Реактивный способ движения головоногих моллюсков сообщение

Класс: Головоногие моллюски

ГОЛОВОНОГИЕ МОЛЛЮСКИ (CEPHALOPODA)

Самые крупные, самые необычные и самые высокоорганизованные из моллюсков — это головоногие моллюски. Название «головоногие» эти моллюски получили за расположеные у них на голове конечности — щупальца, которые являются и руками, и ногами, при помощи которых эти животные могут передвигаться по дну. Кроме того, установлено, что конечности головоногих развились из ноги их древнего предка. Головоногих моллюсков отличает целый ряд уникальных анатомических, биологических и экологических особенностей. А большая активность, способ и быстрота движения, необычайно высоко развитая нервная система, зачатки «интеллекта», набор средств защиты и нападения — ставят головоногих моллюсков по уровню развития не просто выше всех остальных групп беспозвоночных, но и позволяет им соперничать с рядом высокоорганизованных позвоночных животных.

Даже по внещнему виду осьминоги, каракатицы и кальмары практически ничем не напоминают остальных моллюсков. У них (кроме Nautilus) нет даже раковины, столь типичной для большинства групп моллюсков. У современных головоногих сохранилась только внутренняя раковина, правильнее сказать — ее рудимент, которая служит своеобразным скелетом. Однако, так было не всегда. Палеонтологические данные свидетельствуют о том, что древние головоногие моллюски, которые жили миллионы лет назад, имели хорошо развитую раковину. Эта раковина была для них не только домом, но и своеобразным поплавком, так как была наполнена газом, что позволяло древним головоногим плавать в толще воды. Но со временем, все головоногие, имевшие наружную раковину вымерли, и только один их представитель — наутилус, пережив свою эпоху, дожил до наших дней.

Головоногие моллюски — исключительно морские формы животных. Размеры головоногих моллюсков очень разные: от карликов, таких, как каракатицы рода Idiosepius, длина мантии которых менее 1 см, и до настоящих гигантов, к числу которых, в первую очередь, принадлежат кальмары рода Architeuthis, длина тела которых вместе со щупальцами может достигать 18 м.

Головоногие моллюски играют очень важную роль в жизни океана. Будучи хищниками, они поедают| огромное количество ракообразных, рыб и других организмов и, в свою очередь, сами служат пищей для многих морских позвоночных — рыб, птиц, ластоногих и китов. Самым главным врагом головоногих является гигантский зубатый кит — кашалот. Головоногие моллюски — двустороннесимметричные животные с наружной (подкласс Ectocochlea) или внутренней (подкласс Coleoidea) рудиментарной раковиной. У каракатиц она имеет вид лощенной обызвествленной пластинки, лежащей под мантией и как щитом прикрывающей тело молюска со спины. У спирулы раковина также известковая, но не прямая, а закрученная в «бараний рог». У кальмаров раковина имеет вид тонкой прозрачной хитиновой пластинки, по форме напоминающей римский меч, отчего она и называется гладиусом.

У осьминогов от раковин остались, да и то не у всех, хрящевые образования в виде палочек или изогнутых пластинок, поддерживающих плавники. У каракатиц туловище уплощенное, у кальмаров—цилиндрическое, заостренное к заднему концу, веретеновидное или коническое; у осьминогов — мешковидное. У всех головоногих туловище одето кожно-мускульным мешком — мантией, которая заключает внутренние органы. По бокам мантии у кальмаров, каракатиц, вампироморф и пелагических осьминогов расположены плавники, которые бывают самой разнообразной формы и размера и служат моллюскам для плавания и в качестве рулей.

Головоногие моллюски чрезвычайно многочисленны в тропических и субтропических водах, но обитают и в умеренных водах, и в полярных морях. Они встречаются от поверхности до абиссальных глубин.

Кальмары принадлежат к числу самых активных, быстрых и маневренных обитателей океана. Реактивный способ движения, присущий всем головоногим, у кальмаров доведен до совершенства и это помогает им соперничать с рыбами, и даже уподобляться птицам. Среди кальмаров есть немало таких, которые, спасаясь от погони, могу взлетать в воздух и в планирующем полете проноситься над волнами десятки метров. Многие из кальмаров, прежде всего принадлежащих к семейству Ommastrephidae, способны совершать дальние путешествия к местам нагула, а затем возвращаться в районы нереста, проплывая при этом расстояния в тысячи морских миль.

Осьминоги и каракатицы держатся вблизи дна. Каракатицы населяют прибрежное мелководье. Здесь они плавают или лежат на дне, наполовину закопавшись в песок и подстерегая добычу. Опустившись на грунт, сепия волнообразными движениями плавников взмучивает его. Осаждаясь, грунт покрывает моллюска тонким слоем, оставляя открытыми только глаза. У самого дна держатся и другие представители отряда каракатиц (Sepiola, Rossia ). Подавляющее большинство осьминогов — тоже донные животные. Они предпочитают каменистые грунты, где проводят время, затаившись среди камней или в расселинах скал. Многие донные осьминоги могут передвигаться по дну на руках. Для этого обычно служат боковые пары рук, которые, как правило, длиннее прочих. Моллюски приподнимаются на руках, опускают туловище вниз и поворачивают отверстие воронки вбок. В такой позе осьминоги напоминают уродливого головастого человечка. Некоторым исследователям приходилось наблюдать передвижение осьминогов по дну «на цыпочках» — на самых кончиках вытянутых вертикально вниз рук. В критические минуты осьминоги, как и кальмары, движутся реактивным способом и могут развивать большую скорость — до 15 км/ч. Так же как и кальмары, некоторые осьминоги могут совершать миграции.

Наряду с активными животными, каковыми являются вышеописанные типичные кальмары, каракатицы и осьминоги, в классе головоногих есть множество малоподвижных моллюсков, парящих в толще воды и пассивно дрейфующих с течениями. Таких головоногих следует относить к планктонному сообществу. У некоторых из них студневидные тела и они больше похожи на медуз, чем на осьминогов; у других, например у кальмаров-кранхиид, тонкие кожистые мантии, почти лишенные мускулов, прозрачные или полупрозрачные. Эти животные обитают, как правило, на глубине 100 м и более. В то время как нектонные животные, обычно имеющие плотные мускулистые тела, которые тяжелее воды, должны непрерывно плавать, чтобы не утонуть, эти слабые безмускульные создания, имеющие нейтральную плавучесть, парят в воде.

Источник

ГДЗ биология 7 класс Пасечник, Суматохин, Калинова Просвещение 2019-2020 Задание: 12 Класс Головоногие моллюски

Стр. 58. Вспомните

№ 1. Как осуществляется реактивное движение у животных?

Реактивное движение у животных происходит путем выталкивания воды из полостей тела (головоногие моллюски, осьминоги, кальмары, медузы и т.д.). Живые существа засасывают воду внутрь мантийной полости своего тела, а потом через узкое сопло, которое снабжено специальным клапаном, резко выбрасывают ее струей наружу, и тем самым приводят тело в движение.

№ 2. Что такое мозг?

Мозг – это центральный отдел нервной системы живых существ, который состоит из скопления нейронов и дендритов, и располагается в переднем отделе тела.

Стр. 61. Вопросы после параграфа

№ 1. Чем головоногие моллюски отличаются от других моллюсков?

Головоногие моллюски являются высокоорганизованными животными, которые отличаются более сложным строением и поведением от других моллюсков. На голове у них расположены щупальца (8 или 10), которые помогают животным передвигаться по дну водоема.

№ 2. Как головоногие моллюски приспособлены к активному движению?

К нижней части головы у головоногих моллюсков прилегает воронка – коническая трубка, которая основанием уходит внутрь мантийной полости и вместе с ее мускульными стенками обеспечивает животным реактивное движение. Чередуя всасывание воды в мантийную полость и выталкивание ее через эту воронку, моллюски могут быстро плавать, спасаясь от врагов или охотясь за своей добычей.

№ 3. Какие приспособления для добывания пищи и защиты от врагов есть у головоногих моллюсков?

Для захвата пищи у головоногих моллюсков есть щупальца и клювовидные челюсти. Также в покровах их тела содержатся пигментные клетки. В случае опасности моллюск может менять их форму, что позволяет сменить окраску и быстро замаскироваться от врага. У многих головоногих моллюсков есть чернильный мешок, содержащий чернила, которые животное в случае опасности выделяет в воду и быстро скрывается в чернильной завесе.

№ 4. Какова роль головоногих в природе и жизни человека?

Головоногие моллюски являются важным звеном в пищевой цепочке. Они служат пищей для большинства жителей морей, океанов и их побережий: рыбы (тунец, акула), морские звери (тюлень, кит, калан, дельфин) и птицы (пингвин, фрегат, альбатрос).

Не менее значимы головоногие моллюски и в хозяйственной промышленности. Например, в китайской, японской, корейской и средиземноморской кухне они особенно востребованы для приготовления различных блюд, так как содержат много питательных и полезных для организма веществ. В Японии организовано множество компаний, которые занимаются промыслом головоногих моллюсков в крупных масштабах. Каракатиц, осьминогов, кальмаров разводят, вылавливают и заготавливают в свежем, консервированном, замороженном или сушеном виде.

Раковины головоногих моллюсков используются для изготовления сувенирной продукции, предметов интерьера. Секрет чернильной железы применяется для производства сепии – акварельной краски и натуральной китайской туши.

№ 5. Почему у головоногих нервная система более развита, чем у брюхоногих и двустворчатых моллюсков?

Потому что головоногие моллюски имеют более сложное строение и поведение, разнообразные и активные движения. Например, они могут менять окраску, чтобы замаскироваться от врагов, или охотиться за добычей, находясь в засаде.

Стр. 61. Подумайте

Почему у головоногих моллюсков почти нет раковины?

Раковина мешала бы активной охоте и разнообразным движениям головоногих моллюсков, так как утяжеляла бы их тело. Исключение составляет лишь наличие раковины у наутилусов и самок осьминогов-аргонавтов, которую выделяют специальные лопасти на концах спинных рук.

Источник

БИОФИЗИКА: РЕАКТИВНОЕ ДВИЖЕНИЕ В ЖИВОЙ ПРИРОДЕ

Предлагаю читателям зелёных страничек заглянуть в увлекательный мир биофизики и познакомиться с основными принципами реактивного движения в живой природе. Сегодня в программе: медуза корнерот – самая крупная медуза Чёрного моря, морские гребешки, предприимчивая личинка стрекозы-коромысла, восхитительный кальмар с его непревзойдённым реактивным двигателем и замечательные иллюстрации в исполнении советского биолога и художника-анималиста Кондакова Николая Николаевича.

По принципу реактивного движения в живой природе передвигается целый ряд животных, например медузы, морские моллюски гребешки, личинки стрекозы-коромысла, кальмары, осьминоги, каракатицы… Познакомимся с некоторыми из них поближе 😉

Реактивный способ движения медуз

Медузы – одни из самых древних и многочисленных хищников на нашей планете! Тело медузы на 98% состоит из воды и в значительной части составлено из обводнённой соединительной ткани – мезоглеи, функционирующей как скелет. Основу мезоглеи составляет белок коллаген. Студенистое и прозрачное тело медузы по форме напоминает колокол или зонтик (в диаметре от нескольких миллиметров до 2,5 м). Большинство медуз двигаются реактивным способом, выталкивая воду из полости зонтика.

Медузы Корнероты (Rhizostomae), отряд кишечнополостных животных класса сцифоидных. Медузы (до 65 см в диаметре) лишены краевых щупалец. Края рта вытянуты в ротовые лопасти с многочисленными складками, срастающимися между собой с образованием множества вторичных ротовых отверстий. Прикосновение к ротовым лопастям может вызвать болезненные ожоги, обусловленные действием стрекательных клеток. Около 80 видов; обитают преимущественно в тропических, реже в умеренных морях. В России – 2 вида: Rhizostoma pulmo обычен в Чёрном и Азовском морях, Rhopilema asamushi встречается в Японском море.

Реактивное бегство морских моллюсков гребешков

Морские моллюски гребешки, обычно спокойно лежащие на дне, при приближении к ним их главного врага – восхитительно медлительной, но чрезвычайно коварной хищницы – морской звезды – резко сжимают створки своей раковины, с силой выталкивая из неё воду. Используя, таким образом, принцип реактивного движения, они всплывают и, продолжая открывать и захлопывать раковину, могут отплывать на значительное расстояние. Если же гребешок по какой-то причине не успевает спастись своим реактивным бегством, морская звезда обхватывает его своими руками, вскрывает раковину и поедает…

Морской Гребешок (Pecten), род морских беспозвоночных животных класса двустворчатых моллюсков (Bivalvia). Раковина гребешка округлая с прямым замочным краем. Поверхность её покрыта расходящимися от вершины радиальными ребрами. Створки раковины смыкаются одним сильным мускулом. В Чёрном море обитают Pecten maximus, Flexopecten glaber; в Японском и Охотском морях – Mizuhopecten yessoensis (до 17 см в диаметре).

Реактивный насос личинки стрекозы-коромысла

Нрав у личинки стрекозы-коромысла, или эшны (Aeshna sp.) не менее хищный, чем у её крылатых сородичей. Два, а иногда и четыре года живёт она в подводном царстве, ползает по каменистому дну, выслеживая мелких водных обитателей, с удовольствием включая в свой рацион довольно-таки крупнокалиберных головастиков и мальков. В минуты опасности личинка стрекозы-коромысла срывается с места и рывками плывёт вперёд, движимая работой замечательного реактивного насоса. Набирая воду в заднюю кишку, а затем резко выбрасывая её, личинка прыгает вперёд, подгоняемая силой отдачи. Используя, таким образом, принцип реактивного движения, личинка стрекозы-коромысла уверенными толчками-рывками скрывается от преследующей её угрозы.

Реактивные импульсы нервной «автострады» кальмаров

Во всех, приведённых выше случаях (принципах реактивного движения медуз, гребешков, личинок стрекозы-коромысла), толчки и рывки отделены друг от друга значительными промежутками времени, следовательно большая скорость движения не достигается. Чтобы увеличилась скорость движения, иначе говоря, число реактивных импульсов в единицу времени, необходима повышенная проводимость нервов, которые возбуждают сокращение мышц, обслуживающих живой реактивный двигатель. Такая большая проводимость возможна при большом диаметре нерва.

Известно, что у кальмаров самые крупные в животном мире нервные волокна. В среднем они достигают в диаметре 1 мм – в 50 раз больше, чем у большинства млекопитающих – и проводят возбуждение они со скоростью 25 м/с. А у трёхметрового кальмара дозидикуса (он обитает у берегов Чили) толщина нервов фантастически велика – 18 мм. Нервы толстые, как верёвки! Сигналы мозга – возбудители сокращений – мчатся по нервной «автостраде» кальмара со скоростью легкового автомобиля – 90 км/ч.

Благодаря кальмарам, исследования жизнедеятельности нервов ещё в начале 20 века стремительно продвинулись вперёд. «И кто знает, – пишет британский натуралист Фрэнк Лейн, – может быть, есть сейчас люди, обязанные кальмару тем, что их нервная система находится в нормальном состоянии…»

Быстроходность и манёвренность кальмара объясняется также прекрасными гидродинамическими формами тела животного, за что кальмара и прозвали «живой торпедой».

Кальмары (Teuthoidea), подотряд головоногих моллюсков отряда десятиногих. Размером обычно 0,25-0,5 м, но некоторые виды являются самыми крупными беспозвоночными животными (кальмары рода Architeuthis достигают 18 м, включая длину щупалец).
Тело у кальмаров удлинённое, заострённое сзади, торпедообразное, что определяет большую скорость их движения как в воде (до 70 км/ч), так и в воздухе (кальмары могут выскакивать из воды на высоту до 7 м).

Реактивный двигатель кальмара

Реактивное движение, используемое ныне в торпедах, самолётах, ракетах и космических снарядах, свойственно также головоногим моллюскам – осьминогам, каракатицам, кальмарам. Наибольший интерес для техников и биофизиков представляет реактивный двигатель кальмаров. Обратите внимание, как просто, с какой минимальной затратой материала решила природа эту сложную и до сих пор непревзойдённую задачу 😉

В сущности, кальмар располагает двумя принципиально различными двигателями (рис. 1а). При медленном перемещении он пользуется большим ромбовидным плавником, периодически изгибающимся в виде бегущей волны вдоль корпуса тела. Для быстрого броска кальмар использует реактивный двигатель. Основой этого двигателя является мантия – мышечная ткань. Она окружает тело моллюска со всех сторон, составляя почти половину объёма его тела, и образует своеобразный резервуар – мантийную полость – «камеру сгорания» живой ракеты, в которую периодически засасывается вода. В мантийной полости находятся жабры и внутренние органы кальмара (рис. 1б).

При реактивном способе плавания животное производит засасывание воды через широко открытую мантийную щель внутрь мантийной полости из пограничного слоя. Мантийная щель плотно «застёгивается» на специальные «запонки-кнопки» после того как «камера сгорания» живого двигателя наполнится забортной водой. Расположена мантийная щель вблизи середины тела кальмара, где оно имеет наибольшую толщину. Сила, вызывающая движение животного, создаётся за счёт выбрасывания струи воды через узкую воронку, которая расположена на брюшной поверхности кальмара. Эта воронка, или сифон, – «сопло» живого реактивного двигателя.

«Сопло» двигателя снабжено специальным клапаном и мышцы могут его поворачивать. Изменяя угол установки воронки-сопла (рис. 1в), кальмар плывёт одинаково хорошо, как вперёд, так и назад (если он плывет назад, – воронка вытягивается вдоль тела, а клапан прижат к её стенке и не мешает вытекающей из мантийной полости водяной струе; когда кальмару нужно двигаться вперёд, свободный конец воронки несколько удлиняется и изгибается в вертикальной плоскости, её выходное отверстие сворачивается и клапан принимает изогнутое положение). Реактивные толчки и всасывание воды в мантийную полость с неуловимой быстротой следуют одно за другим, и кальмар ракетой проносится в синеве океана.

1а) кальмар – живая торпеда; 1б) реактивный двигатель кальмара; 1в) положение сопла и его клапана при движении кальмара назад и вперёд.

На забор воды и её выталкивание животное затрачивает доли секунды. Засасывая воду в мантийную полость в кормовой части тела в периоды замедленных движений по инерции, кальмар тем самым осуществляет отсос пограничного слоя, предотвращая таким образом срыв потока при нестационарном режиме обтекания. Увеличивая порции выбрасываемой воды и учащая сокращения мантии, кальмар легко увеличивает скорость движения.

Реактивный двигатель кальмара очень экономичен, благодаря чему он может достигать скорости 70 км/ч; некоторые исследователи считают, что даже 150 км/ч!

Инженеры уже создали двигатель, подобный реактивному двигателю кальмара: это водомёт, действующий при помощи обычного бензинового или дизельного двигателя. Почему же реактивный двигатель кальмара по-прежнему привлекает внимание инженеров и является объектом тщательных исследований биофизиков? Для работы под водой удобно иметь устройство, работающее без доступа атмосферного воздуха. Творческие поиски инженеров направлены на создание конструкции гидрореактивного двигателя, подобного воздушно-реактивному…

Кондаков Николай Николаевич (1908–1999) – советский биолог, художник-анималист, кандидат биологических наук. Основным вкладом в биологическую науку стали выполненные им рисунки различных представителей фауны. Эти иллюстрации вошли во многие издания, такие как Большая Советская Энциклопедия, Красная книга СССР, в атласы животных и в учебные пособия.

Акимушкин Игорь Иванович (01.05.1929–01.01.1993) – советский биолог, писатель – популяризатор биологии, автор научно-популярных книг о жизни животных. Лауреат премии Всесоюзного общества «Знание». Член Союза писателей СССР. Наиболее известной публикацией Игоря Акимушкина является шеститомная книга «Мир Животных».

Материалы этой статьи полезно будет применить не только на уроках физики и биологии, но и во внеклассной работе.
Биофизический материал является чрезвычайно благодатным для мобилизации внимания учащихся, для превращения абстрактных формулировок в нечто конкретное и близкое, затрагивающее не только интеллектуальную, но и эмоциональную сферу.

Литература:
§ Кац Ц.Б. Биофизика на уроках физики
Москва: издательство «Просвещение», 1988
§ § Акимушкин И.И. Приматы моря
Москва: издательство «Мысль», 1974
§ Тарасов Л.В. Физика в природе
Москва: издательство «Просвещение», 1988

Источник