Класс паукообразные
Класс паукообразные включает в себя около 114 тыс. видов пауков, встречаются повсеместно. Приспособились к жизни в наземно-воздушной и водной средах обитания. Именно паукообразные первыми (в эволюционном плане) заселили сушу. Согласно систематике паукообразные относятся к подтипу Хелицеровые.
Их строение является отражением приспособления к суровым наземным условиям, где высока вероятность пересыхания, и самый ценный ресурс — вода. В число паукообразных входят отряды: скорпионы, пауки и клещи.
Изучает пауков наука — арахнология (от греч. arachne — паук и logos — слово).
Большинство паукообразных — хищники, питающиеся насекомыми. Они строят ловчую сеть, паутину (тенету), охотятся из засады. Часть паукообразных перешла к паразитическому образу жизни: они присасываются к коже как наземных, так и морских животных, питаются кровью хозяина. Клещи могут служить переносчиками инфекционных заболеваний человека и животных.
Мы рассмотрим данный класс на примере типичного представителя — паука-крестовика. Также остановимся на других наиболее значимых представителях этого класса.
Паук-крестовик
Такое название паук получил неслучайно: на спинной стороне брюшка имеются белые пятна, образующие крест, благодаря чему он легко узнаваем.
- Покровы, опорно-двигательная система
Тело подразделяется на головогрудь и брюшко, покрыто хитиновой кутикулой, которая служит защитой животному от пересыхания. Полость тела — миксоцель. Конечности брюшного отдела отсутствуют (редуцированы), всего имеется шесть пар членистых конечностей. Две из них, наиболее близко расположенные к головному концу тела, преобразуются в хелицеры.
Хелицеры (от греч. chele — клешня коготь и keras — рог) — первая пара головных, обычно клешневидных конечностей у членистоногих животных подтипа хелицеровых. Их основная функция — схватывание и разрывание добычи, измельчение и раздавливание пищи. Состоят хелицеры из 2-3 члеников и часто заканчиваются клешней.
За хелицерами располагаются ногощупальца — педипальпы (от лат. pes (pedis) — нога и palpus — щупальце). Педипальпы — вторая пара членистых конечностей на головогруди у паукообразных. Служат для захвата и пережевывания пищи, а также — осязания. Щетинки на педипальпах препятствуют попаданию в рот твердой пищи — запомните, что пауки питаются жидкой пищей и пищеварение у них особенное. Скоро вы все узнаете 😉
На брюшке паука снизу находятся особые органы — паутинные бородавки (видоизмененные брюшные ноги). Это парные членистые выросты (от одной до четырех пар), основная функция которых — формирование паутинного волокна. С помощью паутинных волокон пауки строят ловчую сеть, которую мы называем паутиной (тенетой).
Паутина каждого паука имеет свой уникальный рисунок, она состоит из сухих и липких нитей. Паук сам строит паутину и прекрасно знает, какие нити липкие, избегает их. Другие животные не знают этот секрет, и поэтому легко запутываются.
Ходильных ног у паука восемь (четыре пары). Для всех представителей подтипа хелицеровых, в том числе и паука-крестовика, характерно отсутствие усиков: у них нет ни антеннул, ни антенн.
Запомните, что пищеварение у паука — внекишечное. Поймав добычу, паук вонзает в ее тело хелицеры и впрыскивает яд (образовавшийся в ядовитых железах). Жертва заключается в кокон из паутины, после чего паук впрыскивает в жертву секрет слюнных желез, который начинает в прямом смысле переваривать жертву вне кишечника паука — отсюда и название! После некоторого времени пауку остается просто всосать уже переваренные органы и ткани жертвы. Твердую пищу паук не ест.
Пищеварительная система паукообразных состоит из передней, средней и задней кишки. В составе передней кишки выделяют глотку, зоб и сосательный желудок, снабженный мощной мускулатурой и действующий подобно резиновой груше. Благодаря сосательному желудку паук вытягивает переваренные органы и ткани жертвы.
Средняя кишка, основная функция которой — всасывание, имеет многочисленные слепо заканчивающиеся выросты, которые увеличивают общую площадь всасывания. Задняя кишка завершается анальным отверстием, через которое непереваренные остатки пищи выводятся наружу.
Помимо пары легочных мешков, у паука имеется система трахей. Легочные мешки паука являются видоизмененными кожными выростами, имеют форму параллельных перегородок.
Трахеи — дыхательные трубки паукообразных и насекомых, открывающиеся на поверхности тела особыми отверстиями — стигмами (дыхальцами), чаще всего лежащими попарно. Внутренняя стенка трахей представлена хитиновой оболочкой, которая предохраняет трахеи от спадания.
Благодаря системе трахей кислород доставляется к тканям и органам паука, а углекислый газ удаляется из организма.
Кровеносная система паука, как и всех членистоногих, незамкнутого (лакунарного типа). Состоит из трубковидного сердца, функционирование которого происходит также, как и у ракообразных. Сердце лежит в околосердечной сумке — перикарде. От сердца отходит аорта, несколько артерий и система лакун, в которых циркулирует гемолимфа, омывающая внутренние органы и ткани.
Нельзя не отметить, что развитая система трахей значительно упрощает строение кровеносной системы, которая практически не участвует в переносе кислорода. Именно по этой причине в кровеносной системе отсутствуют капилляры и мелкие сосуды.
Таким образом, основной функцией кровеносной системы становится транспорт питательных веществ к клеткам и тканям организма.
Органы выделения — мальпигиевы сосуды. Мальпигиевы сосуды — тонкие (как нить) слепо заканчивающиеся выросты кишечника на границе средней и задней кишки. Сухопутный образ жизни настолько поднял ценность воды для пауков, что в мальпигиевых сосудах из мочи всасывается вся вода, и на входе в кишечник мочевая кислота кристаллизуется и выпадает в осадок, в твердом виде выводится с экскрементами.
Также у пауков присутствуют особые — коксальные железы (лат. coxa — бедро), являющиеся видоизмененными метанефридиями. Выводной проток этих желез открывается чаще всего возле основания первых члеников — третьей пары ходильных ног.
Состоит из головного мозга (надглоточного ганглия), подглоточного ганглия, коннектив, соединяющих эти два ганглия, — все эти структуры вместе образуют окологлоточное нервное кольцо. От окологлоточного нервного кольца отходит брюшная нервная цепочка, строение которой нетипично — все нервные узлы сливаются в единственный звездообразный узел.
Органы чувств представлены органами равновесия — статоцистами, слуха — слуховыми пузырьками. У пауков 4 пары простых глаз, по всему телу распределены чувствительные волоски — щетинки, наибольшая их концентрация наблюдается на хелицерах, педипальпах, вокруг рта и на конечностях. Пауки очень чувствительны к малейшим вибрациям паутины, что позволяет им не прозевать добычу, попавшуюся в нее.
Раздельнополые животные, оплодотворение внутреннее. Половые железы самцов — семенники, самок — яичники. Самцы откладывают сперматофор (мешок со сперматозоидами), который самка захватывает краями полового отверстия. Некоторые пауки вводят сперму непосредственно в половые пути самки с помощью копулятивных органов.
Развитие паукообразных прямое — без метаморфоза (за исключением клещей). Часть пауков откладывают яйца, из которых в дальнейшем развиваются молодые особи, часть обладают живорождением. Живорождение — появление на свет полностью развившегося детеныша, свободного от яйцевых оболочек.
Паук-серебрянка (водяной паук)
Этот паук восхищает тем, как обустраивает свое жилище. Оно представляет собой подводный колокол, наполненный воздухом, который паук приносит на брюшке, постепенно создавая воздушный пузырь под водой, в котором он и живет. Ловчую сеть этот паук строит под водой, питается мелкими животными, которые случайно касаются нитей ловчей сети. Паук подстерегает их, сидя в колоколе.
Воздух из наземной среды водяной паук переносит под брюшком, которое кажется под водой серебряным — отсюда паук и получил свое название — серебрянка.
Сенокосец
Сенокосцы объединяются в самостоятельный отряд класса паукообразных. Простонародное название сенокосцев — косиножки. Сенокосцы не ядовиты, у них отсутствуют паутинные железы. Имеется пара головогрудных желез, выделяющих секрет с резким пахучим запахом, которые защищают сенокосцев от поедания хищными животными.
У большинства сенокосцев ходильные конечности легко отрываются, после чего, даже буду отделенными от тела, продолжают сокращаться: это отвлекает внимание хищников пока сенокосец спасается бегством. За счет этих сокращений паук и получил свое название — сенокосец.
Каракурт — черная вдова
К отряду пауки также относятся очень ядовитые каракруты — вид пауков из рода черных вдов. Характерный внешний морфологический признак — наличие 13 пятен на верхней стороне брюшка.
Укус каракурта ощущается моментально — в месте укуса появляется жгучая резкая боль, вскоре присоединяется одышка, тахикардия (учащенное сердцебиение), головокружение, головная боль и тремор. Для лечения применяют противокаракуртную сыворотку. В отсутствии лечения возможен летальный исход, в годы массового размножения каракурта часто погибают сельскохозяйственные животные, известны случаи смерти у людей.
Клещи
Клещи — подкласс членистоногих из класса паукообразных. Это мелкие паукообразные, длина которых не превышает 1-4 мм. Их тело не дифференцировано на отделы: головогрудь и брюшко срастаются. Клещи — паразиты, ведущие наземный образ жизни. Известны собачий и таежный клещи, кровососущие животные, паразитирующие на животных и человеке.
Спешу вас оповестить о том, что клещи не «прыгают». Это распространенное заблуждение. Анатомическое строение их конечностей исключает возможность прыжка как такового. Чаще всего клещи забираются на травы высотой 0,5-1 м и ждут приближения теплокровного животного, которое их касается: в этот момент клещ и перебирается на тело животного или человека.
При укусе клеща его извлекают из кожи с помощью специальной методики. Известен прием, заключающийся в помещении клеща в масляный раствор. Теперь вам анатомически понятно, что масло через дыхальца заполняет систему трахей и препятствует поступлению кислорода к клеткам и тканям клеща. В течение нескольких минут клещ погибает от гипоксии внутренних органов и тканей, что дает возможность проще извлечь его.
Главная опасность клеща отнюдь не в объеме высосанной им крови, а в том, что клещи часто являются переносчиками возбудителей тяжелых инфекционных заболеваний. Через некоторое время после укуса человек может заболеть туляремией, таежным энцефалитом, клещевым сыпным тифом.
Клещевой энцефалит — или весенне-летний, получил такое название вследствие сезонной активности клещей. Частота энцефалитов резко возрастает в весенне-летний период, когда у клещей начинается период активного размножения.
Клещевой энцефалит (от греч. enkephalos — головной мозг) — тяжелое заболевание, иногда приводящее к летальному исходу. Протекает с лихорадкой, возможны эпилепсия, судороги, параличи мышц.
Чесоточный зудень
Внутрикожный паразит, вызывающий чесотку у человека и других млекопитающих. Все тело клеща покрыто многочисленными волосками. Попав на кожу, он начинает рыть ходы в ней, что приводит к возникновению сильного зуда, усиливающегося по ночам. Питается кровью, размножается прямо в коже.
Излюбленное место для рытья ходов: межпальцевые промежутки, подмышечные ямки, область промежности.
Скорпионы
Отряд членистоногих из класса паукообразных, представленный наземными формами, встречающимися в жарких регионах — степях и пустынях Средней Азии, Австралии, Америки, Африки.
Для скорпионов характерно наличие ядовитого аппарата на конце тела — «хвосте», который заканчивается ядовитой иглой. Внутри хвоста расположена пара ядовитых желез, окруженных мышцами, при сокращении которых ядовитый секрет поступает в протоки, оканчивающиеся на вершине иглы.
Значение паукообразных
Как и все живые организмы, пауки — звено в цепи питания (консументы). Они уничтожают многих насекомых-вредителей, яд, выделяемый их ядовитыми железами, наносит вред здоровью человека, вплоть до летального исхода.
Как говорится, все есть яд и все есть лекарство — вопрос в дозировке. Из яда паукообразных (в том числе скорпионов) люди научились изготавливать лекарства, так что у них имеется еще и медицинское значение. В странах Азии паукообразные приобретают пищевое значение — их употребляют в пищу как деликатесы.
© Беллевич Юрий Сергеевич 2018-2021
Данная статья написана Беллевичем Юрием Сергеевичем и является его интеллектуальной собственностью. Копирование, распространение (в том числе путем копирования на другие сайты и ресурсы в Интернете) или любое иное использование информации и объектов без предварительного согласия правообладателя преследуется по закону. Для получения материалов статьи и разрешения их использования, обратитесь, пожалуйста, к Беллевичу Юрию.
Источник
Передвижение паукообразных — Arachnid locomotion
Передвижение паукообразных — это различные способы ходьбы, бега или прыжка паукообразных ; они используют не только сокращение мышц , но и дополнительные методы, такие как гидравлическое сжатие . Другая адаптация, особенно заметная у более крупных разновидностей паукообразных, — включение эластичных соединительных тканей .
СОДЕРЖАНИЕ
Гидравлика
У большинства паукообразных гидравлическое сжатие действует как основное средство разгибания в нескольких шарнирных суставах их ног, а именно в суставах бедра и надколенника и суставов большеберцовой кости и плюсны или суставов второй и третьей ног соответственно. Вместо крови гемолимфа используется для перемещения питательных веществ внутри паукообразного и выполняет вторичную функцию, действуя как гидравлическая жидкость. При сжатии телом паукообразного гемолимфа прилагает силу сжатия через каналы в конечностях, заставляя их расширяться. Затем это движение уравновешивается мышцами-сгибателями, чтобы при необходимости втягивать суставы ног. Из-за того, что для разгибания используется гидравлическая система, сгибающая мышца может быть значительно больше, чем это было бы возможно без ущерба для размера или веса. Измеримое изменение основного объема тела может происходить в периоды более сильного сжатия ног, поскольку пазухи тела сокращаются для достижения давления в определенных ногах. Помимо нормальной походки паукообразного, в некоторых вариантах чрезвычайно высокое давление используется как средство прыжка, толчка задних ног и обеспечения гораздо более резких и резких движений.
Резинки
У более крупных разновидностей паукообразных, таких как птицееды и волосатые пустынные пауки, другим механизмом, используемым для передвижения, является эластичный склерит . Эти склериты представляют собой полужесткие соединители между сегментами ног, которые позволяют хранить и расходовать потенциальную энергию. Это используется в качестве дополнения или в сочетании с гидравликой, обычно используемой в этих суставах, позволяя переносить больший вес, более быстрое и резкое движение в сочетании с уже выраженной мышцей-сгибателем, действующей в этих суставах, а также управлять мелкой моторикой. со сниженным внезапным нарушением оттока гемолимфы. Было обнаружено, что при более высоком сжатии сустава жесткость склерита значительно увеличивается, что означает поддержку даже за пределами нормального напряжения.
Влияние на биомиметический дизайн
Гидравлическое движение паукообразных послужило источником вдохновения для многих современных концепций биомиметики в робототехнике, предназначенных для использования людьми или с людьми, особенно в области мягкой робототехники . Использование гидравлики в роботизированных соединениях направлено на замену более тяжелого управления современной робототехникой более пассивной системой, разработанной с мягким срабатыванием. Благодаря этим вдохновляющим конструкциям можно достичь различных форм приведения в действие и передачи усилия, включая эффекты вращения, подъема и даже демпфирования . Пассивный характер используемых гидравлических и эластичных разгибательных механизмов нашел применение в проектах по ортопедии, направленных на помощь суставам, ослабленным возрастом или болезнью.
Секреция жидкости
Дополнительный метод, используемый некоторыми паукообразными для улучшения передвижения, заключается в выделении жидкости, характеризующейся гидрофобным эффектом , через подушечки на концах их ног, которые контактируют с поверхностью для ходьбы. Было показано, что паукообразный способен избирательно использовать клейкую жидкость, что означает, что он может не выделять жидкость в определенных обстоятельствах, когда это было бы неоправданно, например, во влажных условиях. Использование жидкостей обеспечивает лучшую тягу паукообразного за счет улучшенной поперечной силы как при стандартном движении, так и при резких движениях, таких как прыжки и прыжки.
Проблемы моделирования
Моделирование гидравлической системы, используемой паукообразными, в прошлом было сложной задачей из-за масштаба и сложности. Упрощенные модели, ориентированные на отдельные соединения и каналы потока с использованием современных изображений, таких как Micro-CT , позволили математически выразить давление и поток, действующие на суставы. Прямая визуализация потока гемолимфы в небольших телах была затруднена из-за ограничений разрешения и отсутствия контраста, из-за чего жидкость и мягкие ткани были неразличимы, но использовались методы с использованием комбинации введенных микропузырьков в качестве индикаторов в гемолимфе и синхротронного рентгеновского контраста. изображения для их отслеживания.
Источник
