Кольчатые черви: системы органов, регенерация и значение в природе

Общая характеристика

Тело кольчецов состоит из сегментов. Сегменты туловища внешне одинаковы. Каждый сегмент, кроме переднего, несущего ротовое отверстие, снабжен маленькими щетинками. Это последние остатки исчезнувших пара подий.

У кольчатых, червей имеется хорошо развитый кожно-мускульный мешок, состоящий из одного слоя эпителия и двух слоев мышц: наружного слоя кольцевых мышц и внутреннего слоя, образованного продольными мышечными волокнами.

Между кожно-мускульным мешком и кишками находится вторичная полость тела, или целом, которая образуется во время эмбриогенеза внутри разрастающихся мезодермальных мешков.

Морфологически вторичная отличается от первичной полости наличием эпителиальной выстилки, прилегающей с одной стороны к стенке тела, а с другой — к стенкам пищеварительной трубки. Листки выстилки срастаются над и под кишками, а образующейся из них брыжейкой делят целом на правую и левую стороны. Поперечные перегородки делят полости тела на камеры, соответствующие границам наружных колец. Целом наполнен жидкостью.

Классы и надклассы

Латинское название кольчецов — Annelida (аннелиды). В настоящее время в биологии отсутствует их единая классификация. Известный ученый-зоолог Беклемишев разделил многочисленных представителей кольчатых червей на 2 большие группы: беспоясковые (полихеты и эхиуриды) и поясковые (олигохеты и пиявки).

Сравнительная таблица систематизирует кольчецов следующим образом

1. Класс Многощетинковые (их также называют полихетами). Характерная особенность этих животных — придатки на боках, снабженные щетинками из хитина. Ими в большом количестве снабжен каждый сегмент. На передней части туловища также могут располагаться придатки. Полихеты раздельнополы. Половые клетки они выпускают в водную среду, где осуществляется их оплодотворение и развитие. Некоторые кольчецы при размножении применяют почкование или фрагментацию. В мире существует около 6 тыс. видов полихет. Их условно подразделяют на свободноживущих и сидячих.

2. Класс Поясковые. У этих животных щетинок мало или они отсутствуют полностью. Параподий нет. Характерная черта — поясок, служащий для целей размножения и защиты оплодотворенных яиц. В класс Поясковых входит более 10 тыс. видов. Они представлены следующими подклассами:

   • Малощетинковые, или олигохеты. Эти животные обитают в реках или в перегное (земляные черви). Щетинки у них растут прямо из стенок тела, обычно их бывает не более 4 на каждом сегменте. Придатков не имеется. Эти животные — гермафродиты, не образующие личинок при развитии. Известно более 3000 представителей этого подкласса. К ним относятся дождевые черви.
   • Пиявки. Большинство из них обитает в пресных водах, но некоторые виды проживают на земле и в море. На теле животных спереди расположена малая присоска и большая сзади. Пиявки имеют 33 сегмента. По типу размножения они гермафродиты, оплодотворенные яйца откладывают в коконе. Личиночной формы нет. В мире существует более 300 видов пиявок.
3. Эхиуриды. В этот класс входит около 170 видов. Среда обитания всех его представителей — морская вода. Их характерный признак — отсутствие сегментации.

Системы органов

Появление вторичной полости тела обеспечивает кольчатым червям более высокий, чем у других червей, уровень процессов жизнедеятельности. Целомическая жидкость, омывая органы тела, наряду с кровеносной системой снабжает их кислородом, а также способствует удалению продуктов жизнедеятельности и передвижению фагоцитов.

Выделительная

В каждом членике дождевого червя имеется парный орган выделительной системы, состоящий из воронки и извитого канальца. Продукты жизнедеятельности из полости тела попадают в воронку. От воронки идет каналец, который входит в соседний сегмент, образует несколько петель и открывается наружу выделительной порой в боковой стенке тела. Как воронка, так и каналец снабжены ресничками, вызывающими движение выделяемой жидкости. Такие органы выделения называются метанефридиями.

Кровеносная и дыхательная системы

Кровеносная система

У большинства кольчатых червей она замкнутая, состоит из брюшного и спинного сосудов, на переднем и заднем концах тела переходящих друг в друга. В каждом сегменте кольцевой сосуд соединяет спинной и брюшной сосуды. Кровь движется по сосудам благодаря ритмичным сокращениям спинного и передних кольцевых сосудов.

У дождевого червя газообмен происходит через богатую кровеносными сосудами кожу, у некоторых морских кольчецов имеются жабры.

Пищеварительная

Начинается ротовым отверстием на переднем конце тела и заканчивается сзади анальным. Кишка состоит из трех отделов:

• Передний (эктодермальный);
• средний (энтодермальный, в отличие от остальных отделов);
• задний (эктодермальный).

Передняя кишка часто бывает представлена несколькими отделами; ротовой полостью и мускулистой глоткой. В стенке глотки помещаются так называемые слюнные железы.

У некоторых хищных кольчатых червей имеются кутикулярные «зубы», служащие для схватывания добычи. В стенке кишки появляется слой мышц, что обеспечивает ее самостоятельную перистальтику. Средняя кишка переходит в короткую заднюю, заканчивающуюся анальным отверстием.

Нервная система

Значительно усложнена по сравнению с плоскими и круглыми червями. Вокруг глотки имеется окологлоточное нервное кольцо, состоящее из надглоточного и подглоточного узлов, соединенных перемычками.

На брюшной стороне находятся два нервных ствола, имеющих в каждом сегменте утолщения — ганглии, которые соединяются между собой перемычками. У многих видов кольчецов происходит сближение правого и левого нервных стволов, вследствие чего образуется брюшная нервная цепочка.

Из органов чувств у кольчатых червей есть усики, глазки, органы равновесия, которые чаще расположены на головной лопасти.

Анатомические особенности

Большинство аннелид имеет схожее внутреннее строение.

Зоологи дают следующую общую характеристику кольчатых червей:

1. Их пищеварительная система состоит из рта, глотки, пищевода, зоба, желудка и сквозного кишечника. Некоторые виды — хищники, другие фильтруют воду и питаются органическими частичками и планктоном. Также имеются сапрофиты, питание которых состоит из растительных и животных остатков. Некоторые виды — эктопаразиты, сосущие кровь.
2. Кишка проходит по центру туловища из ротовой полости к заднему проходу, расположенному на анальной лопасти. Она отделяется от стенки тела сегментированной полостью (целомом). Ее сегменты разделяются тонкими перегородками. Целом обеспечивает движение животного, а также выполняет половую, выделительную и транспортную функции. Этот орган можно считать своеобразным скелетом червя. У большинства видов он заполнен жидкостью.
3. У примитивных видов аннелид каждый сегмент имеет канал для высвобождения гамет, а также парные выделительные органы (нефридии). У кольчецов высшего уровня для выделительных и половых функций используется один и тот же тип каналов. При этом в определенных сегментах каналы могут отсутствовать.
4. Кровеносная система кольчатых червей довольно хорошо развита. У большинства видов она замкнутая, но у пиявок и некоторых полихет кровеносная система незамкнутого типа, то есть кровь и полостная жидкость смешиваются. Кровь обычно красная, так как содержит гемоглобин. Основные кровеносные сосуды — брюшной и спинной, которые соединяются кольцевыми сосудами. Некоторые из них содержат элементы, способные сокращаться. Они выполняют функцию сердца, обеспечивающего движение крови.
5. Дыхание большинства кольчатых червей происходит непосредственно через эпителий, покрывающий поверхность тела. Некоторые виды имеют тонкостенные жабры, через которые осуществляют газообмен.
6. Нервная система животных состоит примитивного ганглия, который соединяется кольцом с нервной цепочкой, расположенной в туловище. Каждый сегмент имеет отдельный нервный узел. Животные имеют следующие органы чувств: глаза, вкусовые рецепторы, щупальца, дополняющие осязательную функцию, и органы равновесия. Большинство видов имеет высокоразвитую способность к регенерации утраченных или поврежденных частей тела.
7. Размножение животных происходит половым путем, а также с помощью фрагментации или почкования. Многие виды кольчецов раздельнополые, но среди них есть и гермафродиты. Из оплодотворенных яиц обитающих в морях червей выходят личинки, ведущие жизнь в воде. Наземные виды кладут яйца в коконы. Из них появляются личинки, представляющие собой уменьшенные копии взрослых животных.

Нереиды

Учащимся следует сообщить, что в природе существует свыше 100 видов нереид. Они относятся к подклассу бродячих полихет. Тело нереид чаще бывает окрашено в зеленые тона, отливающие всеми цветами радуги. Нереиды Белого моря питаются ламинариями и другими водорослями, а также мелкими животными; некоторые виды нереид из морей проникают через устья рек на рисовые поля, где подгрызают молодые ростки риса, нанося вред всходам. Одна из тропических нереид даже переселилась па сушу и стала жить вдали от морского берега на плантациях бананов и какао, где она обитает во влажной среде, питаясь гниющими листьями и плодами. Эти факты показывают, что морские формы полихет могут приспосабливаться к жизни в пресной воде и на суше, что проливает свет на происхождение кольчецов, живущих в пресных водоемах и во влажных почвах (олигохеты, пиявки).

Одни виды нереид обитают только в чистой воде и не выносят присутствия в ней даже малого количества сероводорода, а другие могут жить в загрязненных водоемах с гниющими в иле органическими веществами. Следовательно, нереиды, подобно другим гидробионтам, могут служить индикаторами качества воды.

В результате искусственного переселения нереид из Азовского моря в Каспийское существенно улучшилось питание населяющих его ценных пород рыб. Так, например, ил, богатый детритом, раньше лежал на дне Каспийского моря как бы «мертвым капиталом», теперь он служит пищей нереидам, которые, в свою очередь, составляют основной корм рыб (осетра, севрюги, леща и др.). Успех акклиматизации нереид, проведенной под руководством академика Л. А. Зенкевича, открыл широкие перспективы для реконструкции кормовой базы не только Каспийского, но и Аральского моря и повлек за собой ряд других аналогичных мероприятий по реконструкции морской фауны.

Нереиды способны образовывать временные связи условно-рефлекторного типа. Так, например, одна из беломорских нереид систематически освещалась одновременно с кормлением в момент выхода ее из трубки. Через несколько сеансов червь стал выползать на одно только освещение, без подкрепления этого раздражителя кормом. Затем этот рефлекс был переделан на затемнение, а еще позже — на изменение степени освещения.

Трохофоры нереид обладают замечательной маневренностью в плавании, чему способствует не только обтекаемая форма личинки, но еще в большей степени — своеобразные движения ресничек в поясках, покрывающих тело трохофоры. Это движение создает особые токи воды, увлекающие личинку вперед, а изменение режима работы ресничек позволяет ей передвигаться в самых различных направлениях. Используя принципы движения трахофоры, в США была предложена модель подводной лодки с роторными двигателями. Таким образом, знание особенностей трохофоры нашло применение в технике, после того как личинка кольчецов стала объектом бионики.

Пескожилы

В илистых и песчаных грунтах литорали обитают зеленовато-бурые полихеты-пескожилы (длиной 20-30 см), ведущие роющий образ жизни. Они относятся к подклассу сидячих полихет и питаются растительным дотритом, заглатывая и пропуская через свой кишечник грунт с органическими остатками.

На литорали Белого моря во время отлива можно видеть следы деятельности пескожилов в виде множества ловчих воронок и конусовидных выбросов песка. Пескожилы устраивают в верхних слоях прибрежных отмелей изогнутые норы с двумя выходами на поверхность. На одном конце норы образуется воронка, а на другом — пирамидка земли. Воронка — это осевший около рта червя носок в результате всасывания пескожилом грунта вместе с гниющими водорослями, а кочка — очередная порция выброшенного наружу песка, прошедшего через кишечник червя. Подсчеты показали, что пескожилы за сутки способны обновить и переработать до 16 т грунта на 1 га морского побережья.

Среда обитания кольчатых червей

Где можно встретить этих животных? Среда обитания кольчатых червей весьма обширна — это и моря, и суша, и пресные водоемы. Весьма многообразны аннелиды, обитающие в соленых водах океана. Кольчецов можно встретить во всех широтах и глубинах Мирового океана, даже на дне Марианской впадины. Их плотность высока – до 100 000 экземпляров на квадратный метр поверхности дна. Морские аннелиды являются излюбленной пищей рыб и играют важную роль в морской экосистеме.

В пресных водоемах встречаются преимущественно кровососущие паразиты – пиявки, которые, в частности, используются в медицине. В тропических странах пиявки могут обитать на деревьях и в почве.

Водные виды не только ползают по дну или зарываются в ил, некоторые из них могут построить защитную трубочку и жить, не покидая её.

Наиболее известны аннелиды, обитающие в почве, их называют дождевыми червями. Плотность этих животных в луговых и лесных почвах может достигать до 600 экземпляров на квадратный метр. Эти черви активно участвуют в почвообразовании.

Органы выделения кольчатых червей

Выделительная система кольчатых червей

Органы выделения представлены выделительными трубками (метанефридиями), которые начинаются воронкой с ресничками в полости тела, продолжаются протоками и открываются наружу отверстием в следующем сегменте. В каждом сегменте – пара метанефридиев.

Внешнее строение кольчатого червя

Кольчецов можно назвать самыми высокоорганизованными представителями группы червей. Размеры их тела варьируются от нескольких долей миллиметра до двух с половиной метров! Тело червя можно условно разделить на три части: голову, туловище и анальную лопасть. Особенности кольчатых червей в том, что четкого разделения на отделы, как у более высоких по организации животных, у аннелид нет.

На голове червя расположены различные органы чувств. У многих аннелид хорошо развито зрение. Некоторые виды кольчецов могут похвастаться особо острым зрением и сложным строением глаз. Впрочем, органы зрения могут быть расположены не только на голове, но и на хвосте, теле или щупальцах.

Развиты у червей и вкусовые ощущения. Черви чувствуют запахи благодаря наличию обонятельных клеток и ресничных ямок. Органы слуха устроены по типу локаторов. Некоторые эхируиды способны различать очень тихие звуки благодаря органам слуха, похожим по строению на боковую линию у рыб.

Развитие

У дождевого червя развитие прямое, но у некоторых кольчецов из оплодотворенного яйца развивается личинка, т. е. развитие происходит с превращением.

Таким образом, кольчатые черви обладают рядом прогрессивных признаков, к числу которых относится появление сегментации, целома, кровеносной и дыхательной систем, а также повышение организации выделительной и нервной систем.

Ложноко­нские пиявки

В прибрежных зонах наших водоёмов обитают малая и большая ложноко­нские пиявки. Они питаются червями, личинками насекомых.

Медицинская пиявка

Более крупная медицинская пиявка питается кровью лягушек и млекопитающих.

Регенерация

Дождевой червь так же, как гидра и ресничные черви, способен к регенерации, т. е. восстановлению утраченных частей тела. Если дождевого червя разрезать на две части, то у каждой из них восстановятся недостающие органы.

Половая система состоит из женских гонад (яичников), которые представляют собой комплекс половых клеток, окруженных эпителием, и мужских гонад (семенников), лежащих внутри объемистых семенных мешков.

Дождевые черви — гермафродиты, но среди кольчецов встречаются и раздельнополые формы. На теле дождевого червя имеется поясок, вырабатывающий слизь, из которой формируется кокон. В него откладываются яйца и там же происходит их развитие.

Рыбья пиявка

Не­которые виды пиявок паразитируют на рыбах, на­пример рыбья пиявка (пиявка землемер). Зем­лемером её называют за способ передвижения. Рыбья пиявка прикрепляется к поверхности пооче­рёдно передней и задней присосками, как бы шагая.

Размножение

Характеристика кольчатого червя говорит о том, что представители этого типа животных могут размножаться как половым, так и бесполым способом. Бесполое размножение может производиться с помощью деления тела на части. Червь распадается на половины, каждая из них становится полноценной особью.

При этом хвост животного является самостоятельной единицей и может отрастить себе новую голову. В некоторых случаях вторая голова начинает формироваться в центре тела червя до разделения.

Почкование встречается реже. Особый интерес представляют виды, у которых процесс почкования может охватить все тело, когда от каждого сегмента отпочковываются задние концы. В процессе размножения могут образовываться и дополнительные ротовые отверстия, которые позже отделятся в самостоятельных особей.

Черви могут быть раздельнополыми, но у некоторых видов (преимущественно пиявок и дождевых червей) развился гермафродитизм, когда обе особи выполняют одновременно роль и самки, и самца. Оплодотворение может происходить как в организме, так и во внешней среде.

Например, у морских червей, размножающихся половым путем, оплодотворение наружное. Разнополые животные выбрасывают свои половые клетки в воду, где происходит слияние яиц и сперматозоидов. Из оплодотворенных яиц появляются личинки, не похожие на взрослых особей. Пресноводные и наземные аннелиды не имеют стадии личинки, они сразу рождаются похожими по строению на взрослых особей.

Класс Многощетинковые

Многощетинковые черви имеют наибольшее количество видов среди кольчецов. Преимущественно класс представлен свободноживущими морскими животными. Встречаются единичные пресноводные и паразитические виды.

Морские аннелиды, относящиеся к этому классу, весьма разнообразны по форме и поведению. Многощетинковые отличаются хорошо выделенным головным отделом и наличием параподий, своеобразных конечностей. Они преимущественно разнополые, развитие червя происходит с метаморфозом.

Нереиды активно плавают, могут зарываться в ил. Они имеют змеевидное тело и множество параподий, животные прокладывают ходы с помощью выдвигающейся глотки. Пескожилы по внешнему виду напоминают дождевых червей и глубоко зарываются в песок. Интересна характеристика кольчатого червя-пескожила тем, что он движется в песке гидравлическим способом, проталкивая полостную жидкость из одного сегмента в другой.

Любопытны и сидячие черви, серпулиды, которые живут в спиральных или витых известковых трубках. Серпулиды высовывают из своего жилища только голову с крупными веерообразными жабрами.

Класс Пиявки

Все пиявки являются хищниками, большей частью питающимися кровью теплокровных животных, червей, моллюсков, рыб. Среда обитания кольчатых червей класса пиявок весьма разнообразна. Чаще всего пиявки встречаются в пресных водоемах, влажной траве. Но есть и морские формы, а на Цейлоне обитают даже наземные пиявки.

Интерес представляют органы пищеварения пиявок. Их рот снабжен тремя хитиновыми пластинами, которые прорезают кожу, или хоботком. В полости рта находятся многочисленные слюнные железы, которые могут выделять ядовитый секрет, а глотка выполняет роль насоса при сосании.

Класс Эхиуриды

Один из редких видов животных, которых изучает биология — кольчатые черви эхиуриды. Класс эхиурид невелик, он насчитывает всего около 150 видов. Это мягкие, похожие на сосиску морские черви с хоботком. Рот расположен у основания невтяжного хоботка, который животное может отбрасывать и выращивать снова.

Среда обитания кольчатых червей класса эхиурид — большие глубины моря, песчаные норы или расселины скал, пустые раковины и другие убежища. Черви относятся к фильтраторам.

Класс Малощетинковые

Малощетинковые черви преимущественно обитают в почве и пресных водах, в морях встречаются единично. Строение кольчатого червя данного класса отличается отсутствием параподий, гомономной сегментацией тела, наличием железистого пояска у половозрелых особей.

Головной отдел не выражен, может быть лишен глаз и придатков. На теле расположены щетинки, рудименты параподий. Такое строение тела связано с тем, что животное ведет роющий образ жизни.

Весьма распространенными и знакомыми всем малощетинковыми являются дождевые черви, обитающие в почве. Тело червя может быть от нескольких сантиметров до трех метров (такие гиганты обитают в Австралии). Также в почве часто встречаются небольшие, размером около сантиметра, беловатые черви энхитреиды.

В пресных водоемах можно встретить живущих в целых колониях вертикальных трубок червей. Они являются фильтраторами, питающимися взвешенными органическими остатками.

Особенности строения кольчатых червей

Строение кольчатых червей поражает своим многообразием, но в то же время подчиняется единому плану. Их тело – это последовательность почти одинаковых участков – сегментов. Снаружи кажется, что оно состоит из множества колец. Отличаются лишь передняя и задняя части тела.

Передняя часть называется головная лопасть или простомиум, в ней находятся мозг и органы чувств. Задняя часть тела – это анальная лопасть или пигидий, на ней расположен анус.

Защита, жилище и движение

Мощная мускулатура состоит из наружного слоя кольцевых мышц и внутреннего слоя продольных. У некоторых червей есть примитивные ножки – параподии. Благодаря этому многощетинковые черви очень подвижны.

В движении участвует ещё и кожа. Снаружи у червей она покрыта эластичной кутикулой. Под ней лежат эпидермис и дермис. Из эпидермиса наружу торчат щетинки, состоящие из разновидности хитина. Вероятно, у предков кольчатых червей щетинки служили для защиты, а потом черви стали цепляться ими за песок, землю, дно и продвигаться вперёд.

В эпидермисе есть железистые клетки. Их секреты и слизь:

• увлажняют тело червя;
• образуют кокон для защиты кладок яиц;
• образуют защитные трубочки, в которых живут некоторые морские виды;
• выстилают и укрепляют норки, которые роет червь.

Вторичная полость тела

У кольчатых червей есть вторичная полость тела – целом. Она складывается из целомических мешков с жидкостью, которые парами лежат в каждом сегменте. В передней и задней лопастях целома нет.

Какие преимущества червям даёт вторичная полость тела:

1. При движении стенки тела сдавливают целом, но целомическая жидкость противодействует этому давлению, поэтому тело червя остаётся упругим. Если червь вытягивает тело или роет норки, жидкость целома перетекает из одной части тела в другой.
2. В целомической жидкости распространяются питательные вещества, поступающие из кишечника. В ней же накапливаются продукты обмена веществ.
3. В целоме созревают половые клетки – спермии и яйца.

Пищеварение и выделение

Кольчатые черви питаются органическими частицами, мелкими животными, кровью млекопитающих, всё зависит от вида. В строении пищеварительной системы тоже есть интересные варианты. Например, есть черви, которые выворачивают глотку через рот,

Глотка продолжается в пищевод, это две части передней кишки. Далее следуют средняя и задняя кишки. Продукты обмена веществ выводятся через органы выделения, которые есть в каждом сегменте.

Органы чувств кольчатых червей

Органы чувств развиты слабо. Сенсорные клетки и нервные окончания находятся в эпидермисе. У отдельных активных видов развиты глаза, органы химического чувства (обонятельные ямки), органы осязания (усики, щетинки и т. п.), органы равновесия.

Половая система кольчатых червей

Половое, иногда – бесполое размножение (почкование, фрагментация). Преимущественно половые органы являются только в определенных сегментах тела, иногда – во всех. Малощетинковые черви – гермафродиты, многощетинковые – преимущественно раздельнополые. Половой диморфизм не выражен. Оплодотворение как внутреннее, так и внешнее. У морских форм развито непрямое (с личинкой, неполный метаморфоз), у пресноводных и наземных – прямое.

Экологическое значение и польза для человека

Такие виды аннелид, как дождевые черви, поддерживают состояние почвы. Их значение трудно переоценить. Эти животные рыхлят землю, что способствует ее насыщению кислородом и влагой. Они улучшают почву следующими путями:

• смешивают органические и минеральные элементы;
• ускоряют разложение органики, делая ее доступной для других микроорганизмов;
• концентрируют минералы, преобразуя их в полезные вещества.

Дождевые черви также служат пищей для птиц и зверей.

Морские аннелиды — это основной вид обитателей морского и океанического дна. Ученые используют их для изучения уровня загрязнения воды и сравнения количества соли и кислорода с нормой. Роющие особи улучшают состояние донного грунта, увеличивая проникновение в него кислорода и влаги. Это способствует увеличению количества обитающих в море мелких животных.

Пиявки используются в медицине для гирудотерапии. Их применение началось еще много веков назад. В XIX веке лечение пиявками было настолько популярным, что в отдельных регионах их практически полностью выловили. В некоторых странах даже был введен запрет на их экспорт. По мнению ученых, слюна животных противостоит воспалительным процессам и останавливает рост раковых опухолей.

Многочисленные представители аннелид, несмотря на различие в размерах и внешнем виде, имеют схожее строение. У всех видов есть целом, который отсутствует у круглых и плоских червей.