Ланцетник передвигается с помощью чего
Ланцетник внешнее и внутреннее строение
Ланцетник – небольшое морское животное, ведущее придонный образ жизни. Несмотря на непримечательный внешний вид, рисунки, изображающие строение этого бесчерепного, и таблицы с подробным описанием часто встречаются в учебниках по биологии.
Это живое ископаемое – простейшее хордовое, представляющее немалый научный интерес.
Внешнее строение ланцетника
Семейство ланцетниковых – единственный представитель подтипа бесчерепных. Доказано, что эти примитивные животные существовали еще в кембрийский период.
Их строение и внешний вид не претерпели значительных изменений даже спустя сотни миллионов лет.
Тело ланцетника, длиной не более 10 сантиметров, имеет вытянутую, ланцетовидную форму, заостренную к заднему концу. Кожа животного тонкая, однослойная, лишена пигментов, что делает ее полупрозрачной.
Ротовая полость расположена с передней стороны и окружена щупальцами разных размеров, которые используются для фильтрации воды в поисках пищи.
Кровеносная система ланцетника
Кровеносная система имеет особенности, характерные для замкнутого типа – обмен питательными элементами в организме осуществляется посредством вен и артерий. Однако, бесчерепное лишено сердца, что делает эту систему замкнутой лишь частично.
Циркуляция бесцветной крови в организме обеспечивается пульсацией стенок брюшной аорты.
Затем кровь насыщается кислородом в жабрах. В этот процесс также вовлекаются все поверхностные сосуды, что возможно благодаря тонкому кожному покрову и малому размеру ланцетника. Поэтому венозная и артериальная кровь не сильно различаются по насыщенности кислородом.
После жаберных артерий она попадает в спинную аорту, доходящую до кончика хвоста. Отходящие от нее сонные артерии и капилляры питают организм животного. В дальнейшем кровь собирается в парных продольных и подкишечной вене. Оттуда она возвращается в брюшную аорту, замыкая круг кровообращения.
Опорно-двигательная система
Главное отличие ланцетника от беспозвоночных – наличие гибкого скелетного стержня – хорды. Ее наличие присуще для эмбрионов почти всех позвоночных, но по мере развития плода хорда заменяется позвоночником.
Особенность строения ланцетников заключается в том, что подобный первичный внутренний скелет сохраняется и у взрослой особи. Этот интересный факт делает неприметных обитателей морского дна важной промежуточной ступенью между позвоночными и беспозвоночными организмами.
Хорда закладывается в спинной части животного, и ее длина почти совпадает с длиной тела. Вместе с сегментированной мускулатурой (каждый сегмент мышц разделен перегородкой – миосептой) она активно участвует в передвижении.
Так же для движения в воде используются плавники: невысокий спинной плавник, переходящий в хвостовой, и малый плавник под хвостом. Они стабилизируют положение животного в пространстве, помогают зарываться в песок.
Пищеварительная система
Ланцетник добывает пищу путем фильтрации воды. Вода с пищевыми частичками попадает в ротовое отверстие, которое окружено щупальцами. На его стенках расположены реснички, чья активность обеспечивает ток воды.
Глотка от ротового аппарата отделена перегородкой из мускулов и короткими щупальцами, блокирующими крупные объекты. Длинная глотка также оснащена ресничными и бокаловидными клетками. Реснички по-прежнему обеспечивают ток воды, но к ним добавляется слизь, захватывающая пищу.
Отфильтрованная вода выделяется обратно во внешнюю среду с помощью отверстия – атриопора. Пища в глотке направляется по транспортному желобку – эндостилю в кишечник, где и происходит пищеварительный процесс с участием ферментов печеночного выроста. Питательные элементы всасываются стенками кишки.
Дыхательная система
Несмотря на наличие жаберных щелей, большую роль в газообмене ланцетника играют покровы его тела, мускулатура и атриальная полость, окружающая глотку.
Благодаря диффузионной способности тканей, обеспечивается всасывание кислорода из окружающей среды.
Специализированный орган, предназначенный для дыхания, отсутствует, а значение жаберных щелей и прилегающей к ним системы кровеносных сосудов – незначительное. Можно с уверенностью утверждать, что животное дышит всем телом.
Выделительная система
Выделительная система сформирована многочисленными парными трубочками – нефридиями.
Один их конец расположен во вторичной полости тела (целом), где скапливаются продукты жизнедеятельности. Их движение обеспечивают жгутики, окружающие отверстия этой стороны нефридия.
По каналу отходы попадают в атриальную полость и покидают организм.
Центральная нервная система
Устройство нервной системы ланцетника примитивно и включает единственный орган – нервную трубку, которая расположена продольно в спинной части тела. На поперечном разрезе в ней имеется полость – невроцель, чьи края усеяны глазками Гессе.
Эти органы чувств являются комбинацией пигментных и светочувствительных клеток, что позволяет бесчерепному реагировать на световые раздражители.
Строение нервной трубки неоднородно и ее условно можно разделить на две части:
Для обеспечения связи между тканями и органами, от каждой части нервной трубки ответвляются нервные волокна.
Стоит отметить: примечательно наличие множества рудиментов в головной части. Вероятно, что нервная система животного деградировала по сравнению с древними предками, которые вели активный образ жизни.
Размножение и развитие
Ланцетники раздельнополы, но при этом существенных внешних отличий между самцами и самками нет. Половая система, состоящая из яичника или семенника, у животного появляется при достижении половой зрелости.
Размножение происходит в любое время года, кроме зимы.
Школьников часто интересует, почему ланцетники выметывают икру ночью? Ланцетник избегает яркого света, а ночью проявляет активность. Именно тогда самки мечут икру, оплодотворением которой занимается самец.
Меньше чем через неделю из нее появляется личинка. Эта стадия развития длится несколько месяцев. Ночью личинки неподвижно парят в верхних и средних слоях воды, а днем прячутся, зарываясь в песок. Взрослая особь образуется в результате метаморфозы.
Значение ланцетника в природе и для человека
Ланцетники очень распространенный вид животных, который живет на дне морей умеренных климатических поясов. Благодаря своей многочисленности, они занимают важное место в пищевых цепях морской фауны.
В некоторых странах относятся к промысловым видам животных и используется человеком в пищу.
Особенное значение единственные представители класса «ланцетники» имеют для науки. Изучение этого морского обитателя позволит лучше понять механизм эволюции позвоночных.
Ланцетник
К подтипу Бесчерепные относится единственный класс Головохордовые, который насчитывает всего около 30 видов морских животных, обитающих на мелководье. Типичным представителем является ланцетник (Branchiostoma lanceolatum), размеры которого достигают 8 см. Тело ланцетника овальное, суженное к хвосту, сжатое с боков. На задней части тела расположен хвостовой плавник в форме ланцета — древнего хирургического инструмента. Парные плавники отсутствуют, имеется слабо выраженный спинной плавник. По бокам тела с брюшной стороны свисают две складки, которые срастаются на брюшной стороне и образуют околожаберную полость, сообщающуюся с глоточными щелями и открывающуюся отверстием наружу.
© Покровы.Представлены кожей, состоящей из однослойного эпидермиса и тонкого слоя дермы.
© Опорно-двигательная система. Вдоль всего тела тянется хорда, утончаясь в передней и задней частях тела. Хорда заходит в переднюю часть тела дальше, чем нервная трубка, отсюда и название единственного класса — головохордовые. Хорда заключена в соединительнотканный футляр, который образует опорные элементы для спинного плавника и разделяет мышечные пласты на сегменты с помощью соединительнотканных прослоек. Мышцы образованы поперечно-полосатой мускулатурой.
© Пищеварительная система. На передней части тела имеется ротовое отверстие, окруженное щупальцами (до 20 пар). Ротовое отверстие ведет в обширную глотку, цедильный аппарат. Через щели в глотке вода выходит в атриальную полость, пищевые частицы улавливаются ресничным эпителием и направляются на дно глотки, где расположен эндостиль — бороздка, имеющая ресничный эпителий, который гонит слизь вперед, затем по спинной бороздке — к кишке. Желудка нет, имеется печеночный вырост, гомологичный печени позвоночных животных. Кишечник не делает петель и открывается анальным отверстием у хвостового плавника. Переваривание пищи происходит в кишечнике и в полом печеночном выросте, который направлен к головному концу тела. Интересно, что у ланцетника сохранилось внутриклеточное пищеварение, клетки кишечника захватывают пищевые частицы и переваривают их в своих пищеварительных вакуолях. Такой способ пищеварения у позвоночных животных отсутствует.
|
Рис. 135. Строение ланцетника. А — нервная трубка, хорда и пищеварительная система; Б — кровеносная система: 1 — хорда; 2. — нервная трубка; 3 — ротовая полость; 4 — жаберные щели в глотке; 5 — околожаберная полость; 6 — атриопор; 7 — печеночный вырост; 8 — кишка; 9 — анальное отверстие; 10 — подкишечная вена; 11 — капилляры воротной системы печеночного выроста; 12 — брюшная аорта; 13 — луковички артерий, прокачивающих кровь через жаберные щели; 14 — спинная аорта.© Дыхательная система. В глотке более 100 пар жаберных щелей, ведущих в околожаберную полость. Стенки жаберных щелей имеют кровеносные сосуды, в которых происходит газообмен. С помощью ресничного эпителия глотки вода прокачивается через жаберные щели в околожаберную полость и через отверстие (атриопор) выводится наружу. Кроме того, в газообмене принимает участие и кожа.
© Кровеносная система. Кровь ланцетника бесцветная, не содержит дыхательных пигментов. Транспорт газов осуществляется в результате их растворения в плазме крови. Кровеносная система замкнутая, один круг кровообращения. Сердце отсутствует, и кровь движется благодаря пульсации жаберных артерий (рис. 135), которые прокачивают кровь через сосуды в жаберных щелях. Артериальная кровь попадает в спинную аорту, от которой по сонным артериям кровь течет в переднюю часть, а по непарной спинной аорте — в заднюю часть тела. Затем по венам кровь вновь возвращается в венозный синус и по брюшной аорте направляется к жабрам. Вся кровь от пищеварительной системы попадает в печеночный вырост, затем в венозный синус. Печеночный вырост, так же, как и печень, обезвреживает ядовитые вещества, попавшие в кровь из кишечника, и, кроме того, выполняет другие функции печени. Такое строение кровеносной системы принципиально не отличается от кровеносной системы позвоночных животных и часто рассматривается как ее «прототип».
©
|
Рис.136. Нефридий ланцетника: 1 — отверстие в целом; 2 — соленоциты; 3 — отверстие в околожаберную полость.Выделительная система.
Органы выделения ланцетника называются нефридии и напоминают органы выделения плоских червей — протонефридии. Многочисленные нефридии (около ста пар, по одному на две жаберные щели), расположенные в области глотки, представляют собой трубочки, открывающиеся одним отверстием в полость целома, другим — в околожаберную полость (рис. 136).
На стенках нефридия расположены булавовидные клетки — соленоциты, каждая из которых имеет узкий канал с мерцательным волоском. За счет биения этих волосков, жидкость с продуктами метаболизма выводится из полости нефридия в околожаберную полость.
© Центральная нервная система образована нервной трубкой с полостью внутри. Выраженного головного мозга у ланцетника нет. В стенках нервной трубки, вдоль ее оси, располагаются светочувствительные органы — глазки Гессе. Каждый из них состоит из двух клеток — светочувствительной и пигментной, они способны воспринимать интенсивность освещения. К расширенной части нервной трубки прилегает орган обоняния.
© Размножение и развитие. Ланцетники раздельнополы, половые железы (гонады, до 26 пар) расположены в полости тела в области глотки. Половые продукты выводятся в околожаберную полость через временно образующиеся половые протоки. Оплодотворение внешнее, зигота претерпевает дробление и превращается по классической схеме в морулу, бластулу, гаструлу, нейрулу. Имеется личиночная стадия. Личинка активно передвигается с помощью ресничек, покрывающих все тело, затем — за счет боковых изгибов тела. Личинка до трех месяцев ведет пелагический образ жизни, затем переходит к жизни на дне.
Особенности строения, особенности эмбрионального развития, характерные для хордовых животных, были изучены русским ученым А. О. Ковалевским. Но достаточные основания считать ланцетников прямыми предками позвоночных животных отсутствуют. Они развивались по пути адаптаций к придонному образу жизни с фильтраторным типом питания.
Бесчерепные животные сохранили ряд признаков беспозвоночных предков:
¨ выделительную систему нефридиального типа;
¨ отсутствие в пищеварительной системе дифференцированных отделов и сохранение внутриклеточного пищеварения;
¨ фильтрующий способ питания с образованием околожаберной полости для защиты жаберных щелей от засорения;
¨ метамерию (повторяющееся расположение) половых органов и нефридиев;
¨ отсутствие сердца в кровеносной системе;
¨ слабое развитие эпидермиса, он однослойный, как у беспозвоночных животных.
Подтип Позвоночные (Vertebrata)
Надкласс Рыбы (Pisces)
Ланцетник
БЕСЧЕРЕПНЫЕ (АСКАША, ИЛИ СEPHALOCHORDАТА)
Немногочисленные представители этого подтипа отличаются от оболочников наличием метамерии, т. е. посегментным, последовательным распределением частей тела, расположением ротового и анального отверстий на противоположных концах туловища, отсутствием туницина в поверхностном кожном слое, постоянной хордой, составляющей ось тела. От следующего подтипа позвоночных (Vertebrata) бесчерепные резко отличаются следующими признаками.
1. Спинная струна доходит до переднего конца тела, выступая кпереди от нервной системы.
2. Вокруг хорды не развивается ни хрящевого, ни костного скелета.
3. Нервная система не разделена на головной и спинной мозг. Вследствие этого отсутствует хрящевая, костная или соединительнотканная черепная коробка.
4. Органы кровообращения лишены сердца—центрального органа, расположенного на брюшной стороне.
5. Органы дыхания не обособились в диференцированные жабры или легкие.
История открытия ланцетника
К подтипу бесчерепных относится всего 2 семейства и 3 рода мелких морских животных. Известнее других ланцетник (Branchiostoma lanceolatum).
Впервые это замечательное животное было описано в XVIII столетии в виде особого слизняка Limax lapceolatus знаменитым зоологом Палласом, нашедшим его у берегов Англии. Только в 1833 г. Коста отнес это животное к рыбам, дав ему наименование Branchiostoma lubricum.
Рис. Строение ланцетника.
1 — передний отдел (rostrum); 2 — область ротового отверстия; 3 — околоротовые жгутики (cirri); 4 — метаплевральные складки; 5 — половые органы (гонады); 6 — мышечные сегменты; 7 — атриальное отверстие; 8 — хвостовой плавник; 9—уплотненная ткань, поддерживающая непарные плавники.
Общий вид ланцетника
Рис. 2. Строение ланцетника с брюшной стороны.
1 — передний отдел (rostrum); 2—ротовая область; 3—околоротовые жгутики; 4— парус; 5 —глотка; 6— атриальная полость; 7 —кишка; 8 —анальное отверстие.
Несколько отступая книзу от переднего отдела туловища, на дне чашевидного углубления, усаженного венцом из 12—20 пар щупалец, лежит ротовое отверстие (рис., 2). На заднем конце туловища с брюшной стороны, влево от брюшного плавника, заметно небольшое анальное отверстие (рис. 2, 8).
Кожа ланцетника
Тело ланцетника покрыто однослойным цилиндрические эпителием, между однотипными клетками которого помещаются видоизмененные эпителиальные клеточки, несущие каждая по одному чувствительному волоску, Под слоем прозрачной и тонкой основной перепонки, подстилающей эпителий, залегает студенистая соединительная ткань, образующая кожу ланцетника.
Мускулатура
Характерной особенностью мышц является их неравномерное распределение в туловище; кроме того, мышцы спины гораздо толще мышц брюха и боков. Мышечный слой отличается своим последовательным подразделением на отделы, или сегменты (рис., 6). Это разделение, или метамерия, выражается наличием около 60 мышечных сегментов, разделенных тонкими прослойками почти бесклеточной ткани. Эти прослойки называются миосептами, или
Рис. 3. Вскрытый ланцетник сбоку.
1—передний отдел (rostrum); 2—околоротовые жгутики (cirri); 3—ротовое отверстие; 4—глотка с жаберными отверстиями; 5—метаплевральная складка; 6— печеночный вырост; 7—кишка; 8—гонады; 9—анальное отверстие; 10—атриальная полость; 11—атриальное отверстие; 12—хорда; 13—нервная система; 14—уплотненная ткань, поддерживающая непарные плавники.
Следует подчеркнуть, что миосепты направлены не прямо поперек тела, а расположены косо, под углом к продольной оси его. Кроме того, они изогнуты в виде острых углов, направленных вершинами к головному отделу животного. При знакомстве с подобным строением становится ясным, что миомеры состоят как бы из конусов, вложенных один в другой и вершинами направленных вперед. Миомеры правой и левой сторон не совпадают, а расположены как бы поочередно.
Рис. 4. Поперечный разрез через тело ланцетника, проведенный в задней части жаберной области.
А—опорный скелет спинного плавника; В —нервная трубка; С—спинная струна; D —ее оболочка; Е —жаберная полость; F —наджаберный желобок; G — поджаберный желобок, или эндостиль; H—перибранхиальная полость; L— печеночный выступ кишечника; М, N, О, Р —отделы полости тела; R —корни аорты; S—пульсирующее расширение жаберной артерии; Т—печеночные вены; VDV— яичник.
Скелет ланцетника
Главную ось туловища составляет хорда, или спинная струна, которая в виде плотного эластического стержня тянется над кишечником между миомерами правой и левой сторон. На концах стержень хорды заострен; в переднем отделе туловища хорда заметно выступает вперед по сравнению с нервной системой.
Спинная струна слагается из особой клеточной ткани, образованной крупными вакуолизированными клетками. Хорда окружена оболочкой, выделяемой клетками спинной струны.
Из остальных частей скелета следует указать на наличие многочисленных стержней плотной студенистой ткани, образующей скелет непарных плавников (рис. 3, 14). Ротовое кольцо поддерживается плотной хрящеподобной тканью и состоит как бы из отдельных звеньев; каждое звено несет тонкий отросток, служащий осью, которая поддерживает соответствующий усик.
Глотка поддерживается плотными косыми палочками, состоящими из особого хитинообразного вещества, образующего так называемый аппарат жаберных столбиков.
Кишечник
На дне ротовой чаши, или валика, расположено небольшое округлое ротовое отверстие, ограниченное складкой слизистой оболочки (парусом) (рис. 2, 4), снабженной собственной мускулатурой и особыми щупальцами, направленными внутрь, к глотке. Рот ведет в объемистую глотку, имеющую в поперечном разрезе очертания крупной камеры, вытянутой в спинно-брюшном направлении и сжатой с боков.
Стенки глотки пронизаны многочисленными (свыше сотни) отверстиями жаберных щелей (рис. 4, 4 и 16, Е). Через них ток воды выходит из глотки в окружающую ее околожаберную полость, а затем выводится во внешюю среду через жаберную пору (атриопор). Узкие перегородки между жаберными щелями поддерживаются упомянутыми выше жаберными столбиками.
По средней линии на дне глотки тянется желобок, выстланный мерцательным эпителием и снабженный рядами железистых слизеотделительных клеток, перед нами так называемая поджаберная борозда, или эндостиль (рис. 4, G). Впереди, у паруса, поджаберная борозда разделяется на две ветви, своими мерцательными бороздками охватывающие глотку и продолжающиеся в продольную наджаберную борозду (рис. 4, F). Эти своеобразные органы служат для извлечения из воды необходимых пищевых частиц. Слизь, выделяемая железистыми клетками поджаберной борозды, действием мерцательных ресничек гонится по желобку вперед, навстречу поступающему в глотку току воды. Пищевые частицы, находящиеся в воде, прилипают к слизи и увлекаются ее течением к околоротовым мерцательным ветвям, при помощи их пищевые частицы достигают наджаберной борозды, которая действием мерцательных ресничек прогоняет пищевые частички прямо в кишечник. Последний имеет форму трубки, тянущейся вплоть до анального отверстия. От переднего отдела стенки брюшной кишечной трубки отделяется слепой отросток—печень (рис. 3, 6). Гомология этого железистого органа с печенью позвоночных доказывается наличием в нем волосной системы кровеносных сосудов—так называемых капилляров, своей сетью опутывающих данный орган и как бы промывающих его. Из сказанного видно, что процесе питания ланцетника протекает пассивно и обусловливается работой мер цательного эпителия, который, помимо описанных борозд, одевает и весь кишечный тракт.
Рис. 5 . Кровеносная система ланцетника.
(А—животное сверху; Б —сбоку) 1—артерии к жаберным дужкам; 2—пульсирующие расширения у их оснований; 3—жаберная артерия, или брюшная аорта; 4—наджаберные артерии, корни спинной аорты; 5—печеночная вена; 6—спинная аорта; 7—подкишечная вена.
Дыхание ланцетника
Мы упоминали выше о многочисленных (более сотни) жаберных отверстиях, пронизывающих стенки глотки. У живого ланцетника жаберные щели расположены почти отвесно, а у консервированных экземпляров они приобретают наклонное назад несколько косое положение. У личинки жаберные щели по числу соответствуют миомерам, т. е. вполне метамерны. С развитием ланцетника до взрослой стадии количество жаберных щелей резко увеличивается, п точная метамерия утрачивается. Уже упоминалось, что жаберные щели поддерживаются плотными жаберными перегородками, соединенными между собой наподобие решетки тонкими продольными перекладинами. Жаберный скелет неподвижно фиксирует описанные щели, остающиеся все время открытыми. Кровь в жаберных сосудах (рис. 5) окисляется кислородом, растворенным в воде, омывающей жаберные перегородки,—так пассивно совершается дыхательный процесс.
Кровообращение
Органы кровообращения представлены рядом сосудов, несущих бесцветную кровь. Под глоткой, на брюшной стороне, тянется поджаберный кровеносный сосуд, часто называемый также брюшной аортой (рис. 5, 3).
Венозная кровь в этом сосуде течет к переднему отделу туловища и поступает в приносящие жаберные сосуды, направляющие кровь к жаберным перегородкам. В жаберной области кровяной ток окисляется, и артериальная кровь через выносящие жаберные сосуды поступает в два параллельно расположенных наджаберных сосуда (рис. 5, 4); от этих сосудов окисленная кровь по сонным артериям поступает в голову, но главная часть артериальной крови попадает в спинную аорту, в которую сливаются оба наджаберных кровеносных сосуда (рис. 5, 4 и 6). По спинной аорте кровь течет к заднему отделу туловища, отдавая ветви к кишечнику, мускулам и внутренним органам. В этих частях тела кровь отдает свой кислород и взамен получает углекислоту и продукты обмена веществ. Мелкие сосуды изливают кровь в подкишечную вену, несущую кровь вперед (рис. 5, 7); подкишечная вена подходит к печени, где образуется система тончайших печеночных капилляров (воротная система печени; рис. 5, 5). Отсюда кровь собирается в печеночную вену, образующую небольшое расширение. С обеих сторон в это расширение впадают два сосуда, которые некоторые авторы (Шмальгаузен) сравнивают с кювьеровыми протоками рыб. Эти протоки слагаются из пары вен, несущих кровь от передней и задней частей туловища. По сравнению с соответствующими сосудами рыб описываемые вены могут быть названы кардинальными. Из печеночной вены кровь поступает в поджаберный сосуд.
Полость тела
Полость тела, или целом, выстланная мерцательным эпителием, очень сокращена. В глоточной области эта полость сведена к двум узким надглоточным каналам, сообщающимся с третьим подкишечным каналом узкими анастомозами, проходящими по первичным жаберным перегородкам. Позади глотки полость тела вполне охватывает кишечник (рис. 4, М, N, О, Р).
Атриальная полость. Сильное уменьшение целома обусловлено значительным развитием атриальной полости. Выше было отмечено, что жаберные щели открываются в пространство между стенками тела и глоткой (рис. 4, Н). Этот промежуток называется атриальной, или околожаберной, полостью. Спереди атриум оканчивается слепо, сзади глотка открывается на брюшной стороне атриопором и посылает справа от кишечника длинный слепой выступ.
Органы выделения. Органы выделения устроены весьма примитивно и оригинально, напоминая структуру их у некоторых кольчатых червей. Особые выделительные трубочки (нефридии) лежат попарно рядами по бокам спинной части глотки между продольными каналами полости тела и атриумом. Подобных выделительных трубок насчитывают до 90 пар. Одним концом каждая выдели тельная трубка, или нефридий, открывается в целом, другим—в околожаберную полость. Микроскопическое исследование показывает нам, что отверстия выделительных органов одеты особыми булавовидными клетками, каждая с тонким внутренним канальцем и особым длинным мерцательным волоском (рис. 6, 1).
Статья на тему Ланцетник
Похожие страницы:
Понравилась статья поделись ей