Коралловые полипы — исключительно морские организмы. Они существуют только в форме полипов, так как медуз не образуют. Многие виды имеют твердый осевой скелет, который состоит из известковых игл и рогоподобных органических веществ (например, альционарии). Одни организмы этого класса образуют мощные колонии (например, мадрепоровые кораллы), а другие представлены одиночными бесскелетными особями (например, актинии).
У коралловых полипов имеется много общих черт строения с гидроидными полипами. У тех и у других мы находим ротовой диск с щупальцами, трубчатое тело из двух слоев — эктодермы и энтодермы, подошву (например, у гидры и актинии), сетчатую нервную систему диффузного типа, заход гастральной полости в щупальца, почкование и половое размножение.
Изучение коралловых полипов в живом виде доступно лишь в отношении некоторых видов актиний, пригодных для аквариумного содержания. С колониальными формами следует познакомить учащихся на экскурсиях в зоологический музей, где обычно хорошо представлены коллекции скелетов различных кораллов.
Красный коралл — один из представителей подкласса восьмилучевых кораллов, который встречается в Средиземном море и близ Канарских островов в Атлантическом океане. В Черном и Балтийском морях красный коралл отсутствует, так как он не выносит пониженной солености воды. Это — колониальная форма, скелет которой состоит из известковых спикул, покрытых шипами и прочно соединенных друг с другом. Красный цвет коралла зависит от накопления в спикулах солей железа. На рисунке представлена часть колонии в виде разветвленного ствола, одна ветвь которого изображена в увеличенном виде.
Следует обратить внимание на белых полипов, погруженных в мягкую ткань, покрывающую осевой скелет, как можно заметить, в мягком слое проходят гастральные каналы колонии. Попробуйте сосчитать количество щупалец вокруг ротового отверстия (их 8) и рассмотреть нежные выросты по их бокам, что является характерной особенностью полипов восьмилучевых кораллов. Уместно добавить, что полипы с щупальцами относятся к кормящим особям (это — автозоиды). Кроме них, в мягкую ткань погружены маленькие полипчики без щупалец (это — сифоиозонды), которые пропускают сквозь себя воду внутрь колонии и выбрасывают ее наружу. Фильтрация воды способствует поступлению кислорода в организм колонии и удалению из нее вредных продуктов обмена веществ. Следовательно, здесь можно говорить о небольшом разделении функций между членами колонии, о зачатках полиморфизма.
Актинии
Актинии объединяются в отряд того же названия, относятся к подклассу шестилучевых кораллов, являясь представителями бесскелетных форм, ведущих одиночный образ жизни.
Актинии живут во всех морях, но больше всего — в теплых водах. Они встречаются как в прибрежной полосе, так и на больших глубинах. Их заслуженно называют морскими цветами, так как среди них царит большое разнообразие ярко окрашенных форм, напоминающих красивые растения с оригинальными стеблями и венчиками цветков. Это сходство с цветами нашло отражение и в названиях некоторых актиний (например, средиземноморские анемоны, атлантические морские гвоздики).
Среди актиний есть виды теплолюбивые и холодолюбивые, но некоторые отличаются широким ареалом в результате меньшей требовательности к температуре (например, лошадиная актиния). Их распространение зависит от солености воды. Так, например, в Северном море насчитывается 15 видов, в Баренцевом — 10 видов, в Белом — 5—6 видов, в Черном — 4 вида, а в Балтийском и Азовском морях их вовсе нет (сказывается опреснение!).
По способу питания актиний можно разделить на мирных и хищных. Первые усваивают взвешенные в воде органические частицы, а вторые поражают стрекательными органами мелких животных (рачков, личинок рыб). Мирные актинии вводят пищу в организм при помощи ресничек, покрывающих все их тело и создающих ток воды в сторону ротового диска. Хищные виды после умерщвления добычи нематоцистами отправляют ее в рот при помощи щупалец, которые, уже прикасаясь к пище, обнаруживают вкусовые различия.
К врагам актиний относятся некоторые рыбы, моллюски, ракообразные, например бокоплавы. Но, с другой стороны, со многими животными актинии находятся в мирных отношениях типа симбиоза и комменсализма. Некоторые виды актиний поселяются на раковинах двустворчатых моллюсков и вместе с ними передвигаются с места на место. Замечательно, что при приближении морской звезды или голожаберного моллюска, представляющих опасность для того или другого сожителя, актиния покидает раковину и уплывает (с помощью ритмических изгибаний тела). В другом месте она при встрече с новой раковиной двустворчатого моллюска сначала обследует ее поверхность ротовым диском и щупальцами, а затем расширяет подошву и укрепляется на раковине. Этот пример показывает, что у актиний при отсутствии центральной нервной системы все же возможно довольно сложное приспособительное поведение, требующее многих согласованных движений.
Широко известен симбиоз раков-отшельников с актиниями. Однако исследования показали, что актинии меньше зависят от ракообразных и встречаются без них, тогда как раки-отшельники почти не обходятся без актиний. Так, например, из 60 экземпляров специально осмотренных раков-отшельников без актиний оказалось только четыре. В большинстве случаев инициатива вступления в сожительство исходит от рака, но бывает и наоборот: актиния первая вовлекает в симбиоз своего партнера.
Пурпурная актиния
Наиболее доступной для изучения в натуральном виде является так называемая лошадиная, или пурпурная, актиния, обитающая на литорали наших северных морей, в ее прибойной полосе. Отыскать эту актинию нетрудно во время отлива на побережье Баренцева или Белого моря среди обнажившихся скал и камней. Если учитель сможет тем или иным способом приобрести живую актинию, то в его распоряжении окажется весьма неприхотливый объект, вполне пригодный для содержания в уголке живой природы. Надо иметь в виду, что пурпурная актиния легко переносит длительную (до 10 дней) перевозку и даже пересылку по почте во влажной упаковке из водорослей. Ее неприхотливость выражается также в том, что она малочувствительна к изменениям температуры и освещения. Более» того, как показали опыты, она свыше 2,5 суток остается живой в морской воде, насыщенной углекислым газом. Будучи помещена в аквариум с искусственной морской водой, она может прожить в неволе несколько лет (по данным Московского зоопарка). Имеются точные сведения, что в больших морских аквариумах пурпурные актинии сохраняют жизнеспособность в течение 70 лет, не обнаруживая при этом каких-либо признаков разрушения. Другие виды актиний жили в неволе даже до 90 лет.
Как показывает само название, пурпурная актиния имеет яркую окраску, но не всегда пурпурную, а часто красную, розовую. Это — типичная разновидность для теплых морей (например, для Средиземного). Однако разновидности, обитающие в холодных водах (например, в Баренцевом море), чаще имеют другую окраску: желтоватую, оливковую, зеленую. В обоих случаях, по существу, речь идет о преобладании той или иной цветной -разновидности, так как в действительности лошадиные актинии в силу изменчивости своей окраски повсюду представлены в смешанном составе.
В учебнике зоологии помещено цветное изображение пурпурной актинии южного варианта. Хорошо виден ротовой диск, на котором расположено много крупных розовых щупалец. Учащимся следует сообщить, что у этого вида актиний имеется 192 щупальца, образующих шесть концентрических рядов вокруг рта. Это — ловчий аппарат, позволяющий захватить живую добычу, умертвить стрекательными клетками и отправить в рот. Внутреннее строение гастральной полости в общем повторяет черты, типичные для всего подкласса шестилучевых кораллов.
Условия жизни в прибойной полосе литорали среди камней и скал наложили отпечаток на поведение лошадиной актинии. Тай, например, она прикрепляется подошвой только к шероховатой поверхности, которая лучше удерживает актинию на месте. Если в аквариуме посадить актинию на гладкое стекло, она начинает ползать в поисках более подходящего субстрата (например, камня или раковины). Перемещение происходит очень медленно за счет выдвижения вперед части подошвы с последующим подтягиванием к ней другой части. При этом по нижней поверхности подошвы пробегают волны сокращения мускулатуры (как на ноге улитки). В течение суток актиния может проползти не более 50 см.
В естественных условиях лошадиная актиния регулярно подвергается воздействию приливов и отливов, во время которых изменяется уровень воды. В этой связи у нее наблюдается суточный ритм активности. Перед отливом актиния сокращается, прижимая щупальца к ротовому диску. Сильное сжатие тела на время отлива хорошо противостоит высыханию. Кроме того, актинии в отливе покрываются полегающими слоевищами водорослей, что также препятствует потере влаги. С наступлением прилива щупальца распускаются, а тело принимает, обычный вид. Сигналом к этим реакциям служит движение струй воды, предшествующее приливу или отливу. Указанные биоритмы сопровождаются изменением физиологических процессов животного. В частности, потребление, кислорода у актинии повышается с началом прилива, достигая максимума в его конце, и, наоборот, понижается в период отлива. Если актиния попадает в аквариум, то, несмотря на постоянный уровень воды в нем, суточный ритм активности у нее сохраняется в течение 3-8 дней. Однако здесь происходит постепенное запаздывание реакций по сравнению с происходящими в природе приливом и отливом, а затем биоритмы затухают. К этому можно добавить еще один интересный факт, свидетельствующий о влиянии условий жизни на формирование поведения актиний. Наблюдения показали, что в аквариуме они выползают на некоторое время из воды, что связано опять-таки с периодическим пребыванием актиний во время отлива в состоянии пониженного увлажнения.
При содержании актинии в аквариуме можно провести ряд наблюдений и опытов, которые помогают вскрыть некоторые закономерности ее поведения. При этом надо учитывать, что, хотя актиния похожа на увеличенную гидру, по своей организации она стоит выше гидроидных полипов. В отличие от гидры у актинии развит плотный промежуточный слой мезоглеи, содержащий волокнистое вещество хрящевой консистенции. Нервная и мышечная системы более развиты, чем у гидры. Например, нервные клетки при сетчатом расположении имеют тенденцию к параллельному размещению, а мышечная, ткань вместо изолированных волокон образует круговые и поперечные мышечные тяжи. Основная оборонительная реакция у актинии выражается однозначно: при неблагоприятном воздействии различных факторов внешней среды она сжимает тело и сокращает щупальца, — замыкая ротовое отверстие. Поведение актинии зависит и от внутреннего состояния. Так, например, будучи голодной, она расправляет щупальца, а сытая остается в сокращенном виде.
Питание актинии
Актиния хорошо различает съедобные вещества от несъедобных. Она захватывает щупальцами рыбок, кусочки мяса, но отбрасывает фильтровальную бумагу или другой несъедобный предмет. Однако в голодном состоянии она становится менее разборчивой. Пищевые реакции актинии связаны с химическими раздражениями. Захват пищи обеспечивается целым комплексом согласованных движений щупалец и всего ротового диска. Однако отсутствие центральной нервной системы у актинии в какой-то степени определяет относительную самостоятельность отдельных частей ее тела. Если, например, отрезать щупальца, то в изолированном состоянии они сохраняют свойственные им реакции.
Целесообразность действий актинии имеет место только в естественных условиях, теряя свое приспособительное значение в искусственных ситуациях. Так, если, поднести актинии на пинцете мясо или другой кусочек пищи, а затем, при попытке со стороны актинии захватить добычу, убрать ее, то начавшееся движение щупалец все же будет продолжаться, как будто бы они получили пищу. Следовательно, здесь обнаруживается прирожденная связь между определенным раздражителем и ответными действиями, которые сложились в процессе эволюции и закрепились естественным отбором как полезная реакция, имеющая жизненное значение только в природных условиях. В данном опыте действия щупалец оказываются бесполезными, подтверждая общее положение об относительном характере всякой приспособленности.
Нервная система актинии
Чувствительность к раздражениям в разных частях тела у актиний не одинакова. Она более высока у щупалец и слабее выражена в стенках тела. Ротовой диск особенно восприимчив к химическим раздражителям, а подошва — к механическим. Это и понятно. Функции рта — прием пищи, а ее съедобность познается на основании химических свойств; функция подошвы — прикрепление к субстрату, качество которого определяется в процессе механического контакта с ним. При многократном воздействии на актинию каким-либо неблагоприятным фактором она после безуспешных попыток уклониться от травмы в конце концов переползает в другое место.
У актиний можно выработать временные связи на основе суммации раздражений. Если, например, предложить голодной актинии явно несъедобный предмет — кусочки фильтровальной бумаги, то в первый раз она схватит щупальцами этот кусочек и проглотит, но во второй раз выбросит. Повторное кормление через 2-5 сеансов приводит к тому, что актиния начинает избегать несъедобный предмет, не делая попыток схватить его. Замечательно, что если фильтровальную бумагу каждый раз помещать на определенную группу щупалец и выработать у них реакцию избегания, а затем предложить фильтровальную бумагу другим щупальцам, не участвовавшим в опыте, то эти. последние будут схватывать несъедобный предмет, повторяя первоначальную реакцию «опытных» щупалец. Это указывает на некоторую автономность частей организма актинии, как следствие низкого уровня координации со стороны ее нервной системы. Недостаточная степень интегрированности организма актиний подчас обнаруживается в несогласованности действий частей ее тела. Например, наблюдения показывают, что иногда при попытке переменить место актиния проделывает все необходимые движения безрезультатно, так как в это время часть подошвы остается прочно прикрепленной к субстрату. В результате животное не может сдвинуться с места.
Кроме пурпурной актинии, моря и океаны населяют многие другие виды одиночных шестилучевых кораллов, входящие в состав различных биоценозов. Часть из них обитает в зоне рифовых кораллов.
Рифообразующие кораллы
Учащиеся из курса географии знают о Большом Барьерном рифе, который тянется вдоль северо-восточного побережья Австралии на протяжении 2000 км, о коралловых островах Океании, о кольцевых береговых рифах, образующих атоллы. Последние упоминаются также в учебнике зоологии, где помещено цветное изображение атоллового острова. В связи с этим уместно познакомится в самых общих чертах с теми коралловыми полипами, которые составляют основу рифовых образований в теплых морях тропического пояса. Это — шестилучевые колониальные кораллы из отряда мадрепоровых, наиболее богатая видами группа полипов, насчитывающая свыше 2500 видов. В отличие от восьмилучевых кораллов щупальца мадрепоровых лишены боковых выростов.
Рифы представляют собой характерные биоценозы моря, главным компонентом которых всегда являются те или иные виды мадрепоровых кораллов. Их колонии сочетаются с комплексом организмов из других типов и классов, которые составляют второстепенные элементы биоценоза. Так, например, совместно с кораллами живут различные черви, моллюски, ракообразные, иглокожие, актинии, рыбы; их видовой состав меняется в зависимости от местоположения рифовых образований. Обитатели рифов находятся в разнообразных взаимоотношениях. Одни питаются полипами мадрепоровых кораллов (например, некоторые полихеты), другие находят себе убежище от врагов среди коралловых зарослей, третьи разрушают известковый остов колоний (например, моллюски пропиливает кораллы зубчатым краем створок или растворяют известь выделениями особых желез).
В последние годы наблюдается нашествие на многие коралловые рифы Тихого океана, в том числе и на Большой Барьерный риф, крупной колючей морской звезды тернового венца, получившей свое название за длинные (до 5 см) ядовитые иглы. Эта звезда — пожиратель живых коралловых полипов — приводит к гибели рифовых образований, нарушая сложившуюся структуру экологических систем, что влечет за собой ряд нежелательных для человека последствий. Причиной массового размножения морской звезды считается неумеренный вылов туристами ее естественного врага — крупного моллюска варонии тритонис с красивой раковиной, который питается не только молодью этих звезд, но и взрослыми особями. При обычном соотношении численности полипов и морских звезд, личинки последних заплывают в воды рифов, где становятся жертвой коралловых полипов, пока не осядут на дно. Достигшие взрослого состояния морские звезды, в свою очередь, поедают полипов, нанося им большой урон в случае массового размножения. Здесь налицо хороший пример нарушения равновесия между взаимосвязанными компонентами одного и того же биоценоза (в цепях питания): коралловые полипы — морские звезды — брюхоногие моллюски.
Следует подчеркнуть большую роль рифовой фауны и флоры в круговороте веществ и биологической продуктивности моря. В зоне коралловых рифов эта продуктивность во много раз выше, чем в других частях океана, и колеблется от 1,5 до 3,5 кг первичной продукции углерода на 1 м2 в год. Отрицательная роль организмов класса коралловых полипов состоит в том, что их наличие вблизи берегов препятствует нормальному судоходству.