какое развитие у дождевого червя
БИОЛОГИЯ ДОЖДЕВОГО ЧЕРВЯ
Вы здесь
Дождевыми червями называется семейство крупных почвенных малощетинковых червей Люмбрицида, которые филогенетически относятся к классу малощетинковых червей (Олигохета), подтипу поясковых (Клителлата), типу кольчатых червей (Аннелида) Тип кольчатых червей, или кольчецов, охватывает значительное число видов (около 9000) высших червей.
Особенности их строения следующие (рис. 1):Тело кольчатых червей состоит из головной лопасти, сегментированного туловища и задней анальной лопасти. На головной лопасти располагается большая часть органов чувств.
Кожно-мускульный мешок хорошо развит.
Ротовое отверстие находится на брюшной стороне первого сегмента туловища. Пищеварительная система, как правило, состоит из ротовой полости, глотки, средней и задней кишки, открывающейся анальным отверстием на конце анальной лопасти.
Наиболее примитивные кольчатые черви раздельнополы; у части аннелид выражен гермафродитизм. Малощетинковые обладают также редуцированными пальцами, параподиями и жабрами. Они живут в пресных водах и в почве.
Излишки извести поступают из желез в пищевод и служат для нейтрализации гуминовых кислот, содержащихся в поедаемых червями гниющих листьях. Впячивание спинной стенки кишечника в полость средней кишки (тифлозоль) способствует увеличению всасывательной поверхности кишечника.
Кровеносная система устроена по тому же типу, что и у многощетинковых червей. Помимо пульсации спинного кровеносного сосуда, кровообращение поддерживается сокращениями некоторых кольцевых сосудов в передней части тела, называемых боковыми, или кольцевыми, сердцами. Так как жабры отсутствуют и дыхание совершается всей поверхностью тела, в коже развивается обычно густая сеть капиллярных сосудов.
Органы выделения представлены многочисленными сегментарно расположенными метанефридиями. Хлорагогенные клетки, также участвующие в выделении, покрывают поверхность средней кишки и многие кровеносные сосуды.
Продукты распада хлора-гогенных клеток нередко склеиваются и сливаются друг с другом в более или менее крупные «бурые тела», которые накапливаются в полости тела, а затем выводятся наружу через непарные спинные поры, имеющиеся у многих олигохет.
Нервная система слагается из пары надглоточных ганглиев, окологлоточных коннективов и брюшной нервной цепочки (см. рис. 3). Лишь у самых примитивных представителей брюшные нервные стволы широко расставлены.
Органы чувств у малощетинковых развиты крайне слабо.
Глаза почти всегда отсутствуют. Интересно, что дождевые черви обнаруживают световую чувствительность, несмотря на то, что настоящих зрительных органов у них нет,- их роль играют отдельные светочувствительные клетки, в большом количестве разбросанные в коже.
Половые клетки попадают в семенные мешки из семенных капсул после отделения от семенников. В семенных мешках живчики созревают, и зрелые спермин поступают обратно в семенные капсулы. Для вывода живчиков служат специальные протоки, а именно: против каждого семенника имеется по мерцательной воронке, от которой отходит выводной канал. Оба канала сливаются в продольный семяпровод, открывающийся на брюшной стороне XV сегмента.
Стадия личинки в развитии олигохет отсутствует. Яйца развиваются внутри яйцевого кокона, из которого выходит уже вполне сформированный червячок. У низших малощетинковых развиваются по нескольку зародышей в одном коконе, содержащем водянистую жидкость. Яйца богаты желтком, дробление происходит по спиральному типу.
У высших олигохет кокон содержит питательную белковую жидкость, а яйца бедны желтком. Образующийся зародыш называется «скрытой» личинкой
Размножение и развитие дождевых червей
Несмотря на наличие мужских и женских половых органов в одной особи, оплодотворение у червей обычно перекрестное. Имеются некоторые данные о возможности у них самооплодотворения (Evans a. Guild, 1947а). Однако скорее всего факты, относимые к самооплодотворению, следует толковать как случаи так называемого девственного размножения. Откладке яйцевых коконов обычно предшествует спаривание. Процесс спаривания прослежен у большого красного червя и навозного червя. Имеются некоторые наблюдения по спариванию длинного червя.
Рассмотрим процесс спаривания у навозного червя, где он хотя и протекает с некоторыми усложнениями вследствие расположения семеприемников на спинной стороне тела, но зато более полно известен и лучше изображен.
Спаривание может происходить на поверхности земли, но у навозного червя (а также у длинного червя) оно, несомненно совершается и внутри грунта. Два червя сближаются ротовыми концами и, двигаясь навстречу друг другу, плотно соприкасаются брюшными сторонами в области передних 30-40 сегментов. Долгое время (до 1 часа) у обоих партнеров наблюдаются скольжение вперед в назад и обильное слизеотделение. Вокруг каждого червя образуется замкнутая трубка из слизи. Затем черви плотно слипаются брюшными сторонами таким образом, что сегменты 9-й-11-й, в которых расположены семяприёмники одного партнера, располагаются против пояска другого партнера. Тогда железы, расположенные на брюшной стороне 9-го-11-го сегментов, обоих червей начинают усиленно выделять особое густое клейкое белое вещество, облекающее со всех сторон сегменты семяприёмников одного партнера и сегменты пояска другого партнера (рис. 27). Сегменты пояска плотно присасываются к телу партнера валиками зрелости, и между последними образуется желобок, в который погружается область тела 9-го-11-го сегментов другого червя. В этих местах тело обоих червей перехвачено как бы двумя повязками.
Процесс откладки кокона также начинается с образования слизистой трубки на участке тела примерно от 8-го до 35-го сегмента.
Очевидно, это рефлекс, возможность которого обеспечивается наличием большого количества нервных окончаний в области пояска. Далее можно наблюдать, как по телу червя начинают пробегать характерные волны сокращения мускулатуры от пояска к ротовому концу, причем червь остается на месте. Образующийся кокон в виде белого толстого кольца, некоторое время находится у переднего края пояска, а затем начинает довольно быстро катиться к переднему концу тела. Мы употребляем слово «катиться» потому, что есть указания на «винтовой» характер этого движения образующегося кокона. При прохождении кокона через 12-й сегмент в его белок поступают из яйцеводов зрелые яйца, а при прохождении кокона через сегменты с порами семяприёмников туда впрыскивается семенная жидкость, полученная при спаривании от другой особи. Разрезами через белок коконов установлено, что в момент образования около пояска белок не содержит сперматозоидов, последние появляются в нем только после прохождения формирую Рис. 28. Только щегося кокона через сегмент с семепри что отложен-емниками. Затем кокон сбрасывается кокон навозного дождевого через голову. Весь процесс образования червя в слизи-кокона занимает 3-4 минуты.
Оболочка кокона некоторое время остается бесцветной. При наблюдении за откладыванием кокона кажется, что с головы сбрасывается бесформенная масса мутной жидкости в слизистой трубке. На воздухе оболочка кокоца быстро темнеет и твердеет; кокон приобретает вид овальной капсулы с двумя концами: передним, более широким и зубчатым, и задним, более тонким и обычно более длинным. Широкий конец трубки представляет собой канал, запечатанный, пробкой из ссохшегося белка. Слизистая трубка сохраняется на коконах очень недолго; ее наличие может служить указанием на то, что кокон имеет самое большее суточный возраст.
Форма коконов у разных видов варьирует: она то более геометрически правильная, то угловатая; характер концевых трубочек также может быть различным.
Окраска коконов бывает зелено-желтой, желтой, коричневой и бурой. Цвет характеризует не только вид, но и возраст кокона: с течением времени его поверхность несколько светлеет. Размеры коконов в длину колеблются от 2 до 6 мм.
Вопрос, как часто откладываются коконы одним червем, изучен недостаточно. Имеются сведения, что пашенный червь (Allolobophora caliginosa) откладывает коконы одпн раз в 7-10 дней. У навозного червя откладка коконов происходит несомненно чаще, но точных сведений об этом пока нет. %
При содержании в комнате развитие червей внутри коконов продолжается 2-3 недели. Но в естественных условиях оно обычно растягивается на значительно более длительные сроки, причем очень различные в зависимости от температурных и иных условий. Так, на Ротамстэдской сельскохозяйственной станции в Англии развитие зародышей пашенного червя продолжалось (в зависимости от сезона) от 10 до 40 недель (Evans a. Guild, 1948).
Пунктированы клетки, обра- вующие стенку кишечника.
Развитие начинается с того, что оплодотворенная яйцевая клетка многократно делится.
В результате этого процесса дробления яйца возникает двуслойная пластинка, состоящая из клеток (рис. 30). Клетки будущего кишечника уже на этой стадии развития начинают поглощать окружающую их белковую массу, содержащуюся в коконе. Затем образуется своеобразная сферическая личинка, приспособленная для жизни только внутри яйцевого кокона. У нее имеется кишечник с ротовым и глоточным аппаратом, при помощи которого белковая жидкость накачивается в кишечник и, растягивая его, быстро увеличивает объем личинки во много раз (рис. 30). Нагнетание белковой жидкости в кишечник осуществляется действием ресничек, а обратный выход ее делается невозможным из-за особого клапана на границе между глоткой и кишечником. Заднепроходного отверстия у личинки нет, да оно и не нужно, так как белковая жидкость всасывается клетками кишечника без остатка.
Сферическая личинка вытягивается и мало-помалу приобретает червеобразную форму. На ней становятся видимыми границы между сегментами, размеры которых убывают спереди назад, так как образование новых сегментов
происходит на заднем конце личинки. Спинная сторона формирующегося червя, развивается медленнее, чем брюшная. Поэтому вытянутые зародыши скоро приобретают характерную форму запятых, так как тело их сильно согнуто на спинную сторону, а толщина быстро убывает сзади наперед (рис. 31). По мере роста червячки постепенно приобретают цилиндрическую форму и у них формируются все органы, кроме полового аппарата, который появляется только у выросшего червя. Полное число сегментов, характерное для данного вида (от 80 до 250), образуется еще в коконе.
Способность к активному движению черви получают очень рано. Сначала они двигаются внутри кокона при
Рис. 31. Формирующийся чернь из яйцевого кокона. (По Фюллеру).
помощи ресничек. Затем возникают конвульсивные сокращения мускулатуры. Во вторую половину периода развития внутри кокона появляются типичные для них «червеобразные» перистальтические движения.
Белок яйцевого кокона по мере развития зародышей разжижается.
В начале развития он представляет собой густую клейкую массу, а у некоторых видов имеет консистенцию густого желатина, так что его можно резать почти на куски. Еще на стадии сферической личинки можно заметить, что вокруг этой массы находится капля более жидкого белка. Это можно видеть в лупу через оболочку неповрежденного кокона. Количество жидкости в белке постепенно возрастает, и к концу развития червячки плавают в прозрачной, легко подвижной жидкости. Вряд ли можно сомневаться в том, что белок кокона постепенно переходит в раствор под действием ферментов, выделяемых телом зародыша. Таким образом, в кишечник попадает уже подготовленная к усвоению пища.
Оболочка коконов играет роль барьера, охраняющего содержимое от вторжения микробов и вредных веществ из почвы. Но она хорошо проницаема для воды и солей, что имеет большое значение для жизни зародышей (Светлов, 1928).
Вылупление червячков из кокона происходит при помощи пх активных движений; они выползают передним концом вперед через более широкую трубочку кокона. Очень вероятно, что пробочка из засохшего белка, закупоривающая выход из этой трубочки, предварительно растворяется теми же ферментами, которые растворяют белок кокона во время развития. Выползание молодых червячков пз кокона легко наблюдать, если положить в воду кокон, содержащий червячков, готовых к выходу. Такие коконы встречаются в земле нередко; их можно узнать по красному цвету крови в кровеносных сосудах молодых червячков, просвечивающей через прозрачную оболочку кокона. При погружении в воду червячки получают, очевидно, сильное раздражение, начинают беспокойно двигаться и вскоре один за другим выползают из кокона.
Вылупившиеся червячки имеют в длину 10-15 мм. Они обычно еще лишены пигмента. Почти сразу после выхода из кокона они начинают заглатывать землю и отыскивать пищу в виде разложившихся листочков, стебельков и пр.
О темпах роста червей после выхода их из яйцевого кокона наука пока располагает очень скудными сведениями.
В естественных условиях большинство видов дождевых червей достигает половой зрелости примерно через год после выхода из кокона. У навозного червя этот срок, по-видимому, значительно меньше. В росте дождевых червей различают три периода: постнатальный, период быстрого роста до образования пояска и, наконец, период медленного роста после образования пояска.
При старении вес дождевых червей падает (Michon, 1957). В общем, темпы развития очень сильно варьируют в зависимости от внешних условий. У трех видов рода Allolobophora и у розовой эйзении обнаружено, что в зимнее время происходит полная остановка развития молодых червей (Evans a. Guild, 1948). У пяти видов Allolobophora такого рода остановка в развитии, так называемая диа-пауза, может происходить и в теплое время года при понижении влажности почвы. Диапауза может длиться месяцами; при наступлении более благоприятных условий развитие продолжается (Michon, 1954, 1957).
Дождевым червям в довольно значительном масштабе свойственна способность к восстановлению утраченных частей тела, т. е. к регенерации. Головной конец восстанавливается при утрате спереди не более 15 сегментов, причем, сколько бы сегментог не было отрезано, восстанавливается только 4. Передняя отрезанная часть не восстанавливает задней и погибает; в редких случаях изолированные 5-б головных сегментов восстанавливают на поверхности разреза вторую голову, т. е. получается уродливый нежизнеспособный организм, который также погибает. После отрезания заднего конца тела регенерация идет гораздо лучше. На задней раневой поверхности разрезанного червя всегда восстанавливается хвостовой конец, даже если оставлено только 30 передних сегментов (в редких случаях и при меньшем числе их). После заживления раны, недели через 1/4-2, появляется тоненький вырост (регенерат), размерами и цветом напоминающий червячка, только что вышедшего из яйцевого кокона. Он тем длиннее, чем большее число сегментов было отрезано. Регенерат растет в длину и в толщину, и месяца через 2 червь делается неотличимым от нормального.
При разрезании червя пополам передняя половина восстанавливает хвостовой конец; головной конец на задней половине не восстанавливается. Однако и здесь возможна патологическая регенерация: па переднем конце задней половины в некоторых случаях, после длительной паузы, появляется регенерат, но оказывается, что это не регенерат головы, а второй хвост. Такие уродливые формы гибнут (рис. 32).
Отметим, что хотя способность к регенерации у дождевых червей гораздо лучше выражена, чем у позвоночных, так как они могут восстанавливать довольно крупные отделы тела, но ее не следует переоценивать. По сравнению с низшими формами малощетинковых червей люмбрициды восстанавливают утраченные части в значительно меньших масштабах и гораздо медленнее.
Размножение дождевого червя и цикл развития
Трудно найти человека, который не знал бы дождевых червей. Их любят дачники, ведь сложно найти более полезных помощников, помогающих улучшить состояние почвы. Рыбаки используют этих беспозвоночных в качестве наживки.
В последние годы все большую популярность приобретают домашние вермифермы. Чтобы черви успешно перерабатывали пищевые отходы в гумус, нужно не только купить первых особей, но и знать, как они размножаются.
Особенности размножения земляных червей
Дождевые черви гермафродиты, то есть имеют и женские, и мужские половые органы. Но для размножения нужны две особи, так как они используют перекрестный тип оплодотворения. Этот процесс очень зависим от погодных условий. При низких температурах или засухе беспозвоночные стараются «закопаться» поглубже и впадают в анабиоз, пока погода не изменится в лучшую сторону.
В теплом климате размножение может происходить круглый год.
Строение половых органов земляного червя
У этих животных нет пола. Поэтому, говоря про них, не используют термин самка или самец. При копуляции происходит оплодотворение обеих особей.
Органы размножения дождевых червей расположены в нескольких сегментах передней части туловища. Уже в 3–4 месяца особь становится половозрелой. Понять это можно по специальному пояску, своеобразному утолщению, расположенному около головы.
Семенники (мужские половые железы) крепятся на перегородках между 9 и 10, 10 и 11 сегментами червя. Оттуда сперматозоиды попадают в семенные мешки, где созревают и при копуляции выходят наружу через семяпроводы.
Яичники расположены чуть дальше от головы, чем семенники. Окончательное созревание яиц происходит в яйцевых мешках. После созревания они попадают в специальные воронки и выводятся через яйцевод наружу.
В строении дождевого червя имеется и такой интересный орган, как половые щетинки. Их задача – удерживать партнера во время спаривания и раздвигать поры семяприемника.
Каким образом происходит оплодотворение?
Размножаются дождевые черви только при наличии партера, так как оплодотворить себя самостоятельно не могут. При спаривании они располагаются в противоположных направлениях («валетом»), чтобы семяприемник каждого находился напротив семяпровода другого. Обменявшись сперматозоидами, каждая особь образует вокруг себя своеобразный карман из слизи, куда попадают созревшие яйца и семенная жидкость. Когда муфта становится достаточно плотной, червяк снимает ее через голову, а карман превращается в твердый кокон. В нем и завершается процесс оплодотворения.
На свет появляются уже полностью готовые к самостоятельной жизни маленькие червячки.
Возможно ли бесполое размножение?
До сих в среде ученых не утихают споры по поводу возможности бесполого способа размножения дождевых червей. Связано это с тем, что эти животные — гермафродиты, а значит, могут выпустить в карман и созревшие яйца и сперматозоиды. Основанием для такой теории послужило то, что черви могут создавать муфты и без предварительной копуляции с партнером. Но исследования показали, что яйца в таком случае остаются неоплодотворенными и кокон засыхает.
Могут ли размножаться вегетативным способом?
Еще по школьному курсу биологии всем известно о способности дождевых червей отращивать недостающую часть тела при делении их пополам. Но при этом забывают, что вырасти может только хвост. Размножаться таким образом земляной червь не сможет, так как одна половинка со временем станет полноценной, а вторая погибнет. Поэтому, не стоит резать животных пополам, пытаясь увеличить их поголовье в вермиферме.
Условия для роста и размножения
Хотя дождевые черви населяют все материки за исключением Антарктиды, для их активной жизнедеятельности нужны определенные условия. После зимней спячки, которая происходит глубоко в земле, животные начинают просыпаться, когда почва прогревается до +8…10°C. Для них очень важна влажная среда. Потому чаще всего их можно встретить в переувлажненной почве около водоемов. В пустынях эти беспозвоночные не водятся.
Питание дождевых червей состоит из полусгнивших растительных останков, поэтому наличие перегноя в грунте является обязательным условием их существования.
Засоление почвы также тормозит развитие популяции беспозвоночных. А вот кислотность земли они переносят легче. Только при рН ниже 4 их активность падает. Оптимальным значением считаются рН в диапазоне 6,5–7,5 единиц.
Для размножения земляных червей играет роль и их количество на определенной площади. При переселении они перестают приносить потомство.
Цикл развития червей
После появления из кокона маленький червячок напоминает ниточку длиной всего несколько миллиметров. Но он уже может самостоятельно существовать. Пик развития этого беспозвоночного приходится на первые два месяца жизни. Он активно питается, растет и приобретает цвет. В скором времени его вес достигает 1 грамма.
Уже в 3–4 месяца у молодняка появляется поясок, который означает способность к размножению. После спаривания через 2–3 дня червяк снимает с себя муфту, из которой сформируется прочный кокон. В каждом будет содержаться 20–24 созревших яйца и сперматозоиды партнера. Именно здесь произойдет оплодотворение, и начнут развиваться зародыши будущих беспозвоночных. Через 2–3 недели пробка из засохшего белка в коконе разжижается, и малыши выбираются наружу. Цикл повторяется сначала.
Земляные червяки способны прожить около 10 лет и достигнуть в размере 10–15 см.
Заключение
Польза от дождевых червей в огороде и на садовом участке давно известна людям. Создав для их размножения благоприятные условия, можно не волноваться по поводу плодородия почвы.
Малощетинковые
Дождевой червь
Имеет типичную червеобразную форму, в длину достигает 15-30 см.
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.
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.
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.
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.
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 13-м сегменте локализуются яичники с яйцеводами, которые пронизывают перегородку между сегментами, и в следующем членике открывают половыми отверстиями на брюшной стороне.
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.
Значение дождевых червей
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
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.