Наиболее высокоорганизованными среди беспозвоночных являются головоногие моллюски. Всего биологам известно более 700 представителей этого класса. Их эволюция связана с упрощением строения тела, а точнее, с устранением раковины у большинства видов этих животных. Учащимся предстоит познакомиться на уроке биологии в 7 классе с представителями головоногих моллюсков, а также с особенностями их внутреннего и внешнего строения.
Особенности и описание
Морские моллюски имеют 8 конечностей, расположенных на голове. Отсюда и название. Длина их тел варьируется — от 1−20 см до 5 метров, при этом есть среди них и настоящие гиганты, кальмары, длиной более 20 метров! Отличаются видовым многообразием, уступая в этом показателе исключительно членистоногим. Особенности этих представителей водной фауны таковы:
- Тело состоит из трех слоев. Туловище покрыто кожной мантией, также есть ноги и голова.
- Большую часть жизни проводят в движении, способны развивать скорость до 50 км/час.
- Проживают в соленых водах морей и океанов.
- Отличительная черта — расположенные вокруг рта щупальца.
- Практически у всех представителей отсутствует раковина, однако есть и исключения.
К числу наиболее распространенных и известных головоногих относятся кальмары, каракатицы, осьминоги. Представители класса отличаются многообразием форм тела, одни напоминают ракету, другие — округлый мешок со щупальцами. Ключевая особенность — наличие скелета, состоящего из хрящевой ткани, защищающей мозг.
Появление потомства
Для представителей головоногих свойственен половой диморфизм — внешние различия представителей разных полов, прежде всего, по размеру — самцы значительно меньше.
Интересно и размножение этих животных — несмотря на то, что у головоногих есть самки и самцы, они не спариваются. Достигший половой зрелости самец захватывает половые клетки из собственной мантийной полости одним из своих щупалец, после чего вводит их в полость самки.
А некоторые представители имеют и еще более оригинальный способ размножения: одно их щупалец самца отделяется от тела (в дальнейшем на его месте вырастет новое) и направляется на «поиски» самки, после чего проникает в ее тело. Сперматозоиды самцов окружены плотной оболочкой, называющейся сперматофором и склеены. Яйцеклетки крупные, содержат много желтка.
Яйца головоногие откладывают в заранее подготовленных углублениях на морском дне, стадия личинки отсутствует. Из яйца на свет появляется крохотный моллюск, напоминающий уменьшенную копию взрослой особи.
Самки заботятся о своем потомстве, нередко настолько добросовестно, что в итоге погибают от истощения. Самцы не принимают никакого участия в «воспитании» малышей. Чаще всего головоногие размножаются всего один раз в жизни, после чего умирают.
Интересные факты
Представители самых примитивных из головоногих, наутилусы, становятся жертвами моды. Их раковины используются для изготовления сувениров и украшений, поэтому численность животных резко сократилась. Разводить их в неволе весьма проблематично и дорого, поэтому сейчас наутилусы в опасности, им грозит исчезновение, если не будут предприняты охранные меры.
Кальмары — головоногие моллюски, интересные факты о них многочисленны:
- Тело полупрозрачное, но способно фосфоресцировать, становясь ярко-зеленым или голубым. Благодаря этому свечению, хищники привлекают своих жертв.
- Кальмары-гиганты являются причиной появления пугающих историй о морских чудовищах, способных потопить корабли. Некоторые особи достигают в длину более 20 метров, при этом каждый глаз у них по размерам больше арбуза.
- Способны совершать сложную цепочку действий, поэтому относятся к «умным» морским обитателям.
- Мощные челюсти могут перекусить позвоночник рыбы среднего размера. Однако защищаться животные предпочитают иным способом, выпуская чернила.
- Способны выбрасывать в воду чернила, спасаясь таким образом от хищников.
Среди осьминогов есть весьма крупные особи, достигающие в весе 50 кг и даже больше. Питаться эти головоногие предпочитают крабами, рыбой, лангустами, поглощать пищу им помогает особое строение рта, напоминающего птичий клюв.
А ядовитый синекольчатый осьминог, узнать которого можно по яркому окрасу, опасен даже для человека, его яд способен вызвать паралич и смерть.
Как кальмар управляет движением
Так как по сравнению с размерами самого животного руль очень велик, для того чтобы кальмар мог легко избежать столкновения с препятствием, даже двигаясь с максимальной скоростью, достаточно лишь незначительного движения руля. Если его резко повернуть, животное тут же помчится в обратную сторону. Кальмар изгибает назад конец воронки и в результате этого может скользить уже головой вперед. Если он выгнет ее вправо, он будет отброшен влево реактивным толчком. Однако когда плыть необходимо быстро, воронка всегда находится прямо между щупальцами. Животное в этом случае мчится хвостом вперед, подобно бегу рака-скорохода, если бы он обладал резвостью скакуна.
В случае когда спешить не требуется, каракатицы и кальмары плавают, ундулируя при этом плавниками. Спереди назад пробегают по ним миниатюрные волны. Кальмары и каракатицы грациозно скользят. Они лишь время от времени подталкивают себя струей воды, которая выбрасывается из-под их мантии. Отдельные толчки, которые моллюск получает при извержении струй воды, в такие моменты хорошо заметны.
Видовое многообразие
На уроках биологии изучается и разнообразие видов головоногих, прежде всего, наиболее простой по строению отряд четырехжаберных, отличительными чертами которых является наличие четырех жабр, предсердий и почек. Отличает их от других отрядов и наличие раковины, покрывающей все тело снаружи и выполняющей защитную функцию. Это самые древние представители класса, до наших дней дошел только наутилус, мягкотелый моллюск, обладающий спиралевидной бело-коричневой раковиной, покрытой внутри перламутром.
Головной мозг – строение и функции отделов в таблице (8 класс)
Особенности наутилуса:
- Наличие нескольких камер внутри раковины, в одной находится тело, остальные необходимы для погружения.
- Количество отсеков меняется в течение жизни.
- Из-за хрупкости раковины не опускается на дно ниже ста метров. Обитание проходит в средних водах.
- Отличается простым строением, включающим в себя голову и 90 щупалец, а также мускулистые «ноги» с присосками.
- Самки значительно меньше по размерам, нежели самцы.
- Готовы к размножению после того, как длина раковины станет более 10 см.
Двужаберные — следующий отряд, это обладатели одной пары жабр, имеют более сложное строение, раковины нет, однако внутри тела имеются незначительные «вкрапления» — ее остатки. Обладают хорошо развитым зрением. Выделяется два подотряда, информация о которых представлена в таблице.
| Подотряд | Краткая характеристика | Представители |
| Десятирукие | Имеют 5 пар щупальцев, одна пара более длинная и напоминает цепкие пальцы. Тело ракетообразное. Передвижение реактивное, способны развивать высокие скорости. | Кальмары, каракатицы |
| Восьмирукие | Четыре пары конечностей, соединенных между собой перепонкой. | Осьминоги |
При изучении потухшего вулкана Дэвидсон, ученым удалось заснять тысячи осьминогов Дамбо
При подводных исследованиях, которые проводились ученым около потухшего вулкана Дэвидсон, при помощи специальных глубоководных камер удалось снять целую колонию осьминогов Дамбо. До получения данной съемки этот вид осьминогов считался глубоководным животным, обитающим на гораздо больших глубинах. Особи, снятые около вулкана, имеют значительные размеры, превышающие средние показания. Их величина в среднем достигает 60 см. Также, остался не решенным вопрос, почему осьминоги-одиночки образовали колонию около потухшего вулкана Дэвидсона. Исследователи высказали предположение, что обнаруженная колония состоит из самок, которые ищут более теплое место для откладывания яиц.
Специфика внутреннего строения
При подготовке сообщения о головоногих в содержание следует обязательно включить характеристику внутреннего строения. Этим моллюскам присуща симметрия, то есть тело их одинаково с правой и левой сторон. Нога преобразована в особую трубку, расположенную у основания туловища, она помогает животным быстро перемещаться. Находящаяся внутри ноги вода выделяется, создавая реактивное движение.
Кроме того, моллюски имеют мантию, щупальца (их может быть 8 или 10), дыхательная система представлена 2 или 4 жабрами. Отличаются замкнутой кровеносной системой, отчего считаются более сложными по устройству организмами, чем прочие моллюски. Кровь лишена гемоглобина, отчего бесцветная.
Строение головоногих моллюсков сложное, сердце их состоит из двух (реже — четырех) предсердий и одного желудочка. Число ударов в минуту — 30. Также имеются два жаберных сердца, необходимых для перегонки крови через органы дыхания и снабжение их кислородом. Нервная система представлена довольно развитым мозгом. Некоторые представители поддаются дрессировке, способны запоминать и повторять некоторые задачи, при необходимости на охоте заручаться поддержкой собратьев. От мозга отходят два крупных нерва.
Пищеварительная система представлена ротовым отверстием с развитой глоткой и языком-теркой, помогающим измельчить пищу. В глотку впадают протоки ядовитых слюнных желез. Затем расположен пищевод, мешковидный желудок и длинная кишка, окончанием которой является анальное отверстие.
В задней кишке размещен и чернильный мешок, особая железа, основная функция которой — защита. Чернила не только дезориентируют хищника, но и лишают его нюха на некоторое время, которое моллюск использует для спасения.
Выделительная система включает 2 или 4 почки. Органы чувств развиты хорошо, головоногие имеют крупные глаза и острое зрение, не уступающее ряду позвоночных.
Таковы общие особенности внутреннего строения моллюсков.
Способ, который использует сальпа
Любопытен и способ, который использует сальпа. Так называется морское животное, имеющее прозрачное тело. Сальпа при движении втягивает воду, используя для этого переднее отверстие. Вода оказывается в широкой полости, а внутри нее по диагонали расположены жабры. Отверстие закрывается тогда, когда сальпа делает большой глоток воды. Ее поперечные и продольные мускулы сокращаются, сжимается все тело животного. Сквозь заднее отверстие вода выталкивается наружу. Животное двигается вперед благодаря реакции вытекающей струи.
На пути к выдающемуся открытию
В Китае в конце 1 тысячелетия н. э. изобрели реактивное движение, приводящее в действие ракеты. Последние были просто бамбуковыми трубками, которые были начинены порохом. Эти ракеты запускались ради забавы. Реактивный двигатель использовался в одном из первых проектов автомобилей. Эта идея принадлежала Ньютону.
О том, как реактивное движение в природе и в технике возникает, задумывался и Н.И. Кибальчич. Это русский революционер, автор первого проекта реактивного летательного аппарата, который предназначен для полета на нем человека. Революционер, к сожалению, был казнен 3 апреля 1881 года. Кибальчича обвинили в том, что он участвовал в покушении на Александра II. Уже в тюрьме, в ожидании исполнения смертного приговора, он продолжал изучать такое интересное явление, как реактивное движение в природе и в технике, возникающее при отделении части объекта. В результате этих изысканий он разработал свой проект. Кибальчич писал, что эта идея поддерживает его в его положении. Он готов спокойно встретить свою смерть, зная, что столь важное открытие не погибнет вместе с ним.
Реализация идеи полета в космос
Проявление реактивного движения в природе и технике продолжил изучать К. Э. Циолковский (фото его представлено выше). Еще в начале 20 века этот великий русский ученый предложил идею использования ракет в целях космических полетов. Его статья, посвященная этому вопросу, появилась в 1903 году. В ней было представлено математическое уравнение, ставшее важнейшим для космонавтики. Оно известно в наше время как «формула Циолковского». Это уравнение описывало движение тела, имеющего переменную массу. В своих дальнейших трудах он представил схему ракетного двигателя, работающего на жидком топливе. Циолковский, изучая использование реактивного движения в природе и технике, разработал многоступенчатую конструкцию ракеты. Ему также принадлежит идея о возможности создания на околоземной орбите целых космических городов. Вот к каким открытиям пришел ученый, изучая реактивное движение в природе и технике. Ракеты, как показал Циолковский, – это единственные аппараты, которые могут преодолеть силу тяжести. Ракету он определил как механизм, имеющий реактивный двигатель, который использует находящееся на нем горючее и окислитель. Этот аппарат трансформирует химическую энергию топлива, которая становится кинетической энергией газовой струи. Сама ракета при этом начинает двигаться в обратном направлении.
Наконец, ученые, изучив реактивное движение тел в природе и технике, перешли к практике. Предстояла масштабная задача реализации давней мечты человечества. И группа советских ученых, возглавляемая академиком С. П. Королевым, справилась с ней. Она осуществила идею Циолковского. Первый искусственный спутник нашей планеты был запущен в СССР 4 октября 1957 г. Естественно, при этом использовалась ракета.
Ю. А. Гагарин (на фото выше) был человеком, которому выпала честь первым осуществить полет в космическом пространстве. Это важное для мира событие произошло 12 апреля 1961 года. Гагарин на корабле-спутнике «Восток» облетел весь земной шар. СССР был первым государством, ракеты которого достигли Луны, облетели вокруг нее и сфотографировали сторону, невидимую с Земли. Кроме того, и на Венере впервые побывали именно русские. Они доставили на поверхность этой планеты научные приборы. Американский астронавт Нил Армстронг – первый человек, побывавший на поверхности Луны. Он высадился на нее 20 июля 1969 года. В 1986 году «Вега-1» и «Вега-2» (корабли, принадлежащие СССР) исследовали с близкого расстояния комету Галлея, которая приближается к Солнцу всего лишь раз в 76 лет. Изучение космоса продолжается…
Как вы видите, очень важной и полезной наукой является физика. Реактивное движение в природе и технике — это лишь один из интересных вопросов, которые рассматриваются в ней. А достижения этой науки весьма и весьма значительны.
Как в наши дни используется реактивное движение в природе и в технике
В физике в последние несколько столетий были сделаны особенно важные открытия. В то время как природа остается практически неизменной, техника развивается стремительными темпами. В наше время принцип реактивного движения широко применяется не только различными животными и растениями, но также в космонавтике и в авиации. В космическом пространстве отсутствует среда, которую тело могло бы использовать для взаимодействия, чтобы изменить модуль и направление своей скорости. Именно поэтому для полетов в безвоздушном пространстве можно использовать лишь ракеты.
Сегодня активно используется реактивное движение в быту, природе и технике. Оно уже не является загадкой, как раньше. Однако человечество не должно останавливаться на достигнутом. Впереди новые горизонты. Хочется верить, что реактивное движение в природе и технике, кратко охарактеризованное в статье, вдохновит кого-то на новые открытия.
Закон сохранения импульса
Обязательно следует рассказать и о нем, рассматривая реактивное движение в природе и в технике. Знание закона сохранения импульса позволяет нам изменять, в частности, нашу собственную скорость перемещения, если мы находимся в открытом пространстве. К примеру, вы сидите в лодке и у вас с собой есть несколько камней. Если вы будете бросать их в определенную сторону, движение лодки будет осуществляться в противоположном направлении. В космическом пространстве также действует этот закон. Однако там с этой целью применяют ракетные двигатели.
Какие еще можно отметить примеры реактивного движения в природе и технике? Очень хорошо закон сохранения импульса иллюстрируется на примере ружья.
Как известно, выстрел из него всегда сопровождается отдачей. Допустим, вес пули был бы равен весу ружья. В этом случае они бы разлетелись в стороны с одной и той же скоростью. Отдача бывает потому, что создается реактивная сила, так как имеется отбрасываемая масса. Благодаря этой силе обеспечивается движение как в безвоздушном пространстве, так и в воздухе. Чем больше скорость и масса истекающих газов, тем сила отдачи, которую ощущает наше плечо, больше. Соответственно, реактивная сила тем выше, чем сильнее реакция ружья.
Мечты о полетах в космос
Реактивное движение в природе и в технике вот уже долгие годы является источником новых идей для ученых. Много столетий человечество грезило о полетах в космос. Применение реактивного движения в природе и технике, нужно полагать, отнюдь не исчерпало себя.
А началось все с мечты. Писатели-фантасты несколько веков назад предлагали нам различные средства, как достигнуть этой желанной цели. В 17 веке Сирано де Бержерак, французский писатель, создал рассказ о полете на Луну. Его герой добрался до спутника Земли, используя железную повозку. Над этой конструкцией он постоянно подбрасывал сильный магнит. Повозка, притягиваясь к нему, поднималась над Землей все выше и выше. В конце концов, она достигла Луны. Другой известный персонаж, барон Мюнхгаузен, залез на Луну по стеблю боба.
Конечно, в это время еще было мало известно о том, как применение реактивного движения в природе и технике способно облегчить жизнь. Но полет фантазии, безусловно, открывал новые горизонты.
Летающие осьминоги
Способностью летать обладают также осьминоги. Жан Верани, французский натуралист, наблюдал, как один из них разогнался в своем аквариуме, а затем внезапно выскочил из воды. Животное описало в воздухе дугу примерно в 5 метров, а затем плюхнулось в аквариум. Осьминог, набирая необходимую для прыжка скорость, двигался не только благодаря реактивной тяге. Он также греб своими щупальцами. Осьминоги мешковаты, поэтому они плавают хуже кальмаров, однако в критические минуты и эти животные способны дать фору лучшим спринтерам. Работники Калифорнийского аквариума хотели сделать фото осьминога, который атакует краба. Однако спрут, бросаясь на свою добычу, развивал такую скорость, что фотографии даже при использовании специального режима оказывались смазанными. Это означает, что бросок длился считанные доли секунды!
Однако осьминоги обычно плавают довольно медленно. Ученый Джозеф Сайнл, который исследовал миграции спрутов, выяснил, что осьминог, размер которого составляет 0,5 м, плывет со средней скоростью примерно 15 км/ч. Каждая струя воды, которую он выбрасывает из воронки, продвигает его вперед (точнее сказать, назад, поскольку он плывет задом наперед) где-то на 2-2,5 м.
