Дыхание дождевого червя. Дыхательная система насекомых - саранчи.

Добавил пользователь Валентин П.
Обновлено: 14.12.2024

Черви - представители класса беспозвоночных животных подцарства Многоклеточных царства Животных. Для них характерно вытянутое продолговатое туловище, с передней и задней частью. На сегодняшний день насчитывается огромное множество разнообразных видов червей. Они отличаются друг от друга внешним видом, размерами, средой обитания, способом размножения, типом дыхания, типом питания. Объединяет всех червей наличие кожно-мышечного мешка, покрывающего тело и выполняющего защитную функцию.

Существуют следующие типы червей в зависимости от формы тела:

Их тело покрыто тремя зародышевыми слоями, дающими начало развития всех органов и тканей. Это эктодерма, эндодерма и мезодерма.

паразитические;
ленточные;
малощетинковые;
многощетинковые;
дождевые.

Что такое дыхание червей

Дыханием называют процесс поступления кислорода в организм, его использование при окислении питательных веществ и выделение углекислого газа из организма, а также транспортировка этих газов внутри организма. Процесс газообмена - это поглощение кислорода из окружающей среды и выделение углекислого газа.

Водные черви поглощают кислород из воды, в которой он растворен, а наземные поглощают кислород из атмосферного воздуха.

Органы дыхания присутствуют только у небольшого количества червей, в основном они могут дышать всей поверхностью своего тела. Под тонким кожным покровом расположено множество кровеносных сосудов, через которые кислород поступает в кровь, а углекислый газ выводится наружу.

У большинства червей процесс дыхания протекает следующим образом: кислород поступает к клеткам через поверхность тела. Специализированные органы дыхания у большинства червей отсутствуют.

Особенности дыхания червей

У большинства червей отсутствует дыхательная система. Органы дыхания встречаются лишь у небольшого их количества. Растворенный в воде или в воздухе кислород проникает через поверхность тела червя, а образовавшийся углекислый газ удаляется наружу.

Чаще всего проникновение в тело кислорода, необходимого для дыхания, происходит через влажную кожу. Так, у кольчатых червей кислород поступает в расположенные под кутикулой капилляры, из кожного эпителия.

У червей, наделенных кровеносной системой, например, кольчатых, в дыхании участвует кровь, притекающая к поверхности кожи или жабрам. Там она освобождается от углекислого газа и насыщается кислородом, который в дальнейшем переносится по всему организму.

Вследствие своей малой подвижности черви не нуждаются в большом количестве кислорода.

Типы дыхания червей

По типу дыхания всех червей можно разделить на аэробных (живущих в кислородной среде) и анаэробных (живущих в бескислородной среде). Анаэробным организмам не нужен кислород для окисления питательных веществ. У аэробных организмов процесс поступления кислорода в клетки происходит вследствие проницаемости клеточных мембран и диффузии. Диффузия - процесс выравнивания концентрации кислорода внутри организма и в окружающей его среде.

При аэробном дыхании в результате сложных процессов энергия извлекается из питательных веществ, поступивший из вне кислород используется для окисления молекул глюкозы. Оно происходит в митохондриях и свойственно для сложных организмов.

Анаэробное дыхание протекает без участия кислорода, энергию для жизнедеятельности организмы получают органических и неорганических веществ. Процесс анаэробного дыхания напоминает брожение.

Органы дыхания червей

У червей отсутствуют специализированные органы дыхания. Они поглощают кислород поверхностью тела. Соответственно, можно утверждать, что основной орган дыхания червей - это его кожа. Наиболее ярко это проявляется у плоских червей.

У круглых червей кислород также поглощается тканями кишечника. В условиях кислородного голодания они способны переходить на анаэробный тип дыхания.

У некоторых многощетинковых червей появились первые органы дыхания - жабры. Это тонкостенные листовидные, кустистые или перистые наружные выросты части спинных лопастей параподии, пронизанные кровеносными сосудами.

Дыхание плоских червей

Эти черви относятся к первичноротным. Тип плоских червей подразделяется на следующие классы:

свободноживущих ресничных (морские, наземные и пресноводные планарии);
паразитические сосальщики (трематоды);
паразитические ленточные (цистоды).

Свободноживущие плоские черви дышат как аэробы, а паразиты как анаэробы. Наиболее распространены такие представители плоских червей, как:

печеночные двуустки;
кошачьи двуустки;
лягушачьи двуустки;
свиной цепень;
бычий цепень;
эхинококки.

Их можно встретить в соленых и пресных водоемах, в местах с повышенной влажностью. Также черви этого вида могут паразитировать на позвоночных и беспозвоночных животных.

Дыхательная система с органами дыхания у большинства плоских червей отсутствует, они дышат через всю поверхность тела. Особи, проживающие в среде с малым количеством кислорода, могут дышать анаэробным способом.

Дыхание плоских червей аэробного типа происходит путем диффузии, то есть взаимопроникновения газов, равномерно по всей поверхности тела. Дыханием всей площадью поверхности тела обусловлена плоская форма червей. Транспорт кислорода у них осуществляет разветвленный кишечник.

Дыхание кольчатых червей

Кольчатые черви получили свое название благодаря вытянутому телу, достигающему в длину до 15 см и состоящему из большого числа разделенных члеников, напоминающих кольца. Каждый сегмент тела обладает основными органами или его частями. Благодаря этому при повреждении 2-3 колец кольчатый червь не погибает.

Кольчатые черви отличаются от других типов червей высокой организацией нервной системы, наличием замкнутой кровеносной системы и наличием вторичной полости тела.

Среди самых известных представителем кольчатых червей можно выделить:

малощетинковых червей, или олигохетов;
пиявок (ложноконские, рыбные, конские, улитковые и медицинских);
мизостомидов;
многощетинковых червей или полихетов.

Для многих кольчатых червей характерно кожное дыхание. Газообмен осуществляется через всю поверхность тела. Кислород проникает в организм червя за счет многочисленных капилляров. Углекислый газ, который образуется в тканях, также удаляется через кожу. Вследствие этой особенности кольчатые черви обитают во влажной почве, а после дождя выползают на поверхность.

Обитают кольчатые черви в пресных водоемах, соленых морях и во влажной почве.

Дыхание круглых червей

Круглым червям свойственно тонкое цилиндрическое тело, вытянутое в длину, заостренное с обоих концов и круглое в поперечном сечении. Оно покрыто кожно-мускульным мешком, представляющим собой плотную многослойную кутикулу из 9 слоев, эпителиальную ткань и слой продольных мышц. Кутикула выполняет защитную функцию.

К представителям круглых червей относятся;

аскариды;
острицы;
ришты;
трихинеллы;
волосатик;
нематод;
ришта.

Для них характерно анаэробное дыхание, то есть они дышат всей поверхностью тела через его покровы. У некоторых видов круглых червей необходимая для жизнедеятельности энергия выделяется за счет расщепления накопленного гликогена - органического вещества.

Круглые черви встречаются в пресных и соленых водоемах, в почве, а также они паразитируют на растениях и животных (аскарида, острица, нематода).

Дыхание паразитических червей

Паразитический образ жизни характерен для многих представителей плоских и круглых червей. Они паразитируют на растениях, животных и человеке. Размеры паразитических червей варьируются от 1 мм у нематод до 10 м у бычьего цепня. Специализированные органы дыхания у них отсутствуют.

Большинству паразитических червей не нужен кислород для обеспечения жизнедеятельности. Поэтому им свойственно анаэробное дыхание, то есть расщепление сложных органических соединений с целью получения энергии без участия кислорода. Соответственно, дыхание, то есть процессы поглощения кислорода и выделения углекислого газа, у паразитических червей осуществляется через всю поверхность их тела.

Дыхание ленточных червей

Ленточные черви относятся к виду плоских червей. Они могут достигать в длину от 1 мм до 30 м и имеют лентовидное тело, благодаря которому и получили свое название. Тело ленточных червей может состоять из многочисленных члеников или быть нечленистым.

Ленточные черви относятся к эндопаразитам и преимущественно обитают в кишечнике человека или животного. Они проходят сложный цикл развития, связанный со сменой хозяев. У таких червей полностью отсутствуют дыхательная и пищеварительная системы. Ленточные черви способны всасывать питательные вещества всей поверхностью тела.

К ленточным червям относят бычьего и свиного цепня, широкого лентеца, эхинококков. Представителям ленточных червей присуще анаэробное дыхание поверхностью тела в результате расщепления гликогена и глюкозы.

Дыхание малощетинковых червей

Малощетинковые или почвенные черви - это один из классов кольчатых червей. Каждый сегмент их тела покрывает небольшое количество щетинок, остаток параподий. У малощетинковых червей присутствуют пищеварительная и кровеносная системы, но нет специализированных органов дыхания.

К ним относятся:

дождевой червь;
трубочник;
апорректода;
рипистес;
стилария;
элосома.

Малощетинковые черви обитают в водоемах или в почве, некоторые особи живут в обеих средах обитания. Малощетинковые черви не имеют параподий и усиков, в отличие от многощетинковых червей. Они дышат диффузно всей поверхностью тела.

Дыхание многощетинковых червей

Многощетинковые черви - это один из классов кольчатых червей, обитатели морей. Основные их представители:

серпула,
нереида,
пескожил,
морская мышь,
амфитрита,
гермиона,
теребелла,
бонеллия,
серпулла.

Их тело состоит из большого числа члеников. На головном отделе, образованном передними члениками, имеются рот, глаза и щупальца.

Дышат они всей поверхностью тела. У некоторых многощетинковых червей на лопастях расположены простейшие органы дыхания - перистые, кустистые или листовидные жабры. Они представляют собой выросты стенки тела в виде усиков с кровеносными сосудами на спинной ветви лопасти -параподии. Параподии пронизаны кровеносными сосудами.

Common earthworm, Nightcrawler, Lumbricus terrestris, on wet asphalt, head raised
Gemeiner Regenwurm, Tauwurm, Lumbricus terrestris; auf nassem Asphalt, Kopfende aufgerichtet

Дыхание дождевых червей

Дыхательной системы у дождевых червей нет. Они дышат всей поверхностью тела благодаря разветвленной системе капилляров. Они не нуждаются в специальных органах дыхания, так как благодаря цилиндрической форме тела отношение площади его поверхности к объему, достаточно велико. Они расходуют очень мало кислорода вследствие низкой активности, поэтому им вполне хватает кожного дыхания.

В процессе дыхания дождевых червей участвуют известковые железы, участвующие в удалении углекислого газа из крови.

Дождевые черви наделены кровеносной системой, представляющей собой одну артерию и одну вену, а также капилляры под кутикулой. Кутикула - тонкий покров, увлажняемый эпителиальным секретом. В его крови растворен гемоглобин, который разносится по всему телу благодаря сокращению крупных сосудов при движении червя. Так кислород распространяется по всему телу дождевого червя и способствует осуществлению процесса диффузии.

Кожа дождевого червя подвержена высыханию, поэтому оптимальная среда для их жизни - влажная. Кислород, предварительно растворенный в воде, покрывающей тело червя, попадает в кровь через капилляры. При пересыхании кожи дождевого червя он перестает получать кислород из окружающей среды, что приведет к его гибели. Дождевой червь может потреблять необходимый для дыхания кислород даже из почвы. Кислород между частицами земли в почве вполне подойдет для дыхания червя. После дождя воздуха между склеенными частицами земли уже не остается, поэтому червь выползает наружу, чтобы получить необходимый ему кислород.

Способы дыхания дождевого червя

С точки зрения систематики — подкласс Малощетинковые в состав класса поясковых червей. Их также называют олигохеты (от греч. ὀλίγος — «мало» и греч. χαίτη — «волос»). У них много излюбленных места обитания — почва, морская и пресная вода, некоторые приспособлены к двум разным средам.

Эти организмы играют колоссальную роль при формировании почвы — верхнего плодородного слоя земли. Типичным представителем класса малощетинковых является дождевой червь — почвенная форма, встречаются также и водные формы — трубочник (излюбленный корм многих рыб).

Дождевой червь

Имеет типичную червеобразную форму, в длину достигает 15-30 см.

Специализированные органы движения отсутствуют, их тело снаружи покрыто немногочисленными хитинообразными выростами — щетинками (чему соответствует название класса — малощетинковые). На каждом сегменте дождевого червя расположено по 8 щетинок попарно или поодиночке.

Щетинки играют важную роль при движении, они подобно рычагам, помогают найти червю точку опоры и способствуют его продвижению в почве. Щетинки в прямом смысле «спасают» дождевого червя, выполняя защитную функцию — удерживая его в почве, если им захотят пообедать. Именно из-за них дождевого червя так трудно вытащить из его норки.

Однослойный кожный эпителий образует на поверхности кожи эластичную кутикулу. Многочисленные слизистые клетки, расположенные в эпителии, выделяют секрет — слизь, которая выполняет защитную функцию, препятствуя пересыханию тела, и способствует газообмену.

Под эпителием лежат кольцевые и продольные мышцы червя, образующие мышечную систему. Поверхность мышц и внутренних органов выстилается изнутри особым эпителием мезодермального происхождения — целотелием.

В совокупности слой кутикулы, эпителия, кольцевых и продольных мышц составляет кожно-мускульный мешок. Между кожно-мускульным мешком и внутренними органами находится пространство, вторичная полость тела, заполненная жидкостью и выполняющая ряд важнейших функций: опорную, транспортную, выделительную и защитную.

Состоит из трех отделов: переднего, среднего и заднего. Передний отдел начинается ротовым отверстием, расположенным на переднем конце тела. Далее следует глотка, переходящая в узкий пищевод, в котором имеются 3 парных выпячивания — известковые железы. Эти железы выделяют в просвет пищевода углекислый кальций — CaCO₃, который нейтрализует находящиеся в почве гуминовые кислоты, таким образом, уменьшая кислотность почвы, что повышает ее плодородие.

Передний отдел также включает в себя следующий после пищевода зоб — расширенную часть пищевода, которая служит для накопления, хранения и предварительной обработки пищи и заканчивается мускулистым желудком (может быть один или несколько), где пища измельчается.

В среднем отделе — кишке, происходит переваривание и всасывание расщепленных веществ. Здесь имеется глубокое продольное выпячивание стенки кишки — тифлозоль, которое значительно увеличивает поверхность всасывания. Такого выпячивания в заднем отделе нет, непереваренные остатки пищи выводятся из задней кишки через анальное отверстие и попадают во внешнюю среду, значительно улучшая состав и свойства почвы.

За счет наличия анального отверстия пищеварительная система у дождевого червя сквозного типа, это означает, что для него возможно непрерывное питание.

Специализированные органы отсутствуют, дыхание осуществляется диффузно всей поверхностью тела. Интересно заметить, что известковые железы тоже участвуют в процессах, связанных с дыханием, так как способствуют удалению углекислоты из крови в пищеварительный тракт в виде CaCO₃.

Кровь движется только по сосудам, не изливаясь в полость тела, такой тип кровеносной системы называется — замкнутый. Выделяют спинной и брюшной сосуды, соединенные кольцевыми перемычками. Настоящего сердца нет, его заменяют 5 крупных кольцевых сосуда — «сосуды-сердца», которые, сокращаясь, обеспечивают ток крови.

В сосуды кишечного сплетения, оплетающего кишечник, попадают расщепленные питательные вещества, которые с током крови доставляются к органам и тканям организма.

Звездчатых клетки (соленоциты) у кольчатых червей исчезают. Их органы выделения представлены метанефридиями.

Метанефридии (от греч. meta — между, через и греч. nephros — почка) — парные органы выделения, имеющие вид извитых железистых трубок (эктодермального происхождения), которые одним концом — мерцательной воронкой (нефростомой) открываются во вторичную полость тела — целомические мешки, а другим концом — нефридиопором — во внешнюю среду. Эволюционно метанефридии образовались из протонефридиев.

Обращаю ваше пристальное вниманием на следующую особенность: канал, идущий от нефростомы, пронизывает перегородку между двумя сегментами и заканчивается в следующем сегменте выделительным отверстием (нефридиопорой), обращенным во внешнюю среду.

Парные надглоточные нервные узлы соединяясь коннективами (коннективы в отличие от комиссур соединяют разноименные ганглии) с подглоточными нервными узлами вместе образуют единую структуру — окологлоточное нервное кольцо.

Надглоточные ганглии развиты сильнее подглоточных, поэтому их часто называют головным мозгом. Он слаборазвит, но такое название, прежде всего, подчеркивает цефализацию нервных структур — крайне важное эволюционное явление.

От окологлоточного нервного кольца отходит брюшная нервная цепочка, состоящая из нервных тяжей, на которых находятся ганглии по паре в каждом сегменте. От нервных ганглиев отходят ветви, иннервирующие внутренние органы и ткани данного сегмента червя.

В целом у кольчатых червей половая система может быть как раздельнополой, так и гермафродитного плана. Развитие прямое (без личиночной стадии). В частности для дождевых червей характерен гермафродитизм. Половые органы расположены в строго определенных сегментах тела.

В 10 и 11 сегментах расположено по паре семенников, с идущими от них семявыносящими каналами и семяпроводами, открывающимися на брюшной стороне тела в 15 сегменте. В 9 и 10 сегментах имеются кожные выпячивания — семяприемники, в которых накапливается семенная жидкость партнера во время копуляции.

В 13-м сегменте локализуются яичники с яйцеводами, которые пронизывают перегородку между сегментами, и в следующем членике открывают половыми отверстиями на брюшной стороне.

Оплодотворение обычно перекрестное — участвуют две особи. Брюшные поверхности тела двух копулирующих особей сближаются, в это время железистые клетки пояска начинают выделять быстрозатвердевающущю жидкость — образуется муфта. В ходе копуляции сперма попадает в семяприемники партнера, ограниченные от женских гонад.

Таким образом, несмотря на копуляцию, внутреннее оплодотворение у дождевых червей отсутствует. Само оплодотворение произойдет позже.

Муфта постепенно смещается к концу тела, в момент, когда она оказывается напротив отверстий яйцевода, в нее выделяются яйца. Муфта спускается ниже, и оказывается напротив семяприемников, сперматозоиды выходят наружу и оплодотворяют яйца. Муфта смещается к самому концу тела, после чего червь выползает из нее. Она превращается в кокон, в котором в течение 2-4 недель развиваются яйца. После этого времени из кокона выходят достаточно хорошо сформированные молодые организмы.

По итогам можно сказать, что оплодотворение у дождевых червей протекает вне организма — по сути, является внешним (наружным). Но нельзя не отметить, что совершается оно под надежной защитой оболочки кокона, в который превращается муфта после сползания ее с тела червя.

Значение дождевых червей

Дождевые черви оказывают на почву весьма благоприятный эффект — они способствуют ее перемешиванию, разрыхлению — улучшают ее аэрацию, что очень важно для хорошего развития корней растений.

Уничтожая растительные остатки, содержащие множество гуминовых кислот, они снижают кислотность за счет секрета известковых желез, способствуют ускорению минерализации органических веществ, стимулируют процессы нитрификации — повышают плодородие почвы.

Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.

Дождевой червь относится к группе кольчатых червей. У него нет никаких особых органов, предназначенных специально для газообмена, и газообмен происходит путем диффузии через всю поверхность тела. Специализированные органы им в сущности и не нужны, так как благодаря цилиндрической форме тела отношение площади поверхности к объему у них велико, а при своей относительно малой активности они расходуют не так много кислорода.

Однако у кольчатых червей имеется кровеносная система (в отличие от некоторых более простых животных и одноклеточных организмов), а в их крови растворен дыхательный пигмент гемоглобин. Сокращения крупных кровеносных сосудов прогоняют кровь вместе с растворенными в ней газами по всему телу; это же способствует и поддержанию крутых диффузионных градиентов.

Тонкая кожа дождевого червя (кутикула) постоянно увлажняется секретом находящихся в эпителии желез. В эпителии непосредственно под кутикулой расположены капилляры. Расстояние между кровеносными сосудами и поверхностью тела невелико и это обеспечивает быструю диффузию кислорода в кровь. Дождевые черви практически ничем не защищены от высыхания и поэтому стараются держаться только во влажной среде.

А. Система трахей у саранчи. Б. Строение трахеи насекомого.

Дыхательная система насекомых — саранчи.

У насекомых газообмен осуществляется через систему трубочек, так называемых трахей. Такая система позволяет кислороду поступать из воздуха прямо к тканям и необходимость в его транспортировке кровью отпадает. Это гораздо более быстрый способ, нежели диффузия растворенного кислорода сквозь ткани; такой газообмен создает условия для высокой интенсивности метаболизма.

Дыхальца — парные отверстия, имеющиеся на втором и третьем грудном и на первых восьми брюшных сегментах тела насекомого, ведут в воздушные полости. От этих полостей отходят разветвленные трубочки — трахеи. Каждая трахея выстлана эпителием, секретирующим тонкий слой хитинового материала. Обычно этот жесткий слой еще более укреплен спиральными и кольцевыми утолщениями, благодаря которым воздухоносные пути остаются открытыми, даже если в просвете трахей давление оказывается отрицательным (сравните с хрящевыми кольцами в трахее и бронхах человека). В каждом сегменте тела трахеи разветвляются на многочисленные более мелкие трубочки, называемые трахеолами; трахеолы тоже ветвятся, пронизывая ткани насекомого, и в наиболее активных тканях, например в летательных мышцах, оканчиваются слепо внутри отдельных клеток. Степень ветвления трахеол может меняться в зависимости от метаболических нужд тканей.

В трахеолах хитиновая выстилка отсутствует. В состоянии покоя они наполнены водянистой жидкостью; в это время кислород диффундирует по ним к тканям (а С0₂ — в обратном направлении) со скоростью, вполне достаточной для удовлетворения потребностей насекомого. В активном состоянии усиление метаболической активности мышц ведет к накоплению определенных метаболитов, в частности молочной кислоты, и в тканях соответственно повышается осмотическое давление. Когда это происходит, жидкость из трахеол под действием осмотических сил частично всасывается в ткани, и в трахеолы поступает больше воздуха, а значит, и больше кислорода, причем этот кислород подается непосредственно к тканям как раз тогда, когда они в нем нуждаются.

Условия, создающиеся в тканях насекомого в покое и в активном состоянии (работа трахеол).

Общий поток воздуха, проходящий через тело насекомого, регулируется механизмом, закрывающим дыхальца. Отверстие каждого дыхальца снабжено системой клапанов, управляемых очень мелкими мышцами. Края этого отверстия покрыты волосками, которые препятствуют попаданию в дыхальца чужеродных частиц и предотвращают излишнюю потерю влаги. Величина отверстия регулируется в зависимости от количества С0₂ в теле насекомого.

Усиленная активность ведет к усиленному образованию СО₂. Хеморецепторы улавливают это и дыхальца открываются. Тот же стимул может вызывать и вентиляционные движения тела, особенно у крупных насекомых, таких как саранча. Дорсовентральные мышцы, сокращаясь, делают тело насекомого более плоским, вследствие чего объем трахейной системы уменьшается и воздух выталкивается из нее наружу («выдох»). Всасывание воздуха («вдох») происходит пассивно, когда сегменты тела благодаря своей эластичности принимают исходную форму.

Судя по некоторым данным, грудные и брюшные дыхальца открываются и закрываются попеременно, и это в сочетании с вентиляционными движениями тела создает однонаправленный поток воздуха, который входит в тело насекомого через грудной отдел и выходит через брюшной.

Трахейная система, безусловно, весьма эффективна в смысле газообмена, однако следует учитывать, что газообмен определяется у большинства насекомых исключительно диффузией кислорода через ткани насекомого. Диффузия же, как известно, эффективна только на малых расстояниях, и это накладывает жесткие ограничения на размеры, которых могут достигать насекомые. Эти малые расстояния, на которых диффузия достаточно эффективна, не превышают 1 см; поэтому, хотя и встречаются насекомые длиной до 30 см, их тело не должно при этом иметь в толщину более 2 см.

Дождевой червь

Кольчатые черви обладают самой высокой организацией по сравнению с другими типами червей; у них впервые появляются вторичная полость тела, кровеносная система, более высоко организована нервная система. У кольчатых червей внутри первичной полости образовалась другая, вторичная полость с собственными эластичными стенками из клеток мезодермы. Её можно сравнить с подушками безопасности, по паре в каждом членике тела. Они «раздулись», заполнили пространство между органами и поддерживают их. Теперь каждый сегмент получил свою собственную опору из мешков вторичной полости, наполненных жидкостью, а первичная полость эту функцию утратила.

Обитают в почве, пресной и морской воде.

Внешнее строение

Дождевой червь имеет почти круглое в поперечном разрезе тело длиной до 30 см; насчитывают 100-180 сегментов, или члеников. В передней трети тела находится утолщение — поясок (его клетки функционируют в период полового размножения и откладки яиц). По бокам каждого сегмента развиты по две пары коротких упругих щетинок, которые помогают животному при передвижении в почве. Тело имеет красновато-коричневую окраску, светлее на плоской брюшной и темнее на выпуклой спинной стороне.

Внутреннее строение

Характерной особенностью внутреннего строения является то, что у дождевых червей развиты настоящие ткани. Снаружи тело покрыто слоем эктодермы, клетки которой образуют покровную ткань. Кожный эпителий богат слизистыми железистыми клетками.

Мышцы

Под клетками кожного эпителия находится хорошо развитая мускулатура, состоящая из слоя кольцевых и находящегося под ним более мощного слоя продольных мышц. Мощные продольные и кольцевые мышцы меняют форму каждого членика отдельно.

Дождевой червь попеременно то сжимает и удлиняет их, то расширяет и укорачивает. Волнообразные сокращения тела позволяют не только ползти по норке, но и раздвигать почву, расширяя ход.

Пищеварительная система

Пищеварительная система начинается на переднем конце тела ротовым отверстием, из него пища поступает последовательно в глотку, пищевод (у дождевых червей в него впадают три пары известковых желёз, поступающая из них в пищевод известь служит для нейтрализации кислот гниющих листьев, которыми питаются животные). Затем пища переходит в расширенный зоб и небольшой мускульный желудок (мышцы в его стенках способствуют перетиранию пищи).

От желудка почти до заднего конца тела тянется средняя кишка, в которой под действием ферментов пища переваривается и всасывается. Непереваренные остатки поступают в короткую заднюю кишку и выбрасываются наружу через заднепроходное отверстие. Дождевые черви питаются полусгнившими остатками растений, которые они глотают вместе с землёй. При прохождении по кишечнику почва хорошо перемешивается с органическими веществами. Экскременты дождевых червей содержат в пять раз больше азота, в семь раз больше фосфора и в одиннадцать раз больше калия, чем обычная почва.

Кровеносная система

Кровеносная система замкнутая, состоит из кровеносных сосудов. Вдоль всего тела над кишечником тянется спинной сосуд, а под ним — брюшной.

В каждом сегменте их объединяет кольцевой сосуд. В передних сегментах некоторые кольцевые сосуды утолщены, их стенки сокращаются и ритмически пульсируют, благодаря этому кровь перегоняется из спинного сосуда в брюшной.

Красный цвет крови обусловлен наличием в плазме гемоглобина. Он играет ту же роль что и у человека — питательные вещества растворёнными в крови разносятся по всему телу.

Дыхание

Для большинства кольчатых червей, в том числе и дождевых, характерно кожное дыхание, практически весь газообмен обеспечивается поверхностью тела, поэтому черви очень чувствительны к влажной почве и не встречаются в сухих песчаных почвах, где их кожа скоро подсыхает, а после дождей, когда в почве много воды, выползают на поверхность.

Нервная система

В переднем членике червя находится окологлоточное кольцо — самое крупное скопление нервных клеток. С него начинается брюшная нервная цепочка с узлами нервных клеток в каждом членике.

Такая нервная система узловатого типа образовалась при слиянии нервных тяжей правой и левой стороны тела. Она обеспечивает самостоятельность члеников и слаженную работу всех органов.

Органы выделения

Органы выделения имеют вид тоненьких петлеобразно изогнутых трубочек, которые одним концом открываются в полость тела, а другим наружу. Новые, более простые воронкообразные органы выделения — метанефридии выводят вредные вещества во внешнюю среду по мере их накопления.

Размножение и развитие

Размножение происходит только половым путём. Дождевые черви — гермафродиты. Половая система их расположена в нескольких сегментах передней части. Семенники лежат впереди яичников. При спаривании сперматозоиды каждого из двух червей переносятся в семяприёмники (особые полости) другого. Оплодотворение червей перекрёстное.

Во время копуляции (спаривание) и откладки яиц клетки пояска на 32-37 — сегменте выделяют слизь, служащую для образования яйцевого кокона, и белковую жидкость для питания развивающегося зародыша. Выделения пояска образуют своеобразную слизистую муфту (1).

Червь выползает из неё задним концом вперёд, откладывая в слизь яйца. Края муфты слипаются и образуется кокон, который остаётся в земляной норке (2). Эмбриональное развитие яиц происходит в коконе, из него выходят молодые черви (3).

Органы чувств

Органы чувств развиты очень слабо. У дождевого червя нет настоящих органов зрения, их роль выполняют отдельные светочувствительные клетки, находящиеся в кожном покрове. Там же помещаются рецепторы осязания, вкуса, обоняния. Дождевые черви способны к регенерации (легко восстанавливает заднюю часть).

Зародышевые листки

Зародышевые листки основа всех органов. У кольчатых червей эктодерма (наружный слой клеток), энтодерма (внутренний слой клеток) и мезодерма (промежуточный слой клеток) появляются в начале развития как три зародышевых листка. Они дают начало всем основным системам органов, включая вторичную полость и кровеносную систему.

покровы
нервная система
передняя и задняя часть пищеварительного канала (зоб, кишечник)

желудок, средний - основной отдел пищеварительной системы

мускулатура
вторичная полость тела
кровеносная система
выделительная система
половые железы

Органы дыхания разных групп высших многоклеточных могут быть построены с участием всех трёх зародышевых листков.

Эти же системы органов сохраняются в дальнейшем у всех высших животных, причём они формируются из тех же трёх зародышевых листков. Так высшие животные в своём развитии повторяют эволюционное развитие предков.

Как дышит дождевой червь

Органы дыхания червям не нужны, так как кольчатое строение и цилиндрическая форма обеспечивает оптимальное соотношение объема и площади поверхности, задействованной в получении кислорода. Учитывая то, что черви достаточно мало двигаются, можно говорить, что такого дыхания через кожу им вполне достаточно.

Впрочем, черви имеют кровеносную систему, в отличие от одноклеточных организмов и некоторых видов насекомых, в крови дождевого червя растворен гемоглобин, который разносится по телу посредством сокращения крупных сосудов при движении червя. Это распространяет кислород по всему телу, способствует поддержанию диффузии. Крупные сосуды - это одна вена и одна артерия, именно столько сосудов есть у червя (кроме капилляров, расположенных под кутикулой).

Как таковой кожи, как у млекопитающих, у дождевого червя, в принципе, нет, есть очень тонкий покров - кутикула. Такая кожа увлажняется эпителиальным секретом, и благодаря своей минимальной толщине позволяет червю дышать. Однако от высыхания такая кожа не защищена, потому черви должны жить в некой влажной среде, дабы защитить кожу от пересыхания. Кислород предварительно растворяется в воде, которая покрывает тело червя, и только потом впитывается в кровь через капилляры. Если кожа червя пересыхает, он не может получать из окружающей среды кислород и погибает.

Так как дождевой червь практически не выходит на поверхность, такая система дыхания оказывается крайне выгодной для него - он может брать для газообмена кислород непосредственно из почвы. Между частицами земли достаточно кислорода, чтобы обеспечить им червя. Во время дождя черви выползают из-под земли на поверхность, связано это с тем, что вода склеивает частицы земли, и между ними не остается воздуха. Чтобы получить необходимый кислород, черви должны подняться на поверхность.

Для проверки дыхания дождевого червя можно провести несложный эксперимент: в банку насыпается земля, сверху укладывается несколько червей. Через короткое время черви зароются в землю, но если полить землю водой, они поднимутся на поверхность. Аналогичным образом дышат все кольчатые черви - при помощи кожи, всей поверхностью тела.

Дыхание насекомых

Дыхание насекомых - это процесс потребления кислорода, его расходования клетками организма и выделения углекислого газа.

Содержание:

Процесс дыхания у наземных насекомых

Насекомые с открытой трахейной системой, дышащие атмосферным воздухом, получают кислород через дыхальца, проводящие воздух в трахеи, а оттуда - в клетки. Внутрь клеток молекулы О₂ проникают путем диффузии из самых тонких трахей - трахеол. [5]

В простейших случаях

поступление воздуха в дыхальца происходит все время, как и избавление от углекислого газа. В таком постоянном режиме дыхание осуществляется у примитивных насекомых и малоактивных видов, обитающих в условиях высокой влажности. [5]

В засушливых биотопах

У видов, перешедших к обитанию в засушливых биотопах, механизм дыхания несколько усложнен. У активных насекомых с повышенной потребностью в кислороде появляются дыхательные движения, которые нагнетают воздух в трахейную систему и изгоняют его оттуда. Эти движения заключаются в напряжении и расслаблении мышц брюшка, обеспечивающих изменения его объема, что приводит к вентилированию трахей и воздушных мешков.

Видео демонстрирует процесс дыхания у богомола

Работа замыкательных аппаратов дыхалец снижает потери воды в процессе дыхания. [5] (видео)

Во время дыхательных движений стерниты и тергиты брюшка отдаляются друг от друга и сближаются, а у перепончатокрылых они также делают телескопические движения, то есть, кольца брюшка втягиваются друг в друга во время «выдохов» и расправляются при «вдохах». При этом, активным дыхательным движением, которое вызывается сокращением мышц, является именно «выдох», а не «вдох», в отличие от человека и животных, у которых все наоборот. [4]

Ритм дыхательных движений может быть различным и зависит от множества факторов, например, от температуры: у кобылки Melanoplus при 27 градусах осуществляется 25,6 дыхательных движений в минуту, а при 9 градусах их всего 9. Перед полетом многие усиливают свое дыхание, а во время него вдохи и выдохи часто приостанавливаются. [4] У медоносной пчелы в состоянии покоя наблюдается 40 дыхательных движений, а при работе - 120. [1]

Некоторые исследователи пишут, что, несмотря на наличие дыхательных движений, у насекомых отсутствуют типичные вдохи и выдохи. С этим можно согласиться, учитывая особенности ряда таксонов. Так, у саранчи воздух входит в тело через передние пары дыхалец и выходит через задние, что создает отличия от «обычного» дыхания. Кстати, у этого же насекомого при повышенном содержании углекислоты воздух в трахейной системе может начать перемещаться в обратном направлении: втягиваться через брюшные дыхальца и выходить через грудные. [4]

«Крыски»

Как дышат водные насекомые

У насекомых, обитающих в воде, дыхание осуществляется двумя способами. Это зависит от того, какое строение имеет их трахейная система.

Многие из водных организмов имеют закрытую трахейную систему, в которой не функционируют дыхальца. Она замкнута, и в ней нет «выходов» наружу. Дыхание осуществляется при помощи жабр - выростов тела, в которые входят и обильно разветвляются трахеи. Тонкие трахеолы настолько близко подходят к поверхности жабр, что через них начинает диффундировать кислород. Это и позволяет некоторым насекомым, обитающим в воде (личинки и нимфы ручейников, веснянок, поденок, стрекоз) осуществлять газообмен. При переходе их к наземному существованию (превращении в имаго) жабры редуцируются, а трахейная система из закрытой превращается в открытую. [5]

В других случаях дыхание водных насекомых осуществляется атмосферным воздухом. У таких насекомых имеется открытая трахейная система. Они набирают воздух через дыхальца, всплывая к поверхности, а затем опускаются под воду до тех пор, пока его не израсходуют. [5] В связи с этим, у них имеются две особенности строения:

во-первых, развитые воздушные мешки, в которых могут храниться большие порции воздуха,
во-вторых, развитый замыкательный механизм дыхалец, который не пропускает воду внутрь трахейной системы. [4]

Возможны и другие особенности. Например, у личинки жука-плавунца дыхальца находятся на заднем конце тела. Когда ей необходимо «сделать вдох», она подплывает к поверхности, принимает вертикальное положение «вниз головой» и выставляет наружу часть, где расположены стигмы. [4]

У личинки обыкновенного комара от соединенных вместе 8 и 9 сегментов брюшка вверх и назад отходит дыхательная трубка, на конце которой открываются главные трахейные стволы. Когда трубка выставляется над водой, через просветы стволов насекомое получает воздух. Почти такая же, но сильнее выраженная трубка имеется у личинок Eristalis. Данное образование выражено у них настолько сильно, что за его наличие и серый цвет самого насекомого таких личинок называют «крысками». В зависимости от пребывания на большей или меньшей глубине, хвост «крыски» может менять свою длину. [4] (фото)

Интересно дыхание взрослых плавунцов. У них имеются развитые надкрылья, с боковых сторон подгибающиеся в направлении вниз и внутрь, к телу. В результате при всплывании к поверхности при сложенных надкрыльях жук захватывает пузырек воздуха, который попадает в подэлитральное пространство. Туда же открываются дыхальца. Таким образом плавунец и возобновляет запасы кислорода. Плавунец рода Dyliscusмежду всплываниями может находиться под водой 8 минут, Hyphidrus около 14 минут, Hydroporus- до получаса. После первых заморозков подо льдом жуки также сохраняют свою жизнеспособность. Они находят воздушные пузырьки под водой и проплывают над ними так, чтобы «забрать» их под надкрылья. [4]

У водолюба запасание воздуха происходит между волосками, расположенными на брюшной части тела. Они не смачиваются, поэтому между ними формируется запас воздуха. Когда насекомое плывет под водой, его вентральная часть выглядит серебристой из-за воздушной «подушки». [4]

У водных насекомых, дышащих атмосферным воздухом, те небольшие запасы кислорода, которые они захватывают с поверхности, должны очень быстро расходоваться, но этого не происходит. Почему? Дело в том, что из воды в воздушные пузырьки диффундирует кислород, и из них же в воду частично уходит углекислый газ. Таким образом, забирая под воду воздух, насекомое получает запас кислорода, который какое-то время сам собой пополняется. Процесс сильно зависит от температуры. Например, клоп Pleaможет жить в кипяченой воде 5-6 часов при теплой температуре и 3 дня при холодной. [4]

Читайте также: