Кишечнополостные: гидра, медузы и коралловые полипы

Твой друг завёл аквариум и позвал смотреть: на листе роголистника сидит прозрачная трубочка длиной около сантиметра, а сверху — венец тонких щупалец. Трубочка то сжимается, то вытягивается, а заплывших рачков ловит прямо из воды. Это гидра, пресноводный родственник морских медуз и кораллов. Три настолько разных на вид животных учёные отнесли в один тип — кишечнополостные.

Два слоя клеток и лучевая симметрия

Тело кишечнополостных построено всего из двух слоёв клеток: наружный — эктодерма, внутренний — энтодерма, между ними студенистая прослойка. Энтодерма выстилает кишечную полость, куда попадает добыча: там она переваривается — отсюда и название типа. Симметрия у этих животных лучевая: тело можно мысленно разрезать на похожие части, проводя линии через центр, как у апельсина или зонтика. Такому строю жизни нетрудно найти объяснение: сидящий полип и плывущая медуза встречают опасность и еду с любой стороны, поэтому им невыгодно иметь одну «лицевую» сторону, как у червя или рыбы.

Нервные клетки у кишечнополостных разбросаны по телу и связаны в нервную сеть: мозга нет, но реакция на прикосновение идёт по всему телу сразу. Зато у гидры есть суперсила — регенерация: разрежь полип на несколько кусков, и каждый восстановит недостающее до целого животного.

Гидра: звезда учебных лабораторий

Пресноводную гидру люди разглядели давно: её описал под микроскопом Антони ван Левенгук ещё в 1702 году, а всемирную известность полипу принесли опыты швейцарского натуралиста Абрахама Трембли. В 1740-е годы он держал гидр в стаканах с речной водой, кормил их крошечными рачками, разрезал вдоль и поперёк и следил, как из каждой части восстанавливается целое животное. В 1744 году Трембли выпустил о полипах отдельную книгу — и гидра стала одним из первых экспериментальных животных в истории зоологии: до этих опытов никто не верил, что животное после разрезания способно выжить.

Летом гидра размножается почкованием: на боку тела вырастает бугорок, на нём прорезаются щупальца и рот, и через несколько дней молодой полип отшнуровывается и начинает самостоятельную жизнь. Почкование идёт активно только при обильном корме: голодная гидра почку не растит. Осенью в теле созревают половые клетки: гидра — гермафродит, но оплодотворение всё равно перекрёстное, между двумя разными особями. Зимует оплодотворённое яйцо в плотной защитной оболочке на дне водоёма, а взрослые полипы обычно погибают — весной сезон начинают новые гидры из перезимовавших яиц.

Регенерация у гидры работает иначе, чем у ящерицы с хвостом: в её теле постоянно живут стволовые клетки, поэтому утраченные щупальца и подошва отрастают заново, а гидра, разрезанная вдоль, достраивает из каждой половины полноценный полип. Учёные работают с гидрой и сегодня: на ней проверяют, как клетка выбирает между делением и специализацией, и ищут приёмы, которые когда-нибудь помогут лечить раны у человека.

Стрекательные клетки и три группы

Главное оружие кишечнополостных — стрекательные клетки в эктодерме щупалец. Внутри каждой сидит капсула с закрученной полой нитью: дотронулась добыча — нить выстреливает, впрыскивает яд и цепляется за жертву. Потом щупальца подгибаются и подталкивают парализованную добычу ко рту. Тип делят на три группы. Гидроидные — гидра, которая всю жизнь сидит на месте полипом. Сцифоидные — медузы, свободно плавающие в толще воды: аурелия, корнерот, гигантская цианея. Коралловые полипы — сидячие животные тёплых морей: мадрепоровые кораллы наращивают известковый скелет и веками строят рифы (Большой Барьерный риф у Австралии тянется больше двух тысяч километров), актиния живёт без скелета, а красный и чёрный кораллы — драгоценные. В клетках рифовых кораллов живут микроскопические водоросли-симбионты: они кормят полипов и дают им окраску.

Медузы: плывущее поколение

У многих кишечнополостных в жизни чередуются две формы — сидячий полип и плавающая медуза. Полип аурелии делится поперечными перетяжками, словно стопка тарелок: от него отшнуровываются диски-эфир, каждый похож на крошечный зонтик и уплывает дорастать до взрослой медузы с куполом до сорока сантиметров. Купол медузы — не просто «желе»: под ним кольцевые и радиальные мышцы, а по краю — венец щупалец со стрекательными клетками. Плывёт медуза медленно: сокращение выталкивает воду из-под купола, поэтому большую часть пути её несёт течение. Рекордсменка — арктическая цианея: купол больше двух метров в поперечнике, а щупальца тянутся на десятки метров, что делает её одним из самых длинных животных планеты. Чёрноморский корнерот получил имя за фиолетовые лопасти вокруг рта: купол кажется безобидным, а ожог оставляет чувствительный.

Гидра всю жизнь проводит полипом, коралловые полипы строят колонии, а у колониальных гидроидных, например у обелии, полип выпускает крошечных медузок — эфир, которые размножаются половым путём. Получается конвейер: полип размножается бесполым путём, медуза — половым, и каждая стадия подстраховывает другую. Такую смену поколений зоологи считают главным секретом успеха типа: одна форма осваивает дно, другая — толщу воды.

Коралловые рифы: города из известняка

Рифы строят мадрепоровые кораллы. Каждый полип сидит в известковом стакане, который выделяет сам, колония растёт вверх и вширь на скелетах прошлых поколений, а щели заполняют известковые водоросли. За год колония прибавляет считанные миллиметры, поэтому риф протяжённостью в километры — работа тысячелетий. Большой Барьерный риф вдоль северо-восточного берега Австралии тянется примерно на две тысячи километров, различим из космоса и охраняется как объект Всемирного наследия. Новые порты и причалы на тропических берегах планируют так, чтобы не задеть риф: погибшая колония не восстановится десятилетиями.

Окраску и основную еду рифовым кораллам дают микроскопические водоросли-симбионты, живущие прямо в клетках полипов: водоросли делятся продуктами фотосинтеза, а взамен получают углекислый газ и надёжный дом. Когда вода перегревается или мутнеет, коралл выбрасывает симбионтов, теряет цвет и главный источник питания — это называют обесцвечиванием рифа; тяжёлый такой случай прошёл по тропическим морям в 2016 году. Молодой Чарльз Дарвин в 1842 году объяснил и кольцевые острова-атоллы: основание под рифом медленно опускается на дно, кораллы наращивают кольцо вверх, и на месте ушедшего под воду вулкана остаётся лагуна в центре.

Зооксантеллы#

Водоросли-симбионты в клетках рифовых полипов: кормят коралл и дают ему окраску

Атолл#

Кольцевой коралловый остров с лагуной внутри; происхождение объяснил Дарвин в 1842 году

Почкование#

Бесполое размножение гидры: на теле вырастает молодой полип и отшнуровывается

Эфира#

Крошечная медузка, отшнуровывающаяся от полипа при поперечном делении

Диффузная нервная сеть#

Нервные клетки, разбросанные по всему телу без единого центра — головного мозга

Обесцвечивание рифа#

Потеря симбионтов при перегреве воды: риф белеет и голодает

Роль в природе и в жизни человека

• Рифы гасят штормовые волны и защищают берега, а в их расщелинах прячется около четверти всех морских видов — от рыб-клоунов до морских звёзд.
• Медузы и полипы — звенья пищевых цепей: ими кормятся рыбы, морские черепахи и даже другие медузы.
• Красный и чёрный кораллы веками идут на украшения; их добычу ограничивают, чтобы колонии успевали восстанавливаться.
• Гидра — классический лабораторный объект: на ней изучают регенерацию и поведение стволовых клеток.
• Поднятые с морского дна древние рифы превратились в известняк: из него строят дома, обжигают известь и делают цемент.
• Жалят кишечнополостные по-разному: аурелия для кожи почти неощутима, а австралийская кубомедуза хиронекс входит в число самых опасных животных океана.

Разбираем задание: определи группу

В заданиях ВПР и ОГЭ кишечнополостных часто прячут в описание: «двухслойное животное с лучевой симметрией прикреплено к скале в тёплом море». Порядок рассуждения всегда один и тот же, поэтому прогоняй его по шагам, пока не станет привычкой. Если в описании упомянута кишечная полость с единственным ртом — это подсказка про тип, а не про группу.

Подсказка: клавиши J — следующая тема, K — предыдущая, на телефоне: свайп влево/вправо — соседняя тема