§ 40. Тип членистоногие. Класс ракообразные

Определения и обозначения

Членистоногие — тип животных, у которых тело разделено на сегменты, конечности состоят из подвижно соединённых частей, а снаружи имеется прочный покров. Сегменты могут объединяться в более крупные отделы и различаться по строению. Такое устройство позволяет частям тела выполнять разные задачи: например, одни конечности служат для ходьбы, другие — для захвата пищи.

Хитиновый покров — наружная оболочка тела членистоногих, содержащая хитин, прочное органическое вещество. Она защищает животное от повреждений и служит опорой для мышц. Но твёрдая оболочка не растёт непрерывно вместе с телом, поэтому она одновременно защищает животное и ограничивает его увеличение.

Линька — периодическое сбрасывание старого наружного покрова и образование нового. Она необходима, потому что рак не может заметно увеличиться, оставаясь внутри прежней твёрдой оболочки. После линьки новый покров некоторое время мягкий, и животное особенно уязвимо, пока оболочка не затвердеет.

Ракообразные — класс членистоногих, к которому относится речной рак; для многих представителей характерна жизнь в воде. У них имеются членистые конечности и наружный покров, а для дыхания в воде обычно служат жабры. К ракообразным относятся также крабы, креветки и дафнии, хотя они различаются размерами и образом жизни.

Как это устроено

Тело членистоногого состоит из сегментов, но они не обязательно одинаковы: некоторые сегменты объединяются в отделы, а другие получают особые функции. Поэтому животное может иметь специализированные части тела, например отдел с органами чувств и отдел, связанный с передвижением. Членистые конечности сгибаются в местах соединения, что даёт возможность точно менять направление и силу движения. Изменение формы конечностей позволяет им служить не только для ходьбы, но и для захвата пищи или защиты.

Твёрдый наружный покров работает как защитная оболочка и внешняя опора: к его внутренней стороне прикрепляются мышцы. Он помогает сохранять форму тела и предохраняет мягкие ткани от повреждений. Однако при увеличении тела такая оболочка становится тесной, а растянуться непрерывно не может. Поэтому рак сбрасывает старый покров, после чего его тело некоторое время остаётся мягким и может увеличиться; затем новый покров твердеет.

У речного рака выделяют головогрудь и брюшко. Головогрудь образована сросшимися сегментами и защищена панцирем; на ней находятся глаза, усики, ротовые органы и ходильные конечности. Брюшко состоит из подвижных сегментов, на нижней стороне которых расположены небольшие конечности, а на конце — хвостовой плавник. Такое разделение позволяет сосредоточить органы чувств и захвата пищи в передней части, а брюшку участвовать в плавании и резком движении назад.

Рак живёт в воде, поэтому газообмен у него происходит с помощью жабр. Они расположены под покровом по бокам головогруди, где вода омывает их поверхность; кислород из воды поступает в организм, а углекислый газ удаляется. Ходильные ноги помогают передвигаться по дну, а клешни, образующие первую пару ходильных конечностей, позволяют хватать пищу и защищаться. Значит, строение дыхательных органов и конечностей связано с условиями водной среды и образом жизни животного.

Усики и глаза помогают раку получать сведения об окружающей среде, находить пищу и замечать опасность. Пища проходит по пищеварительной системе, где она измельчается и переваривается, а питательные вещества используются организмом. Кровеносная система переносит вещества между органами и участвует в поддержании жизнедеятельности. Совместная работа органов чувств и систем органов помогает раку ориентироваться, питаться и реагировать на изменения среды.

Строение и приспособления речного рака

Используйте таблицу, чтобы сопоставить часть тела с её строением и функцией. Например, если нужно объяснить, как рак дышит, найдите строку «Жабры» и проследите связь между их расположением и газообменом. Для описания движения сравните строки о брюшке и ходильных конечностях.

Разбор задач

Назовите основные признаки, по которым речного рака относят к членистоногим.

Решение. Чтобы определить принадлежность животного к типу, нужно сопоставить его строение с признаками членистоногих. Не следует ограничиваться тем, что рак живёт в воде: среда обитания сама по себе не определяет тип. Проверим признаки по порядку.

1. У рака можно выделить сегменты, объединённые в отделы — головогрудь и брюшко; значит, тело сегментировано.
2. Его конечности состоят из подвижно соединённых частей, то есть являются членистыми.
3. Снаружи тело покрывает прочная хитинсодержащая оболочка.

Ответ. Речной рак относится к членистоногим, потому что его тело сегментировано, конечности членистые, а тело снаружи покрыто прочным покровом. Эти признаки нужно рассматривать вместе. Название конкретного отдела тела или водный образ жизни сами по себе не заменяют признаков типа.

У речного рака клешни крупнее остальных ходильных ног. Объясните, как их строение связано с образом жизни.

Решение. Размер конечности часто связан с выполняемой ею работой, поэтому сначала нужно выяснить, чем клешни отличаются от остальных ног. Клешня может крепко захватывать предмет, тогда как более тонкие ходильные ноги удобнее для перемещения. Затем соотнесём эти возможности с жизнью рака на дне водоёма.

1. Крупные клешни помогают схватить и удержать пищу, которую рак находит или добывает.
2. Ими рак может защищаться от врагов и отталкивать препятствия.
3. Остальные ходильные ноги обеспечивают передвижение по дну, потому что их строение приспособлено к опоре и шагам.

Ответ. Клешни крупнее, потому что выполняют задачи захвата пищи и защиты, а не только ходьбы. Различие конечностей показывает, что органы одного животного могут специализироваться. Это помогает раку использовать разные части тела для разных действий.

Почему рак не может расти непрерывно, как животное с мягким покровом, и что происходит во время линьки?

Решение. В этой задаче важно связать свойства покрова с ростом тела. Мягкая оболочка может растягиваться, а твёрдая наружная оболочка сохраняет прочную форму и не увеличивается постепенно. Поэтому изменение размеров рака связано с периодической сменой покрова.

1. Хитиновый покров защищает тело, но ограничивает пространство, в котором оно может увеличиваться.
2. Когда старый покров становится тесным, рак сбрасывает его — происходит линька.
3. После этого тело увеличивается, а новый покров сначала остаётся мягким и позднее твердеет.

Ответ. Рак не растёт непрерывно, потому что его твёрдый покров не растягивается вместе с телом. При линьке старую оболочку он сбрасывает, а затем образуется и затвердевает новый покров. Пока он мягкий, рак особенно нуждается в защите.

Типичные ошибки

Ошибка: считать, что все сегменты рака одинаковы. Так можно подумать, если замечать только повторяющиеся части тела. На деле сегменты объединены в головогрудь и брюшко, а их строение и функции различаются. Проверьте себя: можете ли вы назвать хотя бы одну особенность каждого отдела?

Ошибка: называть головогрудь просто головой. Это происходит потому, что органы чувств и ротовые органы сосредоточены в передней части тела. Но головогрудь — объединённый отдел, состоящий из сросшихся сегментов и несущий также конечности. Чтобы проверить себя, вспомните, что ходильные ноги прикреплены именно к головогруди.

Ошибка: думать, что хитиновый покров растёт вместе с раком. Покров кажется частью тела, поэтому легко представить, что он увеличивается непрерывно. На самом деле рост требует линьки, а после неё новая оболочка сначала мягкая и только затем твердеет. Проверьте себя вопросом: что должно произойти со старым покровом, чтобы рак мог увеличиться?

Ошибка: считать жабры органами наземного дыхания. Путаница возникает потому, что жабры выполняют ту же общую задачу, что и лёгкие, — обеспечивают газообмен. Но у речного рака жабры приспособлены к газообмену в воде, которая омывает их поверхность. Для самопроверки свяжите орган не только с функцией, но и со средой, в которой он работает.

Связь с другими темами

Чтобы понять строение рака, нужно знать, что организм состоит из органов и систем органов, а форма органа связана с его функцией. Это помогает объяснить, почему жабры подходят для дыхания в воде, а клешни — для захвата предметов. Наблюдая за раком, можно увидеть, как несколько органов работают вместе.

Членистоногих удобно сравнивать с кольчатыми червями и другими беспозвоночными. У тех и других может быть сегментированное тело, однако у членистоногих есть членистые конечности и наружный покров. Сравнение признаков помогает не путать группы животных.

Эти знания пригодятся при изучении насекомых и паукообразных: они тоже относятся к членистоногим, но отличаются от ракообразных строением и образом жизни. Сравнение классов показывает, как животные приспосабливаются к разным условиям. Позже те же идеи помогут разбирать разнообразие животных и связь строения с местом обитания.

Что запомнить

• Членистоногие имеют сегментированное тело и членистые конечности.
• Тело ракообразных снаружи защищено хитиновым покровом.
• Рост ракообразных происходит благодаря линьке.
• У речного рака тело разделено на головогрудь и брюшко.
• Конечности рака различаются по строению и выполняемым функциям.
• Речной рак дышит жабрами.
• К ракообразным относятся не только речные раки, но и многие другие водные животные.