Доцільність кишковопорожнинних

Жданова Т. Д.

Якщо ми уважніше познайомимося з дивовижним світом кишковопорожнинних - живих істот зі складною будовою організму і добре керованим поведінкою, то у нас може виникнути відчуття дотику до справжнього дива. Наприклад, медуза, що складається на 98% з води, на вигляд - один з найпростіших форм життя. А насправді Творець досить добре оснастив її всім необхідним, щоб вона була здатна виявляти складні харчові, захисні і багато інших доцільні реакції.

Продемонструємо на деяких прикладах доцільність функціонування життєво важливих систем кишковопорожнинних, а також особливості їхньої поведінки.

Доцільні пристрої та системи організму

Кишковопорожнинні володіють органи зору й рівноваги, здатні реагувати на такі фактори середовища, як світло, тепло, механічні, хімічні та інші дії. При цьому, наприклад, у актинії кожному відділу тіла властива реакція на певний тип зовнішнього впливу. Ртом вона сприймає хімічне роздратування, не відчуваючи механічної дії, до якого, однак, чутлива підошва. А стінки тіла і щупальця актинії відповідають і на механічне, і на хімічну, і на електричне впливу. Завдяки різноманітним пристроїв і живим «Приладів» ці живі істоти здатні відповідати на ці зовнішні сигнали адекватною реакцією і здійснювати цілеспрямовані рухи. Розглянемо деякі приклади.

«Прилад» для передбачення шторму

Медуза відома своєю здатністю заздалегідь відчувати наближення шторму за допомогою пристрою для уловлювання інфразвуком. Ці акустичний удари з частотою 8-13 герц створюються предштормовим вітром при захлопування води на гребені хвилі. У людини такі інфразвуки викликають нервове напругу. А організму медузи вони вже за двадцять годин до початку шторму сигналізують про його наближення. Завдяки не тільки так званого «Інфрауху», а й системи розпізнавання сигналу, медуза вчасно йде з небезпечної зони. Інакше її драглисті тіло може бути розбите штормовими хвилями об камені або викинуто на берег.

Пристрій живого «приладу» медузи зацікавило біоніка. Її тіло, що має вигляд дзвони, забезпечено очима, органами рівноваги, а також слуховими колбочками завбільшки з шпилькову головку -- «Вухом» медузи. Її дзвін, як рупор посилює що виникає перед негодою інфразвук. Далі він передається на слухові колбочки медузи, і вона чує відгомін шторму, що знаходиться за сотні кілометрів від неї. На принципі роботи такого чудового пристрою, як «інфраухо» медузи, біоніки створили автоматичний прилад - провісник бур. Він дозволяє уникнути багатьох страшних наслідків шторму, тому що попереджає про нього за 15 годин, а традиційний барометр - тільки за дві години.

Біологічні «годинник»

Життєдіяльність багатьох живих істот циклічна і запускається певними ключовими стимулами. Одним з найбільш важливих циклів є чергування дня і ночі. Інші цикли пов'язані зі зміною пори року, приливами і відливами. Причому це не тільки безпосередня реакція на зміна зовнішніх умов. Такі біологічні ритми здійснюються і в штучних умовах завдяки наявності у живих організмів внутрішніх «Біологічних годин». У них задіяні складні багатофункціональні структури і механізми: системи аналізу ситуації у зовнішній і внутрішній середовищі організму; механізми включення певних нервових та інших компонентів; регулятори періодично проявляються поведінкових актів і багато іншого.

Вченим до цих пір невідомо, де знаходяться такі «Годинник», з якими вони пов'язані органами, елементами клітини і організму, яка природа протікають у них процесів, що лежить в основі їх «ходу» - фізичні або хімічні зміни. І, незважаючи на складність таких систем, «примітивний» організм кишковопорожнинних мають дуже точними біологічними «годинами». Так, актинія Еквін здатна визначити час настання припливу і відпливу з точністю до декількох хвилин. Експерименти в акваріумі дозволили встановити, що актинія розпускається під час припливу, розкриваючи щупальця, і скорочує їх у відлив не тільки в природних умовах. Цю здатність вона зберігає і в спеціальному акваріумі. Такий ритм у штучному середовищі у неї дуже стійкий і зберігається після початку експерименту кілька днів.

Можливість здійснювати координовані пересування

Одні представники кишковопорожнинних є малорухомими прикріпленими тваринами. Інші ж можуть змінювати форму тіла і пересуватися завдяки системам координації, що дозволяє здійснювати цілеспрямовані скорочення і розслаблення певних м'язових клітин.

Наприклад, гідри звичайно великі домувальниця і можуть всю життя провести на одному місці, прикріпившись підошвою до каменя або до підводного рослині. При цьому улюблена поза тварин-висіти вниз щупальцями в досить світлому місці водойми, не відчуваючи ніякого дискомфорту. При необхідності гідри здійснюють і невеличкі подорожі, переміщаючись в просторі чотирма різними способами, послідовно стискаючи, витягуючи і розслабляючи своє тіло. По-перше, вона може крокувати за допомогою підошви і щупальців. Для цього гідра лягає на дно, витягує тіло в потрібному їй напрямку і чіпляється щупальцями за грунт. Потім вона підтягує до цього місцем тіло, закріплюється підошвою і готується до наступного кроку. По-друге, існує більш швидкий спосіб пересування гідри - кочення як колесом. Починає вона також як і в попередньому способі, але, закріпившись щупальцями, гідра стає на «голову» і робить перекид, причому, обов'язково в сторону руху. У такий спосіб їй котитися швидко і зручно. По-третє, гідра вміє плавати, причому своєрідним способом. Вона спочатку піднімається вгору, створюючи якимось чином на підошві бульбашка повітря і користуючись ним як поплавком. Потім гідра ніби ширяє у воді, распластивая свої щупальця і повільно знижуючись. Рух четвертим способом вона здійснює на гладкої поверхні скла. За нього гідра ковзає, як на ковзанах, повільно пересуваючись на своїй підошві. Всі чотири способи пересування проводяться не випадковими діями. Вони відтворні з покоління в покоління, тому що здійснюються за спадковою програмі.

Кероване зміна курсу

У вільно живе медузи - дуже цікавий спосіб пересування. При кожному ритмічному скорочення її дзвони вода відкидається, а тіло, як би відштовхуючись, пливе в протилежну сторону. У цьому випадку створюється керована реактивна пульсація.

Вважається, що нервова система медузи, представляючи собою всього лише дифузну мережу нейронів, не повинна бути здатна на будь-що серйозне. Однак дослідження показали, що це нагадує прозоре желе тварина володіє всіма необхідними пристроями, щоб виявляти досить складне, добре кероване поведінку. Так, у випадку небезпеки вона може цілеспрямовано змінювати курс і швидкість свого пересування. Якщо медузу потривожити, то вона розвертається і пливе в глибину, виявляючи тим самим справжню реакцію втечі. Чітко організовані дії медузи забезпечують нервова і сенсорні системи. Отриманою від рецепторів і проаналізованої інформації, відбувається кероване асиметрична зміна скорочувальної активності тварини, що і призводить до зміни курсу.

Вроджена і придбане в поведінці

Вчені поки що не можуть розгадати загадку, які підносять їм кишковопорожнинні. Їх нервова система з анатомічної точки зору влаштована досить просто. І в той же час вона здатна організувати досить складне інстинктивне поведінку, а також научіння і вироблення умовних рефлексів.

Інстинктивне поведінка гідри

Щоб уникнути хижака, піймати видобуток або знайти інше місце проживання, гідра здатна не тільки пересуватися і здійснювати інші цілеспрямовані дії. Наприклад, нервова система сигналізує їй про небезпеки і управляє скороченнями тіла для видалення від хижака. А сигнал про присутності видобутку приводить в дію щупальця, які здатні іноді широко розставлятися і витягуватися, щоб вловити видобуток на великій відстані. Потім в хід пускаються жалкі клітини, що дають можливість паралізувати здобич. Яким чином нервова система взаємодіє з клітинами, відповідальними за активні дії гідри? Справа в тому, що до складу ектодерми гідри, крім нервових, жалких і пігментних клітин, входять епітеліальної-м'язові клітини. Нервові клітини, сприйнявши роздратування, аналізують сигнал і передають інформацію на скоротливі волокна епітеліальної-м'язових клітин. При цьому відбувається у відповідь реакція на подразнення - або скорочення тіла тварини, або запуск в дію жалких клітин, які служать для захисту або нападу. Сигнал для жалких «зброї» керовано надходить з нервової системи в різні місця тіла. Адже одними такими клітинами оснащені покриви і служать засобом захисту від нападу ворогів. Інші ж розташовані в щупальцях, щоб виконувати функцію добування корму.

жалких клітина - справжнє технічне диво

Думка про те, що дивно складним пристроєм для нападу на видобуток володіють зовсім примітивні тварини, може здатися сумнівним. Для цього варто розглянути його будову, а також чітко узгоджену ланцюжок дій, наприклад, прикріпленого коралового поліпа. Сама. На одному її кінці знаходиться витончений, немов виточений, гарпунчік. Він з'єднаний з чутливими волосками, і зверху прикритий такий же красного кришечкою. На іншому кінці клітини розташована тонка порожня кручена трубка -- жалких нитку. Капсула заповнена сильно отруйною речовиною, що спеціально виробляється хімічним виробництвом організму поліпа. Варто тільки жертві зачепити чутливий волосок, той же час приводиться в дію нервова система, і відбувається управління ланцюжком послідовних рухів. Кришечка відкривається, спрацьовує механізм, на зразок пружини, і випускає гарпунчік. Він встромляє в тіло видобутку і тягне за собою жалких нитка, через яку впорскується отруту. І вся ця ланцюгова реакція відбувається лише за 0.0005 секунд! Можна тільки уявити, яка потужна генетична програма закладена в цьому «примітивному» тварину. Адже лише описаний механізм пшцедобиванія поліпа супроводжується цілим комплексом доцільних пристроїв і точно узгоджених дій. Причому, всі ці пристрої організм відтворює з покоління в покоління сам за наявними «кресленнях» і технологій - і капсулу клітини, і гарпунчік, і кришечку, і міні-«шланг» для отрути. І матеріали для них виробляє з різними характеристиками: одні, міцні, - для гарпуна, інші, гнучкі, - для трубки і т.п.

Здатність до навчання та вироблення умовних рефлексів

Все тіло Гідроїдні поліпа охоплено сплетеннями нервових клітин, за допомогою яких гідра реагує на такі фактори, як світло, тепло, механічний вплив. Нервова система відповідає і за відповідну реакцію організму. Наприклад, найменше струс лякає гідру, і вона той же час стискується в маленький клубочок, стаючи непомітною на тлі листя. Але якщо все спокійно, гідра, трохи вождів, поступово розпрямляється. Цікаво, що особи здатні виявляти свій індивідуальний характер. При струшуванні судини одні з них, що нагадують холериків, скорочуються різко і швидко. Інші гідри, як і всі флегматики, повільні - ледь поводять щупальцями.

Для дослідження здатності кишковопорожнинних до навчання, гідрі, що сидить на дні акваріума кидали дуже маленькі піщинки. Коли один з них зачіпає щупальця, гідра вистачає частинку на льоту. Відчувши неїстівне видобутку, гідра намагається позбутися піщинки, утримуваної жалкими нитками, і приймає колишню позу. Якщо їй продовжують кидати піщинки, то через деякий час гідра все з меншою і меншою активністю вистачає приманку і швидше від неї позбувається. І нарешті, після 20-30 піщинки вона зовсім втрачає до неї інтерес - у гідри виробився ефект звикання до піщинці.

Далі шляхом навчання у гідри виробили щось на зразок умовного рефлексу. Над посудиною з поліпом запалювали яскраве світло і одночасно через опущені у воду електроди подавали електричний струм. При це гідра сприймала спалах світла і отримувала невеликий, але неприємний по відчуттям удар струмом. Тіло її той час стискалося у грудочку, і тварина деякий час сиділо непорушно. Коли воно спадало на себе, експеримент повторювали. Нарешті настав такий момент, коли гідра здригалася або стискалася лише від однієї спалахи світла. Вчені назвали цей ефект не умовним, а суммаціонним рефлексом, уявляючи, що порушення від кожного удару складалося, і досить було однієї спалахи світла, щоб викликати реакцію тварини. І все ж це маленьке істота чогось навчилося. Гідра стала боятися світла і стискуватися при його спалах у відсутність роздратування струмом.

Актинія засвоює уроки

При однотипному механічному роздратуванні актинії досить швидко перестають на нього реагувати. Можна було б говорити про стомленні тварин, але вони знову проявляють свою активність, якщо цей вид роздратування замінять на світловий або хімічний. Це говорить про звикання -- однією з форм навчання.

У актинії можна виробити і досить стійкий умовний рефлекс, даючи їй шматочки фільтрувального паперу, злегка просоченої харчовим соком. Спочатку актинія охоче їх схоплює і ковтає. Але при продовження процесу навчання вона, схопивши приманку, відкидає її, навіть не доторкнувшись ротом. Ще через деякий кількість повторень експериментів, актинія зовсім перестає реагувати на шматочки паперу. Це говорить про те, що актинія здатна добре засвоювати попередні уроки - у неї виробився умовний рефлекс.

Отже, навіть на цьому невеликій кількості прикладів можна зробити деякі важливі висновки. Простих живих істот не буває, просто кожне з них наділене властивою і необхідною тільки його увазі складністю і доцільністю будови, внутрішніх процесів і зовнішніх проявів, у тому числі поведінки. І якщо та чи інша тварина називають «примітивним», це означає, що або воно ще мало вивчений, або ви недостатньо познайомилися по існуючим науковим матеріалам і спостереженнями натуралістів з різноманіттям здібностей і можливостей цих живих істот.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.portal-slovo.ru/