Круглые черви гермафродиты или раздельнополые животные

Разница между ауткроссингом и самоопылением

Одна из самых важных особенностей перекрестного оплодотворения заключается в том, что благодаря ему у потомков появляется больше возможностей получить разные гены от своих родителей, потому что оно возникает в результате союза двух разных животных с разной генетикой. С другой стороны, при самооплодотворении потомки будут иметь ту же генетическую информацию, что и их предок, потому что отец — тот же индивидуум, его гаметы имеют ту же генетическую информацию.

У особей, рожденных путем самооплодотворения, возможность изменчивости или улучшения вида и генов почти равна нулю, поскольку это является следствием идентичности генетики с генетикой отца. Кроме того, исследования показали, что дети гермафродитов, как правило, намного слабее, чем дети, рожденные от союза двух родителей с генетически разными гаметами.

Самооплодотворение происходит, когда животные, обладающие этим качеством, с трудом встречаются с другим представителем своего вида, способным осуществлять смешанное оплодотворение. Однако, видя себя в обязанности воспроизводиться, она осуществляет самооплодотворение. Давайте посмотрим пример:

Дождевой червь: это животное большую часть жизни проводит под землей, оно всегда передвигается вслепую. Это означает, что, когда наступит момент размножения, дождевой червь не сможет найти другого в своем роде, вдобавок к этому существует вероятность того, что тот, которого ему удастся найти, будет того же пола, что сделает для него невозможно размножаться.
По этой причине дождевые черви эволюционировали и теперь способны иметь мужской и женский пол, таким образом, если на пути встретится еще один дождевой червь, не имеет значения, самец это или самка, потому что он сможет спариваться. и оба останутся оплодотворенными. Хотя, если случится так, что он так и не встретит на своем пути себе подобных, то он может прибегнуть к самооплодотворению, таким образом он сможет поддерживать репродуктивную цепочку своего вида.

Этот пример прекрасно объясняет нам причину, по которой на самом деле были созданы гермафродиты

Важным в этом способе воспроизводства является не самооплодотворение, что действительно важно, так это то, что он создает возможность того, что две особи могут быть оплодотворены, и выживание вида имеет в два раза больше шансов

Гермафродиты среди моллюсков

Моллюски являются одним из крупнейших филумов животных, и многие из них обладают особенностью гермафродитизма. Гермафродитизм — это способность иметь одновременно мужские и женские половые органы.

Среди моллюсков гермафродитизм встречается у различных представителей. Например, у некоторых видов улиток, таких как плоскапероная улитка и ленточная улитка, живущих в пресноводных и морских водах, каждая особь имеет как мужскую, так и женскую органы размножения. Это позволяет им оплодотворять и самим быть оплодотворенными, обеспечивая более эффективную репродукцию.

У морских моллюсков также часто встречается гермафродитизм. Одним из наиболее известных примеров являются устрицы. Устрицы производят яйца в раковинах, а затем высвобождают их в воду. Они также производят сперматокеи, чтобы оплодотворить яйца других особей. Это обеспечивает большую вероятность оплодотворения и увеличивает шансы выживания потомства.

Гермафродитизм у моллюсков может проявляться в различной степени. Некоторые виды моллюсков являются последовательными гермафродитами, то есть начинают свою жизнь с одним полом, а затем меняют его на другой. Например, голоземняк калифорнийский — морской моллюск, который начинает свою жизнь как мужчина, а затем становится женщиной.

В целом, гермафродитизм среди моллюсков является адаптивной стратегией размножения, позволяющей им максимизировать свои шансы на выживание и репродукцию в сложной окружающей среде.

Анатомия и строение

У раздельнополых червей имеются две отдельные полостные образования — кишечник и полости, которые проходят по всей длине тела. Кишечник простирается от переднего конца до заднего и предназначен для пищеварения. Полости служат для работы с репродуктивными органами.

На голове раздельнополых червей располагается довольно примитивный, но функциональный оснасткий аппарат — устье. Оно позволяет червю поглощать пищу и даже выбирать частицы пищи оптимального размера.

Самым заметным признаком раздельнополых червей является наличие семенных желез. Они ответственны за процесс образования гамет, которые затем сливаются для оплодотворения.

Плоские черви

У плоских червей двустороннесимметричное вытянутое и уплощенное тело. Полости тела у них нет, промежутки между органами заполнены рыхлой соединительной тканью — паренхимой. К этому типу относятся около 12,5 тыс. видов, среди которых есть и свободноживущие виды, и опасные паразиты— свиной и бычий цепни, относящиеся к классу ленточных червей; печеночная двуустка, относящаяся к классу сосальщиков, и множество других. Самые мелкие из этих червей имеют длину 0,2 мм, самые крупные — до 18 м.

Молочную планарию можно разделить на 200 частей, из каждой части вырастет новое животное

Планарии, широко распространенные в морях и пресных водоемах, относятся к классу ресничных червей (их тело покрыто микроскопическими ресничками). Планария — хищник, питающийся мелкими беспозвоночными животными. Добычу она заглатывает с помощью выдвигающейся глотки, непереваренные остатки выводятся через рот. Газообмен осуществляется всей поверхностью тела. У планарии есть глаза и органы осязания — щупальца, расположенные на головном конце тела. Размножаются планарии половым путем (как и все плоские черви, они являются гермафродитами) или бесполым, делясь пополам и восстанавливаясь до целого животного.

Морфологические особенности

Имеют вытянутое червеобразное тело, немного уплощенное в дорсовентральном направлении. Размеры варьируются от нескольких миллиметров до примерно трех метров. Тело расчленено, а количество отдельных сегментов варьируется от 5 до 800 штук. У некоторых представителей, в основном у подвижных видов, сегментация гомономная. При этом виде сегментации членики тела одинаковы по форме и размеру. У прикрепленных и зарывающихся в грунт форм сегментация гетерономная — членики тела разной формы и размеров. Передний головной конец состоит из префронтального сегмента, или простомиума, и орального сегмента — перистомиума. На двух головных сегментах сосредоточена большая часть органов чувств, представляющих собой щупальца (усики), щупики, циррусы, простые глазки.

Анатомическая схема полихет

Характерной особенностью полихет является наличие парных боковых выростов на сегментах тела, называемых параподиями. Они представляют собой короткие, мускулистые, подвижные выросты, расположенные латерально на каждом сегменте. Каждый параподий состоит из одной базальной и двух дистальных частей. Верхняя спинная часть называется нотоподом, а нижняя брюшная часть — нейроподом. От основания нотопода и нейропода отходит короткое пальцеобразное щупальце, называемое циррусом. На каждой из двух частей имеется пучок щетинок, часть из которых выступает наружу и выполняет двигательную функцию при передвижении. Форма и размер параподиев у разных видов варьируются. Появление и развитие параподиев у полихет — важный прогрессивный этап в эволюции беспозвоночных животных. Из них впоследствии возникли членистые конечности членистоногих.

Ископаемый вид Burgessochaeta setigera

Тело полихет покрыто однослойным кожным эпителием и тонкой кутикулой. В эпителиальном слое кожно-мышечного мешка также имеется множество кожных желез. У прикрепленных видов кожные железы выделяют секрет, который затвердевает и образует плотную трубку, в которую животные могут прятать тело. У многих видов трубки укреплены различными экзогенными элементами (песок, части раковин) и выполняют защитную функцию. Под эпителиальным слоем располагаются два слоя мышц: наружный, образованный кольцевыми мышцами, и внутренний, образованный продольными мышцами. Вторичная полость тела также покрыта однослойным эпителием.

Голова Phyllodoce lineata

Нервная система

Нервная система хорошо развита, особенно у подвижных и хищных видов. Центральная нервная система состоит из пары мозговых ганглиев, расположенных над глоткой, пары подглоточных ганглиев, окологлоточных связок и пары брюшных нервных цепочек с ганглиями в каждом членике тела. Важным прогрессивной особенностью развития нервной системы у полихет является опускание ее из кожно-мышечного мешка в полость тела.

Phyllodoce rosea

Органы чувств многочисленны и хорошо развиты. В коже присутствует много чувствительных клеток, а на головном конце чувствительные функции выполняют усики, щупики, специальные реснитчатые ямки простомиума. У многих представителей также развиваются органы равновесия — статоцисты, а также органы зрения. Глаза одна или две пары, обычно расположены на простомиуме. Многие сидячие виды также есть глаза на сильно развитых головных щупиках. У многих полихет глаза сложные и имеют роговицу, стекловидное тело, хрусталик и типичную сетчатку, подобно высшим животным.

Гигантские трубчатые черви (Riftia pachyptila) из семейства погонофор могут переносить чрезвычайно высокий уровень сероводорода

Человеческая аскарида (Ascaris lumbricoides)

Внешний вид. Заостренное на концах тело розовато-белого цвета. Размеры: самцы – 15-25 см, самки – 20-40 см (рис. 1). Тело покрыто десятислойной гибкой кутикулой, защищающей от механического воздействия и пищеварительных ферментов хозяина.

Рис. 1. Человеческая аскарида: самка, самец, яйцо

Распространение. Вид космополитичен – распространен повсеместно, но в разных странах разный процент зараженных. В Японии, например, более 90% населения заражено аскаридой из-за использования человеческих экскрементов в качестве удобрений. В зонах с жарким сухим климатом аскарида встречается реже.

Жизненный цикл. Развитие протекает без смены хозяев (рис. 2). Взрослые черви паразитируют в тонком кишечнике, вызывая аскаридоз. Человека обычно поражают несколько десятков аскарид (рекорд – 900 штук). Срок жизни в кишечнике – около одного года. Аскариды раздельнополы, как и другие нематоды. Половозрелая самка откладывает в сутки около 200 тысяч яиц овальной формы, которые с испражнениями попадают во внешнюю среду. Аскариды относятся к геогельминтам – для них обязательно развитие личиночной стадии в почве. При попадании в благоприятные условия (во влажную почву при температуре около 25 °C и при достаточном доступе кислорода) в яйце развивается личинка. Срок развития варьируется от 16 дней до нескольких месяцев и зависит от температуры воздуха. Такие яйца, содержащие личинку, можно считать инвазионными.

Рис. 2. Жизненный цикл человеческой аскариды

Клиническая картина аскаридоза. На миграционной стадии аскаридоза наблюдается кашель (помогает личинкам попасть в глотку), боль в груди, аллергические реакции, повышенная температура.

На кишечной стадии происходит повреждение слизистой оболочки кишечника и отравление организма ядовитыми продуктами обмена веществ. Симптомы: тошнота, рвота, нарушения стула, снижение аппетита.

Долговременные эффекты заражения: общее снижение работоспособности, нарушения сна. При заползании червей в желчные протоки и дыхательные пути – летальный исход. Также личинки аскариды могут попадать в головной мозг (например, из нижней полой вены в верхнюю, далее по плечеголовной), вызывая менингоэнцефалит, сопровождающийся мигренями.

Профилактика. Мытье рук перед едой и приготовлением пищи. Мытье овощей и фруктов. Яйца также разносятся мухами, так что борьба с этими двукрылыми посредством, например, липучек тоже способствует профилактике аскаридоза.

Интересный факт. Есть исследования, показывающие положительное влияние заражения аскаридами на облегчение симптомов аутоиммунных заболеваний и повышения плодовитости у женщин. Ученые связывают это с воздействием паразитов на иммунную систему посредством влияния на уровень T-клеток в организме, но на данный момент механизм слишком малоизучен, чтобы делать достоверные выводы.

Уникальные гермафродиты: примеры среди губок

Гермафродиты в мире животных являются достаточно редким явлением. Губки, которые относятся к царству животных, также обладают этой особенностью. Некоторые виды губок могут одновременно обладать органами мужского и женского полового воспроизведения.

Интересно, что процесс самооплодотворения у губок происходит достаточно редко, и обычно они все же оплодотворяются с помощью других морских организмов, таких как планктонные ракообразные или личинки рыб. Это происходит благодаря особым клеткам, называемым амебоцитами, которые способны переносить сперматозоиды от одной губки к другой.

Ниже приведен список нескольких видов губок, которые являются гермафродитами:

• Губка сапфир-муравей (Hemimycale columella) — эта губка встречается в Атлантическом океане и обладает ярким синим окрасом. Она является гермафродитом и способна самостоятельно оплодотворяться.
• Губка Hydractinia — это губка, которая может быть найдена в различных морских водоемах по всему миру. Она также является гермафродитом и способна образовывать зиготы.

В исследованиях ученых обнаруживается все больше видов губок, которые обладают особенностью гермафродизма. Однако, в большинстве случаев эти особи все же полагаются на внешнюю оплодотворение, а самооплодотворение остается редким явлением.

Несмотря на то, что гермафродитизм является уникальной особенностью, даже среди губок, некоторые виды все же обладают разделением на пол на протяжении своей жизни. Это позволяет им полностью осуществлять воспроизводство и гарантировать выживание своих потомков.

Размножение и удержание гермафродитизма у червей

Гермафродитизм рассматривается как уникальная стратегия размножения у некоторых видов червей. У этих организмов каждая особь обладает как мужским, так и женским половыми органами, позволяя им самостоятельно производить как сперму, так и яйца. Такая способность обеспечивает червям определенные преимущества в условиях среды, где встречается недостаток потенциальных партнеров для размножения.

Удержание гермафродитизма у червей обусловлено рядом факторов. Во-первых, это наследственность. Виды червей, которые существуют в среде с низкой плотностью популяций, могут выжить и размножаться только при наличии гермафродитных особей. В таких условиях переход к раздельному половому размножению приведет к снижению численности популяций и даже к исчезновению видов.

Во-вторых, гермафродитизм обеспечивает червям увеличенные шансы на производство потомства. Отсутствие разделения между мужским и женским половыми органами позволяет им оплодотворять самих себя. Таким образом, каждая особь способна произвести потомство без необходимости нахождения партнера для оплодотворения.

Гермафродитизм у червей является результатом эволюционного отбора и адаптации к определенным условиям среды. Благодаря этой стратегии размножения черви успешно воспроизводятся и приспосабливаются к различным экологическим условиям.

Органы чувств кольчатых червей

Дальнейшее развитие получили органы чувств (глаза или их зачатки, щупальца, щетинки и др.; у первичных кольчецов имеются статоцисты). Часть кольчецов в онтогенезе проходит стадию своеобразной личинки — трохофоры, повторяющей в своем развитии некоторые черты отдаленных предков кольчатых червей. Весьма существенным надо считать появление метамерии, суть которой состоит в планомерном повторении в каждом сегменте всех внутренних и внешних органов тела. Важным этапом в эволюции червей явилось развитие у кольчецов параподий — зачатков ног.

Генетическая связь кольчецов с низшими червями, как известно, устанавливается через немертин, изучение которых в школьном курсе зоологии не предусмотрено. Поэтому вопрос о происхождении кольчатых червей в средней школе не может быть рассмотрен соответствующим образом. Учитель должен ограничиться общим указанием на существующих в природе особого типа червеобразных животных (немертин), ряд примитивных черт которых позволяет говорить об их происхождении от древних ресничных червей, а с другой стороны, некоторые особенности строения и развития указывают на их родство с кольчатыми червями. Предки кольчатых червей, по всей вероятности, вели свободно-подвижный хищный образ жизни, что способствовало значительному усовершенствованию их организации. Первоначальная их среда обитания — море, а затем в процессе эволюции часть кольчецов приспособилась к жизни в пресной воде, а также в почве.

Пищеварительная система раздельнополых червей

Пищеварительная система раздельнополых червей представлена простым трубчатым каналом, который простирается от рта до анального отверстия. У раздельнополых червей отсутствует полость кишечника.

Пищеварительный тракт начинается с рта, который может быть оборудован различными частями для захвата и размола пищи в зависимости от вида червя. Затем пища проходит через стомодеум – воронкообразное отделение и трубчатую глотку, которая переходит в мезентерий.

Мезентерий – это поперечная перегородка, которая располагается перпендикулярно трубчатому каналу и служит для поддержки и построения структуры кишечника. Здесь происходит дополнительное переваривание пищи с помощью желез, которые выделяют пищеварительные ферменты.

Далее пищевая масса перемещается по мезентерию и постепенно переходит в нижний отдел тела червя. В подвесной области пищеварение завершается, и пища, превратившаяся в кишечную клювоподобную массу, покидает организм через анальное отверстие.

Одной из особенностей пищеварительной системы раздельнополых червей является отсутствие анальных клапанов, которые могли бы предотвратить обратное движение пищи.

На протяжении всего пищеварительного процесса раздельнополые черви проявляют симбиотическое взаимодействие с микроорганизмами, которые живут в их кишечнике и помогают усваивать питательные вещества из пищи.

Естественный гермафродитизм[править | править код]

Лёгочные улитки — синхронные гермафродиты.

Гермафродитизм достаточно широко распространён в природе — как в растительном мире (в этом случае обычно используются термины однодомность или двудомность), так и среди животных. Большая часть высших растений являются гермафродитами, у животных гермафродитизм распространён прежде всего среди беспозвоночных — ряда кишечнополостных, подавляющего большинства плоских, некоторых кольчатых и круглых червей, моллюсков, ракообразных (в частности, большинства видов усоногих раков) и насекомых (кокциды).

Среди позвоночных гермафродитами являются многие виды рыб, причём наиболее часто гермафродитизм проявляется у рыб, населяющих коралловые рифы.

При естественном гермафродитизме особь способна продуцировать как мужские, так и женские гаметы, при этом возможна ситуация, когда способностью к оплодотворению обладают оба типа гамет (функциональный гермафродитизм), либо только один тип гамет (афункциональный гермафродитизм).

Гермафродитизм является одной из разновидностей полового размножения: организмы-гермафродиты продуцируют мужские и женские гаметы, слияние которых образует зиготу в половом процессе. Поскольку основным эволюционным преимуществом полового размножения является рекомбинация генетического материала родительских особей при перекрёстном оплодотворении (экзогамии), в ходе эволюции у большинства видов выработались различные формы гермафродитизма, предотвращающие самооплодотворение (автогамию), однако у многих водорослей, грибов и цветковых растений, а в животном мире — среди гельминтов (паразитических червей) самооплодотворение достаточно распространено.

Синхронный гермафродитизм

При синхронном гермафродитизме особь способна одновременно продуцировать и мужские, и женские гаметы.

В растительном мире такая ситуация зачастую приводит к самооплодотворению, встречающемуся у многих видов грибов, водорослей и цветковых растений (самоопыление у самофертильных растений).

В животном мире самооплодотворение при синхронном гермафродитизме встречается у гельминтов, гидр и моллюсков, а также некоторых рыб (Rivulus marmoratus) однако в большинстве случаев автогамия предотвращается строением половых органов, при котором перенос собственных сперматозоидов в женские половые органы особи физически невозможен (моллюски, в частности, аплизии, ресничные черви), либо невозможностью слияния собственных дифференциированных гамет в жизнеспособную зиготу (некоторые асцидии).

Соответственно, при экзогамном синхронном гермафродитизме наблюдается два типа копулятивного поведения:

• взаимное оплодотворение, при котором обе копулирующие особи выполняют роль одновременно самцов и самок (наиболее часто среди беспозвоночных, в качестве примера можно привести дождевых червей, виноградных улиток)
• последовательное оплодотворение — одна из особей играет роль самца, а другая самки; взаимного оплодотворения в этом случае не происходит (например, у окуневых рыб родов Hypoplectrus и Serranus).

Последовательный гермафродитизм (дихогамия)

Coris julis, стадия самки

Coris julis, стадия самца

В случае последовательного гермафродитизма (дихогамии) особь последовательно продуцирует мужские либо женские гаметы, при этом происходит либо последовательная активация гонад мужского и женского типов, либо смена фенотипа, ассоциированного с полом целиком. Дихогамия может проявляться как в пределах одного репродуктивного цикла, так и в течение жизненного цикла особи, при этом репродуктивный цикл может начинаться либо с мужской (протандрия), либо с женской (протогиния).

У растений, как правило, распространён первый вариант — при образовании цветков пыльники и рыльца созревают неодновременно. Таким образом, с одной стороны предотвращается самоопыление и, с другой стороны, за счёт неодновременности времени цветения различных растений в популяции, обеспечивается перекрёстное опыление.

В случае животных чаще всего происходит смена фенотипа, то есть смена пола. Ярким примером являются многие виды рыб — представителей семейств губановых (Labridae), групперов (Serranidae), помацентровых (Pomacentridae), рыб-попугаев (Scaridae), большинство которых являются обитателями коралловых рифов.

Биология[]

Общее строение

Размеры от 1 мм (Neotenotrocha) до 2-3 м (Eunice). Тело кольчатое, с числом сегментов от нескольких до нескольких сотен. Кожно-мускульный мешок состоит из несбрасываемой кутикулы, кожного эпителия, продольных и кольцевых мышц. Вторым, после сегментации, характерным признаком кольчатых червей является наличие на их теле хитиновых щетинок, вырастающих из кутикулы. На каждом сегменте могут быть примитивные конечности (параподии) — боковые выросты, снабжённые щетинками и иногда жабрами. Передвижение осуществляется за счет сокращения мускулатуры у одних видов и движений параподий у других.

Вторичная полость тела (целом) заполнена целомической жидкостью, которая выполняет роль внутренней среды организма. В целоме поддерживается относительно постоянный биохимический режим и осуществляются многие функции организма (транспортная, выделительная, половая, опорно-двигательная).

Пищеварительный тракт сквозной. Кишечник состоит из трёх функционально различных отделов: передней, средней и задней кишки. У некоторых видов имеются слюнные железы. Передний и задний отделы — эктодермальные, а средний отдел пищеварительной системы — энтодермального происхождения.

У большинства видов кровеносная система замкнутая, основу ее составляют спинной и брюшной сосуды, соединённые кольцевыми сосудами, которые напоминают артерии и вены. В зависимости от типа дыхательных пигментов кровь у одних аннелид красная, а у других — бесцветная или зеленая. Дыхание кожное, у морских видов — с помощью жабр на параподиях. Органы выделения — парные метанефридии в каждом сегменте. Нервная система слагается из крупного ганглия — головного мозга, от которого отходит брюшная нервная цепочка. В каждом сегменте имеется свой нервный узел. Органы чувств наиболее развиты у многощетинковых червей и представлены: на голове — глазами, органами осязания и химического чувства; на теле — чувствительными клетками.

У некоторых вымерших видов кольчатых червей на спине располагалось четыре ряда известковых пластинок. Это подтверждает точку зрения об эволюционном родстве кольчатых червей, брахиопод и моллюсков.

Размножение и развитие

Кольчатые черви раздельнополы, у некоторых (дождевых червей, пиявок) вторично развился . Оплодотворение может происходить как во внешней среде, так и в организме. Развитие у многощетинковых червей происходит с личинкой — трохофорой, у остальных — прямое.

Для червей с сегментированным целомом (т.е. для олигохет, полихет, но не пиявок) характерна высокая способность к регенерации и, соответственно, вегетативное (бесполое) размножение. Так, у некоторых видов (например у аулофоруса) в особо благоприятных условиях (при одномоментном большом количестве пищи) на сегментах живущих на пищевом субстрате особей образуется множество дополнительных ротовых отверстий, по которым впоследствии происходит отделение новых особей, представляющих собой дочерние клоны.

Образ жизни

Живут по всему миру, в море, в пресной воде и на суше. Встречаются виды — эктопаразиты и мутуалисты. Некоторые аннелиды — кровососущие, есть активные и пассивные хищники, падальщики и фильтраторы. Однако наибольшее экологическое значение имеют аннелиды, перерабатывающие почву; к ним относятся многие малощетинковые черви и даже пиявки. В почве может обитать от 50 до 500 червей на м², которые рыхлят и аэрируют почву.

Особенно многообразны морские формы, которые встречаются на разных глубинах вплоть до предельных (до 10—11 км) и во всех широтах Мирового океана. Они играют существенную роль в морских биоценозах и обладают высокой плотностью поселений: до 500-600 тыс. на 1 м2 поверхности дна

Занимают важное положение в трофических цепях морских экосистем

Внешнее оплодотворение

Одним из них является внешнее оплодотворение, при котором яйцеклетки и сперматозоиды сливаются вне организма животного. Например, такой способ оплодотворения используют рыбы и земноводные. Этот тип оплодотворения называют нерестом, он происходит в водной среде. Соответственно сперме требуется вода, чтобы подплыть к отложенным яйцам, а яйца в свою очередь нуждаются в воде для предотвращения высыхания. Большинство водных беспозвоночных, большинство рыб и некоторые амфибии используют внешнее оплодотворение. Эти животные выпускают большое количество спермы и яиц, поскольку несут значительные потери гамет в воде. Поэтому, рыбам просто необходимо выметывать большое количество икры. Так, самки окуня мечут по 200-300 тыс. икринок, а самки трески − до 10 млн. Кроме того, поведение ухаживания у некоторых видов приводит к одновременному выпуску гамет, что помогает обеспечить яйцеклетку спермой.