Так происходит у своеобразной группы брюхоногих моллюсков, которые так и называются: голожаберные. Формой тела эти морские моллюски напоминают слизней, зачастую гораздо более крупных, чем настоящие, сухопутные. Спина их покрыта цветными отростками, разнообразие окраски и пестрота которых иногда просто поражают. Это и есть кожные жабры голожаберных моллюсков.
Голожаберный моллюск: 1 – глаза; 2 – щупальца; 3 – вторичные жабры
Почему голожаберные моллюски «решились» расположить жабры на поверхности тела, да ещё и обозначить их яркой окраской? Ведь они будут заметны многим хищникам, особенно высокоорганизованным животным, которые различают цвета, таким, например, как головоногие моллюски. Но они не случайно дразнят хищников яркой окраской. Хищникам известно, что чем ярче животное, тем оно более ядовитое. Такая окраска предостерегает хищника.
Может, и голожаберные моллюски предупреждают врага: не ешь меня, пожалеешь! Но чем может угрожать мягкотелый моллюск, не имеющий яда? Оказывается, в арсенале голожаберных моллюсков есть не менее грозное и эффективное оружие.
Голожаберные моллюски очень любят, ползая среди кораллов или гидроидов, поедать полипов, соскребая их с помощью радулы. Но переваривают они полипов не полностью, оставляя стрекательные клетки невредимыми. Голожаберные моллюски имеют одну интересную анатомическую особенность. Их печень имеет множество ответвлений, которые заходят в кожные жабры (по сути дела, пищеварительная система заходит в дыхательную!). По отросткам печени стрекательные клетки из кишечника попадают в покровы жабер и располагаются на поверхности. Таким образом у голожаберных появляется отличная защита от хищников, «позаимствованная» у жертв.
Жабры или трахеи?
В обычных прудах, реках, озерах и даже лужах живут личинки насекомых, которые совсем не похожи на взрослых животных, в которых они потом превращаются, – это личинки подёнок.
В воде личинки мало заметны, но если всё же удалось одну из них поймать, то в лупу её легко можно разглядеть. Как у всех насекомых, тело личинки поденки состоит из головы, груди и брюшка. На груди, как положено, находятся три пары ног. На конце брюшка имеются, как правило, три хвостовые нити, с помощью которых личинка, порой очень быстро, плавает в воде. Но нас интересует не эта особенность строения личинки. Каждый брюшной сегмент несет пару лепестковидных выростов. Иногда они имеют форму ветки или вилки. Это жабры, причем трахейные. Мы уже говорили, что у насекомых дыхательная система образована трахеями – мельчайшими жесткими трубочками, которые уходят в глубь тела и многократно ветвятся, доставляя кислород ко всем клеткам.
Личинка подёнки: 1 – жабры, пронизанные трахеями; 2 – хвостовые нити; 3 – голова; 4 – грудь; 5 – брюшко
Трахеями образована и дыхательная система личинок подёнок. Как и у всех насекомых, их трахеи заканчиваются крошечными трубочками, подводящими кислород к тканям. А вот начинаются трахеи не отверстиями на поверхности тела насекомого, а в жабрах. Жабры личинки представляют собой тонкие выросты покровов тела, сплошь пронизанные трахеями. Чтобы улучшить дыхание, личинки двигают жабрами, создавая непрерывный ток воды вокруг жабр, сами они при этом могут оставаться неподвижными.
Такие же наружные жабры можно обнаружить у пресноводных личинок других насекомых – ручейников. Они наверняка вам хорошо знакомы: зачастую на прибрежной отмели пруда легко заметить их шевелящиеся палочковидные домики, которые неспешно ползут по дну.
На брюшке ручейника тоже есть жабры, но они не такие, как у личинки поденки. Это светлые нежные нитевидные выросты, объединенные в пучки. Это тоже трахеи. Само брюшко личинки ручейника тоже очень нежное. Поэтому большинство ручейников строят домики, а правильнее сказать – чехлики. Они состоят из песчинок, маленьких фрагментов веточек, листочков, небольших раковин моллюсков. Если бы домик был замкнутым, могли бы возникнуть проблемы с дыханием, потому что внутрь поступало бы очень мало воды. Поэтому личинки ручейника строят сквозной чехлик, который имеет как входное, переднее отверстие, так и выходное, заднее. Таким образом в чехлике создается постоянный ток воды, которая омывает жабры и делает дыхание более эффективным.
Домики личинок ручейников
Насекомые, в отличие от других членистоногих, ракообразных, отказались от настоящих жабр. Это связано с тем, что насекомые предпочли жить на суше. А в наземной среде жабры малоэффективны, если их, конечно, не спрятать под панцирь, как это делают наземные ракообразные – мокрицы. Но в этом случае воздух должен быть достаточно влажным, чтобы жабры функционировали. То же самое произошло и с позвоночными животными. Первые земноводные утратили жабры (за исключением их личинок) и перешли к легочному дыханию, которое гораздо более эффективно в наземной среде. Этот тип дыхания свойственен всем наземным позвоночным, и человеку в том числе.
Личинка ручейника: А – общий вид личинки, вынутой из домика (жабры изображены в приподнятом состоянии, обычно они прижаты к телу); Б – строение жабры, 1 – ветвящаяся часть
Но что делать, если хотя бы часть жизни проходит в воде? И водные (чаще всего полуводные) насекомые решают эту проблему разными способами. Некоторые из них вернулись к жабрам. Но это уже не те жабры, что были у ракообразных. Эти органы дыхания трахейные, как и у наземных членистоногих. Правда, надо отметить, что далеко не всегда у взрослых животных или их личинок переход к водному образу жизни сопровождается воссозданием жабр в том или ином виде. Водные млекопитающие – киты и дельфины – ими обзаводиться не стали.
Куда сложить все ненужное?
Чтобы избавиться от продуктов обмена веществ и вывести их из организма, животные идут на разные ухищрения. Именно с этой целью появилась выделительная система – комплекс органов, отвечающий за очищение организма от ненужных и вредных веществ. Как считают некоторые ученые, с функцией выделения связано и появление в эволюции наружного скелета. Когда-то животные научились выводить из своего тела лишние соли, которые кристаллизовались на внешней поверхности тела в виде отдельных щетинок и чешуек и со временем срастались. Так постепенно появилась первая раковина. Нечаянно приобретенная, раковина оказалась очень выгодной, она сохранилась и становилась всё более разнообразной по конструкции. Так ненужная вещь стала полезной. До сих пор часть вредных веществ из тела насекомых просто откладывается в их покровах.
Жировое тело насекомого: А – разрез лопасти жирового тела жука-плавунца; Б – разрез лопасти жирового тела таракана; 1 – ядра клеток; 2 – гранулы; 3 – жировые клетки (границы при полном заполнении жиром становятся почти незаметными); 4 – жировые капли; 5 – клетки с симбиотическими бактериями
Но можно отработанные вещества хранить и внутри тела. В вакуолях некоторых клеток отработанные вещества иногда остаются на вечное хранение. Бывает так, что целые органы работают для того, чтобы сохранять внутри себя продукты обмена веществ. Это так называемые «почки накопления». Их составляют особые клетки, которые располагаются около сердца в особом органе – жировом теле. Этот орган многофункционален. Одна его часть содержит вредные вещества, а другая, наоборот, запасает полезные, питательные. За счет хранения последних насекомое переживает неблагоприятные условия, когда нет возможности добывать достаточно пищи. У жуков-светляков жировое тело обладает ещё одной функцией, без которой светляки не были бы светляками: оно светится.
Печень печени рознь
Печень – одна из самых крупных желез в нашем организме. И выполняет она не одну, а несколько функций. Но когда появилась первая печень, и всегда ли она была такой, как у нас? Попробуем узнать об этом побольше.
Печень впервые появилась около 550 миллионов лет назад у моллюсков. Ни у червей, ни у кишечнополостных, ни тем более у губок печени нет.
Печень моллюсков двухлопастная. У человека печеночный проток впадает в отдел средней кишки – двенадцатиперстную кишку, прямо рядом с протоком поджелудочной железы, с которой они связаны не только расположением, но и происхождением. А у моллюсков проток печени впадает не в кишечник, а в желудок. Здесь секрет, выделяемый печенью, участвует в переваривании углеводов. Заметьте, что ферменты нашей печени переваривают жиры. А у брюхоногих, двустворчатых и моноплакофор в желудке есть ещё особое приспособление – хрустальный столбик, который, растворяясь, выделяет ферменты, переваривающие углеводы.
Печень хитона
В нашу печень пища не попадает и не переваривается в ней, а в печени моллюсков происходит внутриклеточное пищеварение путем фагоцитоза. Также здесь всасываются питательные вещества, получившиеся в результате переваривания, что тоже чуждо печени человека. Эту функцию у нас выполняет кишечник.
Печень каракатицы
Может, это и не печень, раз она впадает не в кишечник, всасывает пищу и вообще «ведет себя неправильно»? Оказывается, всё не так просто. Двенадцатиперстная кишка человека во время эмбриогенеза образуется из одного зародышевого листка – энтодермы, а наш желудок – из другого, из эктодермы. У моллюсков все происходит немного иначе. Родоначальницей средней кишки и желудка является энтодерма. То же самое происходит и у плеченогих, или брахиопод. Значит, проток печени «правильно» впадает в начало энтодермального отдела кишечника – в желудок. Так что расположена печень моллюсков на самом деле там же, где и у нас.
Особняком стоят головоногие, ведь их печень приобрела больше функций, чем у других моллюсков. К тому же у них протоки печени усажены маленькими островками клеток, которые в совокупности ученые называют поджелудочной железой. Её ферменты переваривают полисахариды, как и у человека.
Способность не только выделять пищеварительные ферменты, но и переваривать внутри клеток, а также всасывать пищу сохранилась у парной печени ракообразных. У них печень переваривает и белки, и жиры, и углеводы. Но впадает её проток уже не в желудок, а в начало энтодермальной средней кишки, ведь желудок у них другого происхождения, в отличие от моллюсков, он – эктодермальный.