречался – если не целиком, то, как минимум наблюдал торчащую из воды жучиную попу.

Ну и зачем жук выставляет наружу пятую точку? Чтобы ответить на этот вопрос, нужно для начала разобраться с тем, как плавунец добывает себе пропитание.

Охота – его главное пристрастие, он ей живёт. И, надо сказать, мероприятие это в исполнении плавунца довольно жестокое. Не то чтобы какие-то хищники жалели своих жертв или их щадили, но плавунец пошёл в этом вопросе ещё дальше. Большинство хищников умерщвляют пойманную добычу до того, как начнут её есть, но плавунца эти негласные правила не колышут. Он голоден!

Сцапав цепкими передними лапками жертву, он безо всякого сочувствия отрывает мощными челюстями кусок за куском от ещё живой трепыхающейся добычи. Охотятся плавунцы на водных беспозвоночных, мальков рыб, а самые крупные особи – даже на лягушек и тритонов, так что жестокая жучиная трапеза начинается и заканчивается под водой. Но как же дышать? А дышать как раз выставленной наружу попой!

Дыхательная система плавунцов, как и у других насекомых, представлена сильно разветвлённой системой трахей. На груди и брюшке у насекомых находятся дыхальца – отверстия, которыми трахеи открываются во внешнюю среду. В отличие от нашей, их кровеносная система не переносит кислород, так что функция его доставки к клеткам тела целиком и полностью принадлежит трахеям, которые ветвятся на тонкие трубочки-трахеолы и подходят ко всем органам насекомого напрямую.

Вот и получается, что когда большая часть жука-плавунца пребывает под водой, его попа активно насыщает организм кислородом, проветривая систему трахей через брюшные дыхальца. Но сразу возникает вопрос: а не приметит ли эту дрейфующую пятую точку какая-нибудь пролетающая мимо голодная птица и не съест ли его крупная рыба в тот момент, когда он так увлечён собственным обедом? Неужели жук такой дурачок, что так беззаботно подставляется?

Ничего подобного. Просто плавунец целиком и полностью полагается на свою защитную систему, ведь он оборудован химическим оружием. Если кто-то попытается закусить закусывающим, то из специальных желёз на его теле мгновенно выделится белёсая ядовитая жидкость, которая заставит хищника тут же выплюнуть эту гадость. Для нас с вами этот яд не опасен, однако голыми руками плавунцов трогать настоятельно не рекомендуется, ведь они могут укусить – и очень болезненно.

Так что, если встретите летом эту грозу водоёмов – любуйтесь со стороны!

Приглашаю вас также на свой канал Записки учителя биологии – там ещё больше интересного о живой природе.

Сегодня отдельно хочу поприветствовать дачников, ведь я несу вам сказ об одном из злейших врагов всех огородников – животинке исключительно занятной и исключительно же вредной. Перед вами, друзья, обыкновенная медведка.

Хоть горшком назови, только в огород пусти

Почему насекомое назвали медведкой легко догадаться, просто на неё посмотрев. Здоровенная, до 6 см в длину, бурая, лапищи огромные растопырены, да и переваливается на ходу довольно косолапо. Голосок у этого медведя, правда, тоненький, сверчковый, но звонкий до ужаса.

Однако в народе это насекомое часто называют волчком за острые когти на копательных лапках или даже полураком за крепкий хитиновый покров. Ну а каждый школьник, собирающийся сдавать ЕГЭ по биологии, давно и прочно усвоил, что схожесть медведки и крота – это пример конвергенции, процесса, при котором неродственные друг другу группы организмов, но населяющие одну среду обитанию, приобретают удивительно схожие черты.

Медведям нужна берлога!

Практически всю свою жизнь этот членистоногий медведе-крото-рако-волк проводит под землёй, обгрызая до полной непригодности корневые системы растений и поедая полезных дождевых червей.

На поверхность животинка выходит нечасто, однако же она вполне способна к полёту – впрочем, чтобы суметь взлететь, ей нужен достаточно тёплый воздух, иначе мышцы крыльев не смогут работать, поэтому летают медведки редко. Ещё реже – плавают, хотя способны и к этому. Многофункциональные машины по уничтожению вашего урожая, в общем. Почвы медведка любит увлажнённые и рыхлые, поэтому и предпочитает селиться в садах, огородах и на всяческих дачных угодьях.

Для пущего комфорта вредитель выстраивает себе настоящий подземный дворец, представляющий собой систему туннелей с множеством камер-расширений. Летом ходы обычно прокладываются довольно близко к поверхности почвы, но зимой «зверюга» закапывается сильно глубже. Негоже клешни морозить.

Маленькие детки – маленькие бедки, а большие детки – и большие бедки

Но когда наступает весна, приходит время размножаться, а значит нужно обязательно организовать несколько дополнительных спаленок-столовых. Самка заранее выкапывает специальные «детские» камеры в непосредственной близости от самых вкусных корневых систем несчастных растений, а после спаривания, которое тоже происходит под землёй, возвращается туда отложить яйца – не менее нескольких сотен в каждую камеру!

Вышедшие из яиц личинки сначала ещё слишком малы, чтобы трескать корни, и питаются перегноем, не нанося вреда посадкам, но к осени детки знатно выдуривают, и корни бедных растений исчезают в их пастях один за другим. Взрослеют личинки целый год, а на севере и вовсе – 2-2,5 года, перемещаясь по мере роста по тоннелям и занимая новые и новые камеры, которые подготовила для них заранее мама, а вскоре начинают и сами активно копать.

Ну и что нам с этим делать?

Народная хитрость неиссякаема, поэтому способов борьбы с медведками придумано великое множество. Думаю, каждый садовод, хоть раз сталкивавшийся с проблемой медведок, знает не менее десятка лайфхаков. Я же со своей стороны в эпилоге лишь попытаюсь объять необъятное и обрисовать общую картину.

Самая распространённая группа методов подразумевают механическую борьбу: глубокую перекопку участков, заливание водой нор, выкапывание камер с яйцами и так называемые навозные ловушки, действующие как приманки для медведок. Впрочем, эффективны и биологические методы борьбы: установка скворечников для птиц, лопающих медведок, а также укрытий из веток для привлечения на участок ежей и препараты на основе гибельных для медведок грибков. Ну а простыми и проверенными поколениями садоводов народными мудростями, я уверена, кто-нибудь обязательно поделится в комментариях!

Приглашаю вас также на свой канал Записки учителя биологии – там ещё больше интересного о живой природе.

Свиньи, конечно, животные всеядные, но не будет же этот хрюн есть кактус? Но он будет. И отлично справится с таким нетривиальным продуктом питания.

Ведь перед вами вовсе не кабанчик, а ошейниковый пекари. Эти забавные копытные внешне действительно напоминают свиней, но при этом существенно от них отличаются и являются всего лишь их дальними родственниками, отделившись от свиней около 50 миллионов лет назад. Ошейниковый пекари в своём семействе не одинок – их таких свиновидных несвиней целых 3 вида, расселившихся по обширным территориям Центральной и Южной Америк.

Вот так посмотришь – и всё вроде на месте: и плотное тело с большой клиновидной башкой, и копытца и пятачок. Так почему же пекари – не свинья?

Широк роток, да зубки остры

Ну во-первых, клыки. Вы только на них посмотрите.

Челюсти пекари невероятно мощны, а клыки трёхгранные и сильные, причём верхняя пара направлена вниз, как у хищников. Получается пекари могут охотиться на крупную добычу? Могли бы, но не хотят и балуют себя животной пищей лишь изредка, да и то только всякой мелочью, вроде лягушек, мелких пресмыкающихся да беззаботно оставленных на земле яиц птиц и рептилий.

Зато такие челюсти и клыки позволяют пекари с лёгкостью поедать жёсткую растительную пищу, вроде кореньев, орехов и да – кактусов, в изобилии растущих в некоторых зонах его обширного ареала.

Один в поле не воин

Да и в защитных целях мощные клыки поистине бесценны. Пекари – ребята некрупные, больше 50 см в холке не вырастают, а зачастую и едва до 30 см добираются, но компенсируют недостаток роста количеством. По одному пекари в принципе не ходят – минимум, впятером, а чаще и вовсе толпой особей так в 15. Вместе они делают вообще всё: кормятся, ходят на водопой и даже спят большой копытно-клыкастой кучей.

В общем, в любой непонятной ситуации пекари готовы встретить врага во всеоружии. А ситуаций таких на их землях пруд пруди, ведь ни один уважающий себя ягуар, койот или пума не откажется от удовольствия закусить пусть и не совсем свиным, но очень даже бекончиком.  Надобно противостоять!

Кручу, верчу, переварить хочу

Как пекари расправляются с жёсткими колючими кактусами мы разобрались, но откусить-то кактус мало, его нужно ещё и переварить, и этому способствует мощный трёхкамерный желудок, приспособленный к перетиранию грубой пищи. В переднем отделе желудка имеются два колбасовидных слепых мешка, предназначенных для предварительной обработки и ферментации пищи, вот и получается, что хотя пекари и не являются истинными жвачными, их желудок по функциональности занимает промежуточное положение между желудками свиней и жвачных животных.

Но мощный у пекари не только желудок – он и сам животинка удивительно крепкая. Не даром слово «пекари», заимствованное из языка бразильских индейцев тупи, переводится на русский как «зверь, проделывающий много дорог в лесу». Продираясь сквозь густые леса, псевдосвинки молотят на своём пути всё: корни, луковицы, орехи, грибы, фасоль, ягоды, листья и траву. А если не наелись, то вполне могут отправиться разорять сельскохозяйственные угодья.

Семейное счастье

Если рассматривать семейную группу как единое целое, то община у пекари довольно замкнутая. Стада являются постоянными, и вступление в семью особей из соседний групп – дело редкое и часто кровопролитное. Доминирующий самец, как правило, спаривается со всеми самками в стаде.

Остальные самцы не имеют права подходить к самкам, но и из семьи обычно не уходят, так что стада из «холостяков» не образуются – уж больно опасно в мире маленьких пекари уйти в никуда. Впрочем, бунтари изредка всё же находятся. Иногда это молодой член этого же семейства, вознамерившийся захватить власть, а иногда и Ромео из соседнего клана, осмелившийся на поход за невестой. Решают ситуацию на ножах, то есть на клыках, конечно же, а самки при этом молча покоряются своей судьбе.

Вот только всё вышеописанное не характерно для белобородых пекари. Там ситуация складывается полностью обратная: самочки выбирают себе супругов и тоже могут устроить нешуточную драку, ведь у пекари нет полового диморфизма – и самцы и самки одинаковы плотные и клыкастые. Но, как бы то ни было, из самок выходят замечательные заботливые мамаши. Роды – одна из немногих причин, по которым пекари ищут уединения.

Причина в том, что новорожденный малыш встанет на ноги только на следующий день и в течение первых суток уязвим для своего же семейства, члены которого могут по недоразумению раздавить его или даже сожрать, пока он не встал на копытца. Но через день мама и детёныши в количестве от 1 до 3 вернутся в семью, и, если повезёт, проживут долгую счастливую жизнь длиной в два десятилетия.

Приглашаю вас также на свой канал Записки учителя биологии – там ещё больше интересного о живой природе.

Перед вами очень красивый и, к сожалению, очень редкий жук, который в наше время оказался на грани полного исчезновения.

Это Nicrophorus americanus – американский жук-мертвоед. Постепенное исчезновение этих насекомых с лица земли началось ещё в 1920-х годах, но энтомологи заметили потери только в 1980-х. Обеспокоенные этой тенденцией, учёные начали широкомасштабные исследования, в результате которых выяснилось, что ранее процветавший в 35 штатах США и 3 провинциях Канады жук сегодня выживает только на небольших по площади пятнах, составляющих примерно 10% его исторической территории.

Что же случилось?

Проблема корнями растёт из особенностей размножения этих насекомых. Их репродуктивный цикл настолько необычен, что, к сожалению, оказался препятствием для беззаботного существования вида в наше время. Чтобы оставить потомство, мертвоед должен для начала найти подходящую тушку мёртвой птицы и только потом искать себе подругу.

В зимние месяцы, когда температура снижается, жучиные супруги должны будут закопаться в почву, чтобы перезимовать. Но закапывают они не только самих себя, но и тушку, необходимую для развития личинок, о которых мама и папа будут преданно заботиться, что для жуков – редчайшая редкость.

И вот тут мертвоеды сталкиваются с первым препятствием. Пока самец подбирает себе пару, на тушку могут найтись другие претенденты, и за неё придётся бороться – причём вдвоём. Победителями обычно становятся самые крупные самцы и самки.

Но откуда берётся эта конкуренция? Как это ни грустно, но на земле же валяется немало мёртвых птиц, правда? Да, немало, только вот подходит не каждая. Проблема в том, что тушка должна иметь строго определённый вес – не менее 80 и не более 200 граммов. Слишком большую жукам будет трудно захоронить, а слишком маленькой может не хватить личинкам для полноценного питания. Вот и выходит, что при таком обилии, найти падаль подходящего размера оказывается очень непросто и за неё приходится драться.

Победители хоронят тушку, пара спаривается, и самка откладывает яйца в толще почвы. Когда из яиц появятся личинки, оба родителя начнут их выкармливать мясом захороненной тушки, и если мама и папа не ошиблись с размером, то тушки как раз хватит до момента превращения личинок в молодых жучат. Когда детки выберутся из почвы на волю, родительская забота им более не понадобится – они и сами уже отлично смогут находить падаль по запаху, ведь для питания взрослых особей размер тушек уже не имеет значения, и даже не принципиально, чтобы это были птицы.

Так почему же заботливые жуки-родители перестали справляться со своими задачами в XX веке? Ну конечно же, это наша, человеческая «заслуга». В первую очередь, это произошло из-за изменения среды и уменьшения площади естественных территорий. В результате резко сократилась численность птиц, чьи тушки подходят по размеру для выращивания личинок мертвоедов. Добавьте сюда масштабное использование пестицидов, появление искусственного освещения, отпугивающего жуков, нефтегазовую разработку – и вы получите локальную американо-жучиную экологическую катастрофу.

Почему исчезновение жуков-мертвоедов – это плохо? Да потому, что они выполняют в экосистемах роль санитаров, ускоряя разложение тушек животных, разлагая отмершую органику до более простых неорганических компонентов, тем самым возвращая химические элементы в биосферу.

Остаётся надеяться, что эксперты забили тревогу вовремя и шанс спасти американских мертвоедов ещё есть. Во многих штатах США специалисты разводят этих жуков в неволе и возвращают в дикую природу, подсаживая самцов и самок на специально принесённые птичьи тушки, пытаясь искусственно создать новые популяции в тех областях, где эти жуки уже вымерли. Плодитесь и размножайтесь, жучки, вы нужны американцам!

Приглашаю вас также на свой канал Записки учителя биологии – там ещё больше интересного о живой природе.