Глава II. АКВАРИУМНЫЕ ЖИВОТНЫЕ: БИОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЕ В УЧЕБНОМ ПРОЦЕССЕ

ПРОСТЕЙШИЕ

Название типа в наше время можно считать условным. Возможности современной увеличительной техники

позволили установить, что и по строению, и по своим физиологическим отправлениям простейшие не так уж просты. При сравнении клетки человека и простейшего видны одни и те же органоиды.

Самые характерные признаки животных этого типа – их одноклеточность и микроскопичность. Морфологическое многообразие также свойственная им черта. Есть виды, напоминающие бесформенные комочки, кляксы (амебы), а есть виды, отличающиеся геометрически правильной структурой (лучевики). Анатомически простейшие похожи на клетки многоклеточных организмов, но физиологически это самостоятельные организмы, активно взаимодействующие с окружающей средой. В процессе длительной эволюции они хорошо приспособились к ней, благодаря чему смогли дожить до наших дней, выдерживая постоянную конкуренцию в борьбе за существование с организмами других типов.

Среди приспособительных признаков простейших к среде обитания прежде всего можно выделить следующие:

1) микроскопические размеры (служат добычей только самым мелким животным);

2) быстрота размножения (при благоприятных условиях у некоторых видов деление происходит через каждые 8 – 10 ч);

3) способность большинства из них образовывать цисту также микроскопических размеров, что обеспечивает быстрое и легкое расселение и переживание неблагоприятных условий.

Жизнь простейших, как и всех живых организмов, невозможна без постоянного обмена веществ с окружающей средой. Обмен веществ осуществляется специфическими органоидами. Некоторые из них можно рассмотреть на соответствующих уроках. Например, при изучении класса ресничных, или инфузорий, в качестве демонстрационного материала может быть представлена инфузория‑туфелька с окрашенными пищеварительными вакуолями.

Для окраски используют краску конго‑рот, акварельный кармин или мелко растертый древесный уголь. Красящее вещество добавляют в каплю настоя с инфузориями на предметном стекле и размешивают. Препарат закрывают покровным стеклом и рассматривают под микроскопом. Через несколько минут хорошо будут видны образующиеся пищеварительные вакуоли, в которые вместе с пищевыми частицами попало красящее вещество. Из пищеварительных вакуолей в цитоплазму проникают питательные вещества и вода.

Жидкие продукты обмена веществ выделяются в окружающую среду через сократительные вакуоли. Эти образования нельзя сравнивать с органами выделения высших животных. Такие своеобразные «насосы», служащие для удаления избытка воды, свойственны только простейшим, в основном пресноводным. Цитоплазма простейших, живущих в пресной воде, имеет более высокую концентрацию солей, чем окружающая среда, и вода проникает внутрь животного путем осмоса. Многие морские простейшие не имеют сократительных вакуолей, потому что концентрация солей в морской воде и в их цитоплазме примерно одинакова. Закон осмоса не действует в данном случае. Избытка воды в клетке не образуется, необходимости в сократительных вакуолях нет.

На уроках по теме «Тип простейшие» можно наблюдать у амебы обыкновенной и инфузории‑туфельки выбрасывание излишков воды, сократительные вакуоли и их деятельность и способы передвижения различных простейших. Подвижность этих животных обеспечивается биением микроскопических волосков – ресничек, жгутиков или медленным течением массы цитоплазмы (амебоидное движение).

У инфузорий‑туфелек биение ресничек происходит в косом направлении, заставляя животное одновременно с поступательным движением вращаться вокруг продольной оси. Под микроскопом характер движения туфелек искажается, движение убыстряется. Чтобы представить, как на самом деле движутся инфузории, учащимся предлагается посмотреть на черном фоне пробирку с сенным настоем: инфузории движутся медленно и плавно.

У представителей класса жгутиковых (эвглена зеленая – урок «Класс жгутиковые») передвижение с помощью жгутика трудно рассмотреть на уроке. Учащиеся из рассказа учителя знают, что жгутик – это вырост цитоплазмы. Он ввинчивается в воду, увлекая за собой животное, которое при этом не только движется вперед, но и вращается вокруг своей продольной оси. На уроке можно рассмотреть жгутик. Для этого нужно к препарату с эвгленой добавить каплю йодной настойки.

Механизм амебоидного способа передвижения еще недостаточно изучен. Известно, что движется не вся цитоплазма, а только центральная ее часть, более жидкая. Более плотный слой цитоплазмы находится у поверхности клетки, но отсутствует на конце ложноножки (псевдоподии). Плотный слой способен сокращаться, выжимать в ложноножку более жидкую часть цитоплазмы. Особенно хорошо виден такой способ передвижения у амебы лимакс.

На уроке можно наблюдать ответные реакции простейших на раздражение окружающей среды. Если у высших животных на раздражения отвечают какие‑то специализированные клетки, то здесь реагирует вся клетка, т. е. весь организм. Наиболее показателен опыт с выбрасыванием трихоцист у инфузорий. Трихоцисты – длинные нити, выбрасываемые из цитоплазмы. Они помогают удерживать добычу, умерщвляют ее или имеют защитное значение. Трихоцисты вносят в ранку жертвы ядовитое вещество.

Для получения препарата с трихоцистами к препарату с инфузориями добавляют с одного края покровного стекла каплю уксуса, а с другого края при помощи кусочка промокательной бумаги, впитывающей настой, подтягивают уксус к центру препарата. При соприкосновении с химическим раздражителем инфузории выбрасывают трихоцисты.

При более длительных наблюдениях во внеклассной работе можно наблюдать размножение простейших. Обычно оно происходит путем деления. Инфузории‑туфельке свойственно своеобразное половое размножение – конъюгация. Этот способ размножения наступает, как правило, при неблагоприятных условиях. Механизм его наблюдать в условиях школы невозможно.

Конъюгация – это еще не та форма полового размножения, когда две половые клетки сливаются в одну, а только процесс, при котором две инфузории обмениваются частями своих ядер. Конъюгация туфельки – прообраз оплодотворения яйцеклетки сперматозоидом, что характерно для более высокоорганизованных организмов. Уже на уровне одноклеточного организма половое размножение ведет к обновлению, в дальнейшем оно становится основой новой комбинации генов. Уже на уровне простейших были заложены возможности эволюции, формирование многообразия животного мира. При изучений курса общей биологии в теме «Развитие органического мира» пример с конъюгацией у инфузорий можно использовать для иллюстрация понятия об ароморфозах, при которых повышается жизнедеятельность организмов и расширяются возможности перехода в новую среду обитания.

При изучении простейших в курсе зоологии большое значение приобретает использование их в качестве раздаточного материала, что способствует развитию правильных представлений о форме, способах передвижения, строении этих удивительных животных. Очень важно показать учащимся эвглену зеленую. Этот организм стоит на грани растительного и животного миров. Эвглене свойственны одновременно автотрофный и гетеротрофный способы питания. Предполагают, что жгутиковые ближе всего стоят к общему стволу предков растительных и животных организмов, остальные классы произошли от древних жгутиковых. Это доказывает наличие жгутиков у гамет некоторых саркодовых (корненожек). У инфузорий – самой сложной группы простейших – реснички по строению напоминают жгутики.

Знакомясь с характерными особенностями эвглены зеленой, сочетающей в себе признаки растительного а животного организма, учащиеся приходят к выводу, что растения и животные связаны между собой общим происхождением. В такой трактовке учебного материала об эвглене зеленой заложены большие воспитательные возможности атеистического плана.

При рассмотрении эвглены зеленой пользуются гигроскопической ватой. Прежде всего на предметное стекло накладывают несколько ее волокон, для того чтобы они ограничили движение эвглен. Потом на волокна наносят пипеткой каплю настоя с эвгленами и закрывают покровным стеклом. Препарат рассматривают при малом увеличении, затем при большом. На переднем конце тела эвглены хорошо видна вакуоль округлой формы и рядом с ней светочувствительный «глазок». В цитоплазме заметны мелкие хлоропласты и более крупные темной окраски, с запасом питательных веществ. Ядро, как правило, просматривается с трудом.

Наличие хлоропластсв указывает на признаки растительного организма, а признаки животного организма (гетеротрофность) можно определить во внеклассной работе. Банку с эвгленами помещают в темноту и добавляют в нее готовые органические вещества (несколько капель картофельного отвара). Через месяц рассматривают светлоокрашенных эвглен (хлорофилл в темноте разрушился). Как правило, все эвглены выживают.

Амеба протеус – крупный объект, в 1,5 раза больше эвглены зеленой. На предметном стекле ее легко раздавить покровным стеклом. Для того чтобы этого не случилось, на покровном стекле делают специальные ножки – на уголки очень осторожно наносят маленькие кусочки размягченного пластилина или воска. Рассматривают амеб под малым увеличением. При этом хорошо видны зернистая цитоплазма, находящаяся в постоянном движении, ложноножки и сократительная вакуоль. Увидеть ядро удается редко.

Инфузорий‑туфелек учащиеся получают в пробирках и рассматривают их невооруженным глазом. Инфузории лучше видны на черном фоне (используется черная бумага). Рассмотрение инфузории‑туфельки невооруженным глазом создает реальные представления о ее размерах. Для детального изучения инфузории‑туфельки учащиеся самостоятельно готовят препарат. На предметное стекло накладывают несколько волокон гигроскопической ваты с учетом того, чтобы из них образовались камеры, сковывающие движения туфелек. На волокна наносят пипеткой каплю настоя из верхнего слоя, где наибольшее скопление инфузорий, и закрывают покровным стеклом. Рассматривать туфелек лучше под малым увеличением, так как из‑за их длины (около 0,2 мм) под большим увеличением не удается увидеть объект полностью.

В наиболее просторных камерах можно видеть поступательное движение туфельки. При этом учащиеся наблюдают вращение животного вокруг своей оси, как бы вбуравливающегося в воду. При внимательном рассмотрении можно видеть в середине тела туфельки ротовую впадину и на концах тела сократительные вакуоли, которые лучше видны при большом увеличении.

На уроке при изучении инфузории‑туфельки учащиеся могут провести интересное наблюдение за хемотаксисом у инфузорий. Для этого учащиеся наносят на предметное стекло каплю настоя с инфузориями, рядом – каплю чистой воды и соединяют водяным мостиком вторую каплю с первой. У края капли с инфузориями помещают кристаллик поваренной соли. Через лупу учащиеся наблюдают, как все инфузории переплывают в каплю с чистой водой. Это простое наблюдение способствует развитию важнейшего биологического понятия о раздражимости живых организмов.

В массовых культурах могут оказаться различные простейшие, интересные по своим биологическим особенностям. Демонстрация их на уроках или во внеклассной работе способствует развитию общебиологического понятия о многообразии органического мира.

Инфузории. Трубач – одна из крупных инфузорий. Его длина достигает 1 мм. В отличие от всех других инфузорий, отличающихся, как правило, бесцветностью, трубач окрашен в зеленый или сине‑голубой цвет. При плавании его форма тела бочонкообразная или грушевидная. При прикреплении к какому‑либо предмету трубач изменяет форму и становится похожим на трубу. На переднем конце тела хорошо заметна ротовая воронка с предротовыми ресничками.

Спиростомум можно рассмотреть невооруженным глазом. Его размер иногда достигает 2 мм. Тело червеобразной формы, сероватой окраски. Под малым увеличением микроскопа хорошо видны предротовые реснички и ротовое отверстие, расположенное в средней части тела. На заднем конце хорошо видна сократительная вакуоль, занимающая 1/4 тела.

Бурсария также относится к крупным инфузориям. Размер ее до 1 мм. Тело бочкообразной формы и бесцветно. Под микроскопом хорошо видны лентовидное ядро и темные пищеварительные вакуоли. На переднем конце ясно различимы предротовые реснички и рот.

Стилонихия мельче других инфузорий – в среднем 200 мкм. Узнать ее можно по ресничкам‑щетинкам, при помощи которых стилонихия передвигается, опираясь на грунт. Особенно хорошо видны 3 – 4 щетинки на заднем конце ее тела.

Жгутиковые. Одиночные жгутиковые очень мелки. Размеры их от 50 до 10 мкм. Узнать их можно при малом

увеличении микроскопа по овальной и веретеновидной форме тела и характерному для них способу передвижения – покачивание из стороны в сторону. В массовых культурах наиболее часто встречается эвглена окус, эвглена оксиурис.

Корненожки. Амеба лимакс имеет диаметр примерно 100 – 200 мкм. Интересна тем, что по сравнению с другими амебами очень активна в движении. Под малым увеличением микроскопа видно, как амеба лимакс выпускает в одну сторону прозрачную широкую ложноножку, переливается в нее и опять выпускает ложноножку. Амеба лимакс, как и амеба протеус, относится к голым амебам.

В массовых культурах простейших можно встретить раковинных корненожек.

Арцелла. Раковина у арцеллы округлая, в диаметре 100 – 200 мкм с отверстием для выхода ложноножки. Окраска арцелл может варьировать от светло‑желтой до желтой или даже бурой.

Диффлюгия. Размер от 100 до 400 мкм. Форма тела овальная или грушевидная. Раковина построена из мельчайших песчинок.

Из всех водных животных простейшие наиболее доступны для разведения и содержания в живом уголке Их можно получить в любое время года, в любом количестве и в условиях любой школы.

В воде аквариумов всегда присутствуют простейшие разных видов, но там, где содержат моллюсков, членистоногих, средних и крупных рыб, их больше. В аквариуме с мальками рыб или рыбами с особым фильтрующим устройством в жаберном аппарате (например, рыбки из бассейна Амазонки – нанностомусы) их значительно меньше.

Известно также несколько несложных по своей методике способов получения массовых культур простейших, на основе которых можно получить чистые культуры.

При разведении простейших необходимо соблюдать следующие правила: 1) использовать воду естественных водоемов, в крайнем случае отстоянную из водопровода; 2) для гарантии получения культур закладывать их в 2 – 3 аквариума; 3) аквариумы закрывать сверху стеклом; 4) ставить их в теплое место при температуре 20 – 25 °С; 5) выдерживать культуры 2 – 3 недели.

Культуры простейших выращивают на разных субстратах.

1. Культура на придонном иле естественных водоемов. В конце августа – начале сентября в аквариум из водоемов – прудов, канав, больших луж, заводей рек – помещают небольшую порцию придонного ила и заливают водой из того же водоема. При зарядке аквариума удаляют всех видимых животных, даже таких мелких, как дафнии и циклопы. При удалении их используется марля, через которую процеживают раствор ила.

Культуру простейших можно получить и зимой, взяв ил через прорубленный лед недалеко от берега.

2. Культура на настое сена. Луговое сено (лучше 2 – 3‑летней давности) или сенную труху заливают водой комнатной температуры из расчета 1 стакан трухи или нарезанного сена на 1 л воды.

3. Культура на настое навоза. Полежавший несколько дней на воздухе навоз заливают водой: на 1 часть навоза – 5 частей воды.

4. Культура на настое почвы. Хорошо удобренную огородную или садовую землю размешивают с небольшим количеством воды в течение 2 – 3 суток. Еще дней через 5 можно снимать простейших с поверхностной пленки настоя. В таком настое особенно много амеб.

5. Культура на настое банановых корок. 1 – 2 банановые корки (можно сухие) заливают 1 – 2 л воды.

Чистые культуры простейших также выращивают несколькими способами.

1. Культура инфузории‑туфельки и эвглены зеленой. Измельченное луговое сено (для эвглены лучше из тимофеевки) небольшими порциями закладывают в химические колбочки и заливают водой. Колбочки закрывают ватными пробками и кипятят 15 – 20 мин, В тепле (20 – 25 °С) через 3–5 суток на поверхности отвара появляются пленки с бактерией сенной палочки. В такой отвар пипеткой, максимально соблюдая стерильность, переносят инфузорий‑туфелек или эвглен зеленых из массовой культуры. Колбочки с чистой культурой следует оставить закрытыми. Через неделю в колбочках в массовом количестве разовьется чистая культура. Бактериальной пищи в отварах сена хватает простейшим от четырех недель до двух месяцев. По истечении этого времени в случае необходимости можно сделать пересев культуры в новый отвар сена. Перед посевом культуры обычно проверяют при помощи лакмусовой бумажки реакцию в колбочках. Если она окажется кислой, в колбочки добавляют по 2 – 3 капли 10‑процентного раствора пищевой соды.

2. Культура инфузорий‑туфелек на молочном растворе. В тщательно вымытой стеклянной банке приготавливают молочный раствор из расчета 5 – 10 капель снятого молока (со дна бутылки) на 100 см3 воды, хорошо размешивают его и разливают по пробиркам. После перенесения в пробирки с молочным раствором инфузорий‑туфелек пробирки закрывают рыхлыми ватными пробками и оставляют в тепле на 5 – 7 суток.

3. Культура амебы протеус. В новые или очень хорошо вымытые чашки Петри помещают 5 сырых зернышек риса, заливают их кипяченой водой и помещают в теплое место. Дней через 5 в настой риса пересаживают амеб, найденных в массовых культурах. В настое риса амебы хорошо живут 3 – 4 недели. По истечении этого срока их нужно переселять в новый настой.

КИШЕЧНОПОЛОСТНЫЕ

Изучение этого типа имеет большое познавательное мировоззренческое значение. На примере представителей кишечнополостных учащиеся видят эволюционное становление и дальнейшее совершенствование животного мира.

Кишечнополостные – это многоклеточные животные. Они обладают некоторыми специализированными клетками, выполняющими разные функции, но простота их организации (наличие только двух слоев клеток, многие ткани находятся только в зачаточном состоянии, диффузность нервных клеток, отсутствие органов) указывает на принадлежность их к низшим многоклеточным животным.

В любительском аквариуме гидры – нежелательные гости; в школьном – один из интереснейших объектов для наблюдений и экспериментов. Появляются они в аквариумах случайно с кормами, прудовыми растениями (рис. 15). Выловленные из природных водоемов, гидры хорошо живут в любых сосудах с чистой водой и растениями. Их собирают в конце лета – начале осени с растений (злодея, листья кувшинок, рдест и др.). Здесь же набирают в банки воду и дают ей отстояться на твердом грунте. Если в банку с растениями попали гидры, то через 20 – 30 мин они расправят тела и щупальца и станут хорошо заметны через лупу или даже невооруженным глазом. Если гидр не окажется в банках, нужно собрать растения в другом месте.

Рис. 15. Гидры на растении

Извлекают гидр из сосудов при помощи стеклянной трубки с оплавленными концами. Один конец трубки плотно закрывают пальцем и опускают ее в воду рядом с гидрой. Нижним концом трубки осторожно сдвигают гидру с места, отрывая ее подошву от грунта. Сразу же устанавливают трубку над гидрой и быстро отпускают палец, которым было закрыто верхнее отверстие. Вода вместе с гидрой поднимается в трубку. Закрыв опять трубку, вынимают ее из воды и переносят в отдельный аквариум, где освобождают гидру.

Кормят гидр живыми циклопами, которых можно вылавливать и зимой в проруби. Для кормления используют также мелких дафний, трубочника, кусочки дождевых червей. При отсутствии живого корма гидр можно кормить мелко нарезанными кусочками мяса или рыбы, которые подносятся пинцетом к щупальцам гидры. После кормления гидр со дна аквариума при помощи стеклянной трубки удаляются все остатки пищи, так как гидра совершенно не переносит среды с разлагающимися органическими веществами. Необходимо также периодически менять часть воды в аквариуме с гидрами. При кормлении один раз в 2 – 3 дня, умеренном освещении и температуре 18 – 22 °С гидры быстро размножаются почкованием, хорошо живут в аквариумах и могут быть использованы на уроках как раздаточный материал.

Гидры используются на уроках зоологии в качестве раздаточного материала. На часовом стекле в небольшом количестве воды (или в чашке Петри) на фоне белой бумаги через ручную лупу учащиеся рассматривают гидр. Учитель предупреждает учащихся, что недопустимы неосторожные резкие движения, так как от малейшего сотрясения тело гидры съеживается в малозаметный комочек.

Не имеет принципиального значения, какой вид гидры рассматривается на уроке. Гидры разных видов отличаются деталями строения. Чаще других в школьных уголках живой природы содержатся длинностебельчатая гидра, обыкновенная гидра и зеленая гидра.

Учащимся можно показать почкующуюся и регенерирующую гидру. В уголке живой природы могут быть повторены известные опыты швейцарского учителя Трамбле (1710 – 1784 гг.), который более 200 лет назад установил высокую регенеративную способность гидры. Он разрезал ее поперек и вдоль, и всегда после таких операций каждая часть восстанавливала утраченную, превращаясь в гидру. Однажды Трамбле разрезал продольно верхнюю часть гидры на 7 частей и получил «семиглавую» гидру. Были отрезаны все «головы» и опять наблюдалась регенерация. Со времени опытов Трамбле это животное стали называть гидрой, так как эти опыты напоминали древнегреческий миф о сражении Геракла с гидрой.

Тематика других наблюдений и опытов, а также сообщений о них может быть следующей: 1) передвижение гидры; 2) питание гидры; 3) почкование гидры; 4) половое размножение гидры.

Сообщения учащихся будут наиболее интересными, если их сопровождать демонстрацией рисунков, схем, выдержками из записей в дневниках наблюдений.

Задания для наблюдений и опытов с гидрами учащиеся должны получить от учителя минимум за 2 – 4 недели до соответствующих уроков. Эти же задания могут быть повторены другими учащимися с целью конкретизации и закрепления знаний как сразу после изучения темы, так и в период летних каникул (летние задания).

ПЛОСКИЕ ЧЕРВИ

Изучение этого типа в курсе зоологии, безусловно, очень важно, но учебный процесс страдает без натурального живого материала планарий, которые легко живут в уголке живой природы. Некоторые виды планарий легко и быстро размножаются.

В аквариумах с крупными рыбами и насекомыми в грунте скапливается большое количество остатков корма. Здесь планарий появляются в изобилии. Рыбы и насекомые их не едят, некоторые рыбы берут в рот, но очень неохотно, если отсутствуют другие живые корма. Скопления планарий образуют за ночь на стенках густую массу в 4 – 5 см от поверхности воды. Удалять планарий из такого аквариума довольно сложно. Есть два способа: 1) перемыть аквариум с прокаливанием грунта и полной заменой растений; 2) спускать вечером на дно кусочек мяса, привязанный за нитку, а утром удалять его вместе со скопившимися на нем червями. Впрочем, именно когда эти черви нужны для прохождения соответствующей темы курса, их может и не оказаться в аквариуме. Поэтому надеяться на их спонтанное появление в аквариумах опасно, лучше завести специальную их культуру. В природе планарий встречаются в течение всего года на нижней поверхности подводных камней, листьев и др.

Наиболее распространены в наших пресных водоемах мезостома, планарии молочно‑белая, бурая, траурная, многоглазка, черная.

При сборе планарий пользуются небольшой мягкой кисточкой, которой осторожно стряхивают их в банку с водой. Содержат планарий в низких, но широких стеклянных банках в воде из того же водоема, где их собрали. По мере испарения воды можно добавлять небольшими порциями отстоянную водопроводную воду. На дно банки следует положить небольшие камешки, под которые будут прятаться планарии, и несколько веточек водных растений. Температура содержания планарий должна быть на 4 – 6 °С ниже комнатной, т. е. 12 – 15 °С. Для обеспечения такой температуры в школьных условиях в осенне‑зимний период планарий содержат на подоконниках или между оконными рамами. Кормить планарий можно мотылем, трубочником, водяными осликами, дафниями, кусочками нежирного мяса.

В уголке живой природы легко содержать планарию тигровую родом из пресных водоемов Америки. Планарня тигровая была завезена в научные лаборатории нашей страны и быстро размножилась благодаря свойственному ей бесполому размножению (делению на две части). В школе планарии тигровая и молочно‑белая могут быть использованы как раздаточный материал на уроке, так и для опытов и наблюдений во внеклассной работе.

На уроке может быть заслушано краткое сообщение ученика о предварительно поставленном опыте по регенерации планарии. При сообщении демонстрируются планарии, восстановившие утраченные части. Интересны также наблюдения за питанием планарии.

МОЛЛЮСКИ

Тело большинства моллюсков заключено в известковую раковину, которая защищает их. Под раковиной находятся мантия, характерная для моллюсков.

Пресноводные моллюски встречаются почти во всех стоячих и слабо текущих наших водах. Они легко адаптируются в аквариумах, а некоторые успешно размножаются в них и живут годами. Многие виды пресноводных моллюсков сокращаются в числе, их нельзя собирать и держать в аквариумах. Из моллюсков наиболее распространены брюхоногие. У брюхоногих при передвижении из раковины высовывается часть тела, называемая ногой. Ее брюшная сторона уплощена и служит для движения, спереди расположена голова с подвижными щупальцами (они легко втягиваются при испуге), на голове видны глаза. Пресноводные брюхоногие делятся на дышащих легкими и жабрами. Первые вынуждены подниматься к поверхности воды, чтобы дышать атмосферным воздухом. Они могут и выползать над водой, поэтому аквариумы с такими улитками следует прикрывать покровным стеклом. Моллюски с жаберным дыханием требуют чистой, насыщенной кислородом воды.

Нога брюхоногих – совершенный орган передвижения как по ровной поверхности, так и по остроугольному гравилю, как по плоскости, так и по тонким стеблям растений. Моллюск может двигаться в аквариуме и по невидимой нити слизи, выпущенной им или другой улиткой ранее. Создается впечатление, что он медленно плывет в толще воды. Замечательна способность ряда водных улиток скользить по поверхности воды, прикрепившись к ней снизу. Поверхностная пленка при этом прогибается вниз (это хорошо сверху видно), но не рвется. Однако молодые ампуллярии могут использовать пленку для движения, но крупных, старых она не выдерживает.

Тело улитки при опасности целиком прячется в раковине. У прудовика и катушки нога уходит в мантию, а мантия может сжиматься, уходя в глубь раковины. При пересыхании мантия сжимается и отодвигает тело в глубину, сохраняя остатки влаги. У жаберных моллюсков и ампуллярии на тыльной стороне задней части ноги закреплена известковая крышечка (она, так же как и раковина, приращивает свой размер кольцами). Когда нога прячется в раковину, крышка прикрывает устье и держится с большой силой (открыть живого моллюска, не сломав края раковины, практически невозможно). В закрытой раковине дольше сохраняется влага.

Легочные моллюски поднимаются к поверхности за воздухом. Прудовик легче воды, он отрывается от субстрата и всплывает, нога извивается, пока не коснется поверхности воды. Ампуллярии к поверхности ползут, но вниз уходят парашютированием, отрываются от субстрата и, выставив ногу, расправив щупальца, медленно опускаются на дно. Дыхательное отверстие открывается с легким хлопком или чмокающим звуком. У ампуллярии выдвигается дыхательная трубка (длиной до 10 см) и видно, как воздух закачивается движением тела в особую мантийную полость. У прудовика и катушки в мантии есть дыхательное отверстие, оно открывается при соприкосновении края мантии с воздухом. Чем более насыщена вода кислородом, тем реже поднимаются улитки за воздухом, так как, помимо воздушного, у моллюсков сильно развито кожное дыхание всей поверхностью тела. Тело прудовика и ряда других брюхоногих покрыто ресничками, которые все время движутся, обновляя вокруг воду. У катушки из раковины выдвигается мантийное крыло с большим количеством кровеносных сосудов. Оно служит дополнительным органом дыхания.

У прудовиков мантийная полость служит как для воздушного, так и для водного дыхания. Зимой улитки выбрасывают подо льдом воздух из мантии и наполняют ее водой. В эксперименте прудовики прожили без доступа воздуха три месяца, в мантиях была вода, изредка моллюск открывал отверстие, выбрасывая часть воды и всасывая новую порцию. Это редкий в природе случай, когда один орган работает то как легкое, то как жабры.

Рис. 16. Лужанка

В Женевском и других глубоководных озерах на глубинах более 100 м обитают мелкие формы обычных пресноводных прудовиков, которые никогда не поднимаются к поверхности; в их мантиях постоянно находится вода. То же можно наблюдать в озерах с сильным прибоем, который может разрушить раковины моллюсков, здесь, прудовики всегда на глубине, дышат растворенным в воде кислородом. Пресноводные брюхоногие – преимущественно растительноядные животные. Во рту у них зубчатая терка, работа котором хорошо видна через стенку аквариума. Соскабливаются обычно водорослевые обрастания, но ряд прудовиков и виды ампуллярий едят к мягкие ткани высших растений, трупы водных животных. Ампуллярии охотно едят живой мотыль и трубочник. Все моллюски с удовольствием поедают сухую дафнию, сухой гаммарус, ампуллярии – струганное мясо, белый хлеб. Донные формы (лужанки, битинии) питаются преимущественно детритом, экскрементами водных животных (рис. 16). Распространенные у любителей аквариума тропические и амурские улитки типа мелании в поисках детрита свободно пронзают грунт и тем самым дренажируют его, способствуют омыванию свежей водой корней растений (сравнить с ролью дождевых червей в почве).

В школьных аквариумах для содержания и наблюдения интересны следующие виды.

Обыкновенный прудовик – раковина тонкостенная, вытянутая, крупная (высотой 6 – 7 см), с острым завитком и тонкой верхушкой. Широко распространен в стоячих и медленно текущих водоемах СССР. Встречается в озерах. Не найден в Крыму. Размножается яйцами; кладка – прозрачный изогнутый валик длиной 4 – 5 см при ширине 6 – 8 мм; яиц более 100. В аквариуме размножается успешно. Крупные улитки могут пожирать молодых. Гермафродиты. Развитие в яйцах 20 – 25 суток.

Физа – раковина тонкостенная, прозрачная, с острым завитком, высота до 1 см. Раковина завита влево. Край мантии выступает за раковину. Нога темно‑бурая. Кладка яиц – колбасовидная. Распространена в большинстве водоемов СССР. В аквариуме по невыясненным причинам иногда вылезает из воды на стенки, высыхает и гибнет.

Физастра, «красная физа», – раковина тонкостенная, более тупая, чем у физы, высота до 2 см. Раковина завита влево. Тело и мантия розовые, коричневые или красные. Наибольшее распространение в аквариумах получила декоративная красная форма. Образ жизни схож с физой. Иногда проедает отверстия в мягких тканях листьев высших растений. Акклиматизирована в аквариумах из водоемов Южной Австралии.

Рис. 17. Катушка роговая

Катушка роговая – раковина закручена в одной плоскости (рис. 17) темно‑коричневая, стенки толще, чем у прудовиков, диаметр раковины 3 – 4 см. Наряду с легкими имеется часть мантии, выставляемая из устья, играющая роль жабер. Тело коричневое, темно‑вишневое, шоколадное, щупальца нитевидные. Питается водорослями, высших растений не трогает. Спаривание обязательно, одна улитка не размножается, кладка лепешковидная. Повсеместно в водоемах СССР.

Гелизома, «красная катушка»,– внешне похожа на роговую катушку, но меньше (до 2 см) в диаметре раковины. Тело и просвечивающая через раковину мантия бывают коричневые, но чаще карминно‑красные. Образ жизни, как у катушки. Популярный среди аквариумистов моллюск из водоемов Бразилии.

Ампуллярия – крупный моллюск из популярного среди аквариумистов рода южноамериканских улиток. Высота спиральной ширококонусной раковины 65 мм (рис. 18). Устье закрывается крышечкой. Раздельнополы. Кладка над водой в виде продолговатого скопления крупных (диаметром 1,2 – 1,5 мм) яиц, покрытых известковой скорлупой. Цвет кладки варьирует от розового до серебристо‑оранжевого. Улитки выходят из яиц через 4 – 6 недель, яйца развиваются только во влажном воздухе (рис. 19).

Рис. 18. Ампуллярия с дыхательной трубкой

Этот вид ампуллярии редко затрагивает высшие растения, хорошо живет в аквариуме с другими животными. Другие 4 вида питаются преимущественно высшей водной растительностью, раковина одного из них достигает в высоту 12 см.

Лужайка живородящая – моллюск с жаберным дыханием, широко распространен, держится на дне водоемов, имеет спирально завитый конус высотой около 50 мм. Такие крупные раковины чаще встречаются у речной лужанки. Устье закрывается крышечкой; раздельнополы; зародыши развиваются внутри организма самки. Молодые улитки выходят по созревании по нескольку штук в день, раковины их покрыты щетинками и имеют красивый рисунок из темных полос, высота раковины до 5 мм (у уссурийской лужанки – до 12 мм). Существует ряд других отечественных и тропических брюхоногих, которых можно успешно содержать в аквариумах. Следует помнить, что многие рыбы поедают мелких новорожденных улиток, обрывают щупальца и у более крупных. Макроподы и ряд цихлид питаются улитками. На них могут напасть голодный жук‑плавунец и его личинки. Личинки водолюба больше специализированы на питании моллюсками. Некоторые наши природные улитки (прудовик малый и ряд других) – переносчики опасных болезней; их присутствие в аквариумах школы нежелательно.

Рис. 19. Новорожденные ампуллярии

Двустворчатые моллюски реже встречаются в аквариумах, так как они менее интересный объект для наблюдений. Крупные двустворчатые опасны для рыб аквариума. Выбрасывая личинок глохидий, они могут вызвать истощение аквариумных рыбок: глохидий впиваются в кожу рыб и живут некоторое время в качестве паразитов. В школьном аквариуме лучше содержать мелких двустворчатых, широко распространенных в наших водоемах, например шаровку, диаметр шарообразных раковин которых достигает 2 см. С помощью длинной ноги и слизи шаровка может ползать и по растениям. Шаровки – гермафродиты, стадии личинки у них нет. Из яиц выходят сформировавшиеся маленькие моллюски, они немногочисленны, велики (до 1/2 размера матери) и уже половозрелы. Для других обитателей аквариума эти моллюски не опасны. Они более подвижны и интересны для наблюдений.

Живая коллекция этих животных, в которой различные виды помещены в отдельные небольшие аквариумы, может явиться не только украшением уголка живой природы, но будет способствовать развитию понятия о классификации.

Наблюдения за движением, дыханием, питанием, размножением моллюсков помогут учащимся более глубоко разобраться в учебном материале по теме «Тип моллюски».

Некоторые моллюски, как, например, катушка роговая, имеют практическое значение для уголка живой природы. Помещенные в аквариум с рыбами, они уничтожают налет микроскопических водорослей на стенках аквариума, но, конечно, не в значительном количестве. Однако нужно помнить, что никогда нельзя сразу пересаживать моллюсков из природного водоема в аквариум с рыбами, так как с ними могут быть занесены какие‑либо паразиты, опасные для рыб. Перед тем как посадить моллюсков в аквариум с рыбами, их необходимо хорошо промыть и выдержать несколько дней в специальном карантинном аквариуме, при этом неоднократно подменивать 1/3 воды, извлекая ее сифоном из придонной части сосуда. В аквариумах моллюсков кормят сухим кормом для рыб (растертым в порошок), соскобом водорослей со стенок аквариума, культурой простейших, листьями салата, небольшими кусочками сырого мяса.

Брюхоногих моллюсков лучше содержать в прямоугольных широких банках. Для грунта подходит мелкий песок, засаженный самыми неприхотливыми растениями. Крупные прудовики очень прожорливы и иногда полностью уничтожают растения. Поэтому в аквариумах с этими животными требуется частая замена растений.

Лужанки лучше живут в неглубоких сосудах с илистым грунтом, в который они могли бы зарываться и отыскивать в нем пищу, состоящую из гниющих растительных остатков.

При правильном уходе моллюски живут от 2 до 5 лет.

На уроках более удобен для рассмотрения прудовик обыкновенный. Учащиеся рассматривают форму тела, голову и органы чувств на ней, мускулистую ногу, покровительственную окраску. Если не беспокоить прудовика, то на уроке можно наблюдать передвижение его при помощи ноги, а также движения, связанные с дыханием. Каждые 5 – 8 мин прудовик поднимается к поверхности воды и открывает дыхательное отверстие. Учащиеся через лупу рассматривают дыхательное отверстие прудовика и устанавливают его месторасположение.

Демонстрационный материал может быть представлен другими видами моллюсков (катушка роговая, лужанка живородящая, шаровка и др.). Их демонстрация способствует развитию понятия о многообразии животных и о приспособленности к среде обитания.

На уроках могут быть также представлены сообщения о различных наблюдениях за моллюсками, содержащимися в уголке живой природы.

ЧЛЕНИСТОНОГИЕ

Членистоногие – самый многочисленный тип животных на Земле. По утверждению некоторых современных ученых, он насчитывает 2–3 млн. видов.

По разнообразию биологических особенностей членистоногих можно считать исключительной группой животных организмов. Благодаря этим особенностям, выработанным в процессе длительной эволюции, они освоили не только сушу, но и водную среду, вторично приспособившись к ней. Причем диапазон этих приспособлений весьма широк.

Общие особенности животных этого типа: 1) хитиновый покров, выполняющий защитную функцию и являющийся опорой тела; 2) членистое строение тела и конечностей; 3) дифференцирование тела на отделы; 4) более сложное, чем у других беспозвоночных, строение мускулатуры, обеспечивающей сложные движения; 5) большее развитие нервной системы, в том числе органов чувств, по сравнению с теми беспозвоночными, у которых они также имеются (моллюски, черви).

Членистоногие – наиболее организованная группа беспозвоночных.

При изучении данного типа на уроках биологии в качестве натуральных пособий, как правило, используются готовые покупные коллекции или материал, собранный и засушенный учащимися прошлых лет обучения*. Готовых коллекций обычно не хватает на каждый ученический стол, а сами объекты, неумело оформленные ребятами, не всегда отвечают соответствующим требованиям. Подчас из‑за отсутствия усиков, конечностей, поврежденных крыльев они не могут обеспечить развития правильных представлений об особенностях внешнего строения членистоногих и их приспособленности к среде обитания.

В связи с этими обстоятельствами в условиях школы водные членистоногие, которые более или менее длительное время содержатся в аквариуме, имеют преимущества по сравнению с засушенными. Их можно использовать на уроках в живом виде, что уже само по себе вызывает к ним интерес учащихся и поэтому способствует лучшему развитию таких важных биологических понятий, как многообразие организмов, приспособленность к среде обитания, линька и др.

Из водных членистоногих в школе необходимо содержать прежде всего тех, которых можно использовать на уроках и которые хорошо переносят неволю. К таким животным в первую очередь относятся паук‑серебрянка, водяной ослик, водные жуки. При определенных условиях хорошо и долго может жить речной рак. Можно добиться длительного содержания в уголке живой природы дафний, циклопов. Хорошо чувствуют себя в условиях школы различные водные клопы, личинки стрекоз, поденок, ручейников, но эти объекты не входят в учебную программу и работа с ними проводится только во внеклассное время.

Первый изучаемый в школьной программе класс типа членистоногих – класс ракообразные. Из высших ракообразных подробно изучается только один представитель – речной рак.

Водяной ослик, относящийся также к подклассу высших ракообразных, наряду с дафниями и циклопами, представителями подкласса низших ракообразных, может быть продемонстрирован на уроке при обзорном ознакомлении учебного материала по теме «Пресноводные, морские, наземные ракообразные, их значение». Основная работа с ними (опыты и наблюдения) проводится в уголке живой природы.

Описание членистоногих мы даем с учетом их систематики и эволюционной последовательности, т. е. в несколько ином порядке, чем последовательность их изучения.

Ракообразные

Дафния, или водяная блоха, относится к отряду ветвистоусых (подкласс низшие ракообразные). Это типично планктонный обитатель вод, его взвешенность в воде обеспечивается капелькой жира, снижающей удельный вес, и сравнительно большой поверхностью тела за счет расправленных антенн, позволяющих дафнии как бы парить в воде, почти не снижаясь (рис. 20).

В уголке живой природы интересно провести наблюдения за движением рачка. Дафния делает резкий взмах антеннами и подскакивает вперед‑вверх, затем расправляет антенны и медленно парашютирует или неподвижно парит на одном уровне, снова взмахом обеспечивает скачок и т. д. Учащиеся могут установить, что дафнии никогда не садятся на субстрат – нет надобности, отдых происходит во время парения.

*«Ножки» можно сделать из размягченного воска или пластилина. Для этого уголками покровного стекла следует провести по воску или пластилину, оставляя на стекле маленькие кусочки этого вещества.

На внеклассных занятиях можно рассмотреть строение дафнии. Рачка помещают на предметное стекло с углублением посредине и покрывают покровным стеклом. Или рассматривают на обычном предметном стекле, а к покровному приделывают «ножки»*. Выбирать надо крупных рачков, размером 4 – 5 мм. Под бинокуляром (или малым увеличением микроскопа) видны все особенности строения дафнии: двустворчатая хитиновая раковина с прозрачными створками. Голова спереди вытянутая клювообразно, на ней глаза – сложный и простой. От головы отходят ветвистые антенны – гребные усы, отсюда и название – ветвистоусые. Короткие грудные ножки взмахивают 200 – 300 раз в минуту, создавая непрерывный ток воды через раковину. Этот поток приносит кислород (дышат дафнии жабрами, расположенными у основания грудных ножек) и мелкие взвеси пищи. Питаются водяные блохи планктонными растениями и животными. Некоторые растительноядные виды охотно поедают хлореллу и другие водоросли так называемой «цветущей» воды, поэтому в аквариумной практике дафний помещают в те водоемы, где вода зазеленела, предварительно удалив оттуда опасных для рачков обитателей.

Рис. 20. Дафния

В зимний период дафний подкармливают мелкорастертой в ступке сушеной элодеей или растертым в порошок сушеным салатом. По рекомендаций некоторых практиков можно использовать истертый высушенный желток куриного яйца. Впрочем, характер питания зависит от вида ветвистоусых, а это чаще всего дафнии, симоцефалы, сиды, босмины, хидорусы. Все эти рачки различаются лишь при увеличении, а в воде невооруженным глазом смотрятся одинаково и называются дафниями.

Дафниям свойственна особая разновидность полового размножения – партеногенез. Все лето самки размножаются партеногенетически, т. е. откладывают неоплодотворенные яйца, из которых развиваются только самки.

Личиночной стадии у водяных блох нет. Только перед осенью или накануне пересыхания водоема в потомстве появляются самцы, более мелких размеров, чем самки. После спаривания откладываются оплодотворенные яйца, которые переносят неблагоприятный период года на дне водоема.

В курсе зоологии дафнии демонстрируются на уроке при обзорном изучении вопросов многообразия ракообразных и их значения.

Демонстрация дафний желательна при рассказе о способе их размножения (партеногенезе) при изучении в курсе общей биологии темы «Размножение и индивидуальное развитие организмов».

Дафнии – ценный корм для большинства аквариумных рыб.

Широко распространенные рачки, объединенные названием циклоп, относятся к другому отряду низших раков – отряду веслоногих. Циклоп ударяет антеннами и гребными ножками одновременно (невооруженным глазом видны только взмахи антенн) и за счет этого быстро продвигается вперед. Затем следует фаза парения – и снова скачок. Если у дафнии скачок направлен вверх и чуть‑чуть вперед, то циклопы свободно движутся во всех направлениях, даже вертикально вниз головой. Циклопы могут садиться для отдыха на субстрат.

Строение циклопа рассматривают так же, как и дафнии. Раковины нет, четко видны головогрудь и брюшко, головогрудь состоит из пяти члеников и головы. Брюшко состоит из пяти члеников, по бокам первых двух у самок расположены яйцевые мешки*. Голова с одним непарным глазом (отсюда и название, по имени мифического героя Циклопа), антенны усажены короткими волосками – это весла и парашют рачка одновременно. Грудные ножки (их 5 пар) разглядеть удается не всегда. Это тоже весла (откуда название отряда). Размер рачков 1 – 4 мм.

* У самок эти первые два членика слиты в генитальный сегмент.

Из яиц выходят личинки – науплиусы. Они проходят пять наушшальных стадий развития, затем еще шесть копепоидных стадий. Партеногенез у этих рачков не известен.

Циклопы – хищники; рот их обладает грызущими органами. Питаются мельчайшими животными на дне и планктоном, но могут нападать и на добычу крупнее себя. В аквариумах циклоп используется как корм для молоди рыб после таких кормов, как инфузории, коловратки, науплии. Взрослые циклопы могут поедать мелких мальков. На малька садится один рачок и выгрызает часть ткани, на ослабевшего из‑за этого малька садятся вслед за этим несколько рачков. Циклопы нападают на некоторых мальков, длиной 4 – 5 мм и более.

Условия содержания циклопов в уголке живой природы сходны с условиями содержания дафний. Но, в отличие от дафний, которые на зиму погибают, оставляя только яйца, циклопы живут в наших природных водоемах круглогодично.

Из подкласса высших ракообразных постоянным обитателем аквариумов может быть водяной ослик из отряда равноногих. Самцы этого рачка бывают длиной до 20 мм, самки – до 15 мм.

Внешне рачок похож на мокрицу, в воде он быстро бегает по дну, лазает по растениям. Но без воды еле передвигается – масса тела на воздухе непомерно тяжела для сравнительно слабых ног, приспособленных приподнимать его тело лишь в водной среде.

Тело рачка уплощенное, состоит из 5 головных, 8 грудных и 7 брюшных сегментов. Головные сегменты слиты, грудные разделены, брюшные опять слиты. Глаза сидячие, антенн две пары, вторая пара длиннее, две первые пары грудных ног поставлены вперед, три другие обращены назад. Первая пара грудных – хватательные ноги; остальные – ходильные. Брюшные ноги в виде сложных пластин, их устройство зависит от пола. Эти пластины, в частности, прикрывают нежные жабры. Брюшные ноги последней пары в виде разветвляющихся палочек торчат назад.

Водяной ослик питается остатками органических веществ – это санитар водоема. В аквариуме поедает отмершие части растений, иногда грызет живые листья, не брезгает падалью, ест мертвый мотыль, утонувшую сухую дафнию. В зимне‑весенний период водяных осликов можно подкармливать тонкими ломтиками моркови и листьями салата. Легко размножаются в неволе (аквариум для них – целый мир, назвать его неволей для таких крошек нельзя).

Во внеклассной работе можно понаблюдать регенерацию органов у рачков. Пинцетом отрывают ногу (она легко отделяется – это защитное приспособление – автотомия), после линьки нога оказывается вновь на своем месте.

Речных раков во многих регионах, особенно вокруг крупных городов, осталось мало, поэтому их отлавливать в водоемах нельзя, но, если случайно рак попал в уголок живой природы, необходимо создать все условия для его жизни, чтобы не допустить гибели. Рака помещают в широкий и не очень глубокий сосуд, на дне которого размещен чистый крупный песок и сооружено из камней или черепков укрытие. Водные растения следует посадить в небольшие цветочные горшки и вкопать их в грунт. Аэрация воды проводится постоянно или несколько раз в день, так как потребность в кислороде у рака велика, один раз в 3 – 5 дней необходимо заменять часть воды свежей, и через 10 – 15 дней аквариум, в котором живет рак, нужно мыть, пересаживая на время рака с частью воды в другой сосуд. Но были случаи, когда раки годами жили в обычных любительских аквариумах. Питаются раки живой пищей. Если кормить падалью, вода быстро портится. В качестве корма используются мотыль, дождевые черви, личинки насекомых, улитки, кусочки мяса. Раки прожорливы, улиток едят с раковиной. Порой раки теряют аппетит, начинают прятаться. Наступает период линьки. В организме рака происходят сложные изменения, старый покров размягчается и отстает от новой кожи под ним, в желудке увеличиваются гастролиты – плоские камешки, служащие для пропитывания известью новых покровов рака. Непосредственно перед линькой рак вылезает из укрытия и начинает различные движения, вплоть до падения на спину, чтобы разорвать старый панцирь. Наконец, щель образована и, пятясь назад, рак вылезает из ставшей тесной оболочки. Процесс этот протекает в аквариуме час, иногда затягивается дольше.

После линьки рак мягок, беспомощен и беззащитен: есть ему нечем, все у него мягкое, нечем держать, кусать, жевать. Остается опять укрыться. Если в аквариуме содержатся другие раки, перелинявшего отсаживают на неделю, пока не затвердеют покровы. Размеры за это время увеличиваются на 10 – 15 мм. За счет рассасывания гастролитов известкование покровов вновь делает рака активным. Аппетит у него пробуждается волчий, теперь уже надо смотреть, чтобы он не повредил более мелкие экземпляры, с которыми до линьки прекрасно уживался.

В небольшом количестве можно им давать сушеный растертый салат. Живут раки, постоянно линяя и увеличивая свои размеры, по нескольку лет, в природе – до 20 лет. В первый год достигают в длину 3 – 4 см, в последующие – 6 – 10 см. Размеры природных раков крупнее, чем в аквариуме, у благородного рака – до 25 см, у узкопалого – несколько меньше.

На занятиях кружка биологии интересно наблюдать за передвижением рака, ростом и линькой, питанием, изменением окраски.

Рак – сумеречное животное. Днем он обычно прячется. Во второй половине дня можно наблюдать способы передвижения рака в просторном аквариуме, лишив его мест укрытия.

Речной рак передвигается по дну, как и все животные, головой вперед, а плавает задом наперед: резко подгибая под себя брющко, совершает бросок назад. К такому способу передвижения приспособлена обтекаемая форма плавающего тела: ноги поджаты, клешни и антенны вытянуты и сложены друг с другом.

Линьку и рост удобнее наблюдать у молодых раков. В первый год жизни они линяют до 7 раз. Сообщение о наблюдении этого процесса можно сделать на уроке при изучении биологических особенностей рака.

В природных условиях рак выходит из укрытия в поисках пищи в ночное время, но в уголке живой природы

можно приучить его принимать пищу днем, при этом возможна (что познавательно для учащихся) выработка определенных условных рефлексов.

У нас долго жил рак, который принимал пищу прямо из рук. При этом он выставлял одну из клешней над поверхностью воды и ею осторожно брал протянутые ему кусочки мяса. Во время таких экспериментов даже казалось, что он «узнавал» своего основного «кормильца».

Интересны наблюдения за изменением окраски рака. Под стеклянное дно аквариума (без грунта) подкладывают бумагу, например, ярко‑зеленого цвета. Через некоторое время (учащиеся устанавливают, через какое именно) рак окрашивается в красивый зеленый цвет. Если положить лист темно‑коричневого цвета – соответственно изменяется окраска рака.

Вывод, который учащиеся делают в ходе наблюдения, очень важен для развития понятия о покровительственной окраске.

Паукообразные

Паук‑серебрянка. Научное название паука – серебрянка водяная. Этот единственный вид водяного паука повсеместно встречается в водоемах со стоячей и слабо текущей водой. Он легко адаптируется в аквариумах и интересен как обитатель школьного уголка живой природы. Содержать этого паука можно в любых сосудах емкостью от 1 л (для молодых пауков) до крупных аквариумов, где помещаются несколько разнополых взрослых. К обязательным условиям содержания относятся наличие в аквариуме густого переплетения стеблей водных растений и достаточно обильное кормление – пауки предпочитают водяных рачков (ослики и бокоплавы), но можно их кормить мотылем, бросать на поверхность полуживых мух и других насекомых. И еще одно условие – плотно закрывать аквариум, так как пауки часто выходят из воды и отправляются в путешествие посуху: очевидно, в природе они заселяют новые водоемы.

Если пауков расселить заранее по небольшим баночкам с водной растительностью, можно получить к уроку достаточное количество раздаточного материала. Желательно для этой цели использовать взрослых особей: их легче разглядывать (рис. 21).

Рис. 21. Паук‑серебрянка

Тело паука под водой серебрится от окружающего его воздушного пузыря. Отсаженные заранее в банки пауки выстраивают воздушные колокола – своеобразные подводные жилища. Можно подумать с учащимися о приспособлении этих пауков к жизни в водной среде: фактически паук живет в воздушной среде, как и его сухопутные предки, только часть этой среды – воздушную оболочку – он постоянно носит на себе. Дом его – это кусочек атмосферы, перенесенный под воду. Дальнейшее уточнение этих положений происходит при наблюдениях за пауками во внеклассной работе.

На уроке рассматривается внешний вид серебрянок. Тело паука делится на головогрудь и брюшко, между ними глубокий перехват. Ноги длинные, членистые, отходят от головогруди. В передней части головогруди восемь пар маленьких блестящих глаз. Часть глаз неподвижные, другими паук может двигать. Одни из них ночные, другие – дневные, с разной светочувствительностью. Челюстей две пары: первая – хелицеры, вторая – педипальпы. Первыми паук схватывает и умерщвляет добычу, поэтому они похожи на когти и снабжены ядовитой железой. Вторые выполняют роль щупалец, придерживают добычу, поворачивают ее.

В уголке живой природы можно наблюдать дыхание, питание, строительство воздушного колокола, размножение паука. Для дыхания паук поднимается к поверхности воды, высовывает из воды задний конец брюшка, а затем, работая всеми восемью ногами, как веслами, уходит вглубь. Присмотревшись к телу паука, можно заметить, что оно густо покрыто волосками: на брюшке на 1 мм2 находится 1250 волосков, на груди – 750. Волоски еще и распушены на концах. Этот волосяной покров не смачивается, на нем серебрянка уносит в воду необходимый запас воздуха. Паук в колоколе постоянно расчесывает волоски и смазывает прозрачным секретом. Секрет выделяется в хелицерах. Паук смачивает им лапку и протирает тело, чтобы волоски не слипались. У паука двойная система органов дыхания – пластинчатые легкие и система трахейных трубок. Обе действуют одновременно, трахейная система играет роль и гидростатического аппарата, уменьшая удельный вес паука.

В пузырьке, который паук уносит на глубину, воздух задерживается на покрытых волосками участках тела. Толщина слоя воздуха неравномерна. На стороне, обращенной к поверхности воды, слой толще, иногда отсюда отрывается пузырек и несется вверх. У самцов спинная сторона брюшка свободна от волосков, поэтому форма пузырька другая, он меньше и позволяет пауку свободно плавать в воде в горизонтальной плоскости; самки передвигаются преимущественно по вертикали – к поверхности и от нее. Кстати, в отличие от других пауков, у серебрянки самцы больше (14 – 18 мм) самок (11 – 12 мм) и между ними довольно миролюбивые отношения (известно, что у других пауков самка после копуляции поедает самца).

Длительных наблюдений требует и постройка колоколов – их у пауков не один, а пять типов.

Обыкновенный колокол, без которого паук не может долго существовать,– это дом, кусочек воздушной среды, место для засады, столовая. Строительство начинается с устройства из паутины крыши среди стеблей растений. До подачи в нее воздуха она плоская, под давлением воздуха становится сферической. За воздухом паук не плывет к поверхности, как при дыхании, а ползет по стеблям, тянет за собой паутинные нити, по которым затем опускается. При дыхании паук касается поверхности кончиком брюшка. При захвате воздуха для колокола он долго примеривается головой к поверхности, потом только разворачивается брюшком кверху. Дело в том, что паутинные бородавки в рабочем положении выходят за пределы облегающего брюшко воздуха и могут мешать его захвату с поверхности. Пристроившись, паук складывает задние ноги особым образом – одну с брюшной, другую со спинной стороны тела. Обе ноги плотно прижаты к телу, и воздух доходит только до них.

Затем с помощью ног, держащихся за стебель растения, паук делает резкий рывок вниз. В этот момент поверхностная пленка прогибается и у брюшка образуется воздушная воронка. Взмах задними ногами – а они мокрые, находятся в водной среде,– и серебрянка как бы смыкает воду над воронкой, отрезает находящийся в ней воздух от поверхности. Такой запас воздуха не донести вплавь, и паук ползет вниз, находя колокол по паутине. Первый пузырек приподнимает крышу колокола. Затем паук замуровывает его, заделывая снизу паутиной. Дальнейшие пузырьки паук просто впускает в колокол, добавляя их к уже имеющемуся в колоколе. По мере наполнения колокола он удлиняется, закрепляется новыми нитями. Формы колокола различны в зависимости от характера этого крепления. Можно пронаблюдать, за сколько времени строится колокол. На всю постройку уходит около 2 ч, причем паук поднимается к поверхности 50 – 70 раз. Иногда в новом для него аквариуме паук сначала бросается на добычу, отравляет ее, закутывает в паутину и вешает на растение, а затем быстро строит колокол (есть без колокола он не может). Такая поспешная постройка может быть на первых порах сделана не до конца, а работа до момента питания длится всего 40 – 50 мин.

Перед копуляцией самец сооружает специальный, закрытый со всех сторон колокол. В нем, подняв кверху брюшко, лежащий на спине самец делает поперечную сетку, на нее выделяется сперма. На последнем членике педипальп есть особые сумки, в них собирается с сетки сперма. Весь процесс занимает не более 10 мин. Затем паук выбирается из колокола и идет или плывет искать колокол самки. Копуляция проходит в колоколе самки. Если ока готова, то встречает самца дружелюбно, если не готова, изгоняет его из колокола.

Оплодотворенная самка перестраивает свой колокол, укрепляет его крышу рыхлой паутиной, на нее откладывает яйца (до 160 штук) и заделывает кладку снизу паутиной. В свободной части колокола самка остается охранять кладку. Яйца усиленно дышат при развитии, добавлять новый воздух недостаточно, поэтому самка удаляет из колокола отработанный. Она вылезает из колокола, держится за его стенки снаружи, а брюшко вдвигает снизу в воздух колокола: образуется сифон, воздух течет вокруг тела самки и мелкими пузырями поднимается над ее головой. Затем несколько опавший колокол пополняется свежим воздухом.

Молодые пауки выходят через 10 дней, волоски на их теле появляются не сразу, и несколько дней они сидят «дома» под охраной матери. Линяют два раза, затем выходят из колокола и тут же разбегаются: с этого момента паучиха может употребить свое потомство на обед.

Паук первое время линяет через 2 – 3 суток, потом через 20 – 24. Для линьки и зимовки он строит колокол более плотный. Иногда пауки зимуют в пустых плавающих раковинах, в природе эти раковины вмерзают в лед, но весной пауки оттаивают и становятся активными.

Наблюдения за питанием пауков лучше начинать после перерыва в их кормлении на 2 – 3 суток. Добычу пауки поджидают, сидя в колоколе: брюшко – в воздушной среде, головогрудь и ноги – в воде. Обнаружив, например, водяного ослика, паук‑серебрянка стремительно вылетает из колокола и схватывает добычу, столь же стремительно возвращается с ней в колокол. Захватывает пищу паук хелицерами, через них поступает в тело добычи и яд. Пищеварение наружное; оно состоит из трех последовательных процессов: 1) выделение пищеварительного секрета; 2) разжижение ткани жертвы; 3) всасывание переваренной пищи. Как и у личинки водолюба, секрет действует в концентрате только на воздухе, в воде размывается. Поэтому паук забирается в колокол и там ложится на спину. При таком положении секрет постоянно находится в области рта и не стекает вниз. Но действует он только на те участки рачка, которые соприкасаются с ним. С помощью педипальпов паук периодически вертит добычу, прижимая ко рту все новые участки. Большого водяного ослика паук обрабатывает и высасывает за 2 – 3 ч, на маленьких уходит около часа. Остатки пищи паук выносит из колокола и бросает в стороне от него.

Из членистоногих, описание которых следует далее, только отряд жуки включен в учебную программу, но во внеклассной работе полезно познакомиться и с некоторыми другими водными представителями класса насекомых.

Насекомые

Отряд стрекозы. Стрекозы относятся к древнейшим обитателям нашей планеты. Они существовали миллионы лет назад и незначительно изменились с тех пор (рис. 22). «Эти консервативные существа, – пишет Ханс Шерфиг, – видели гигантских ящеров, летали рядом с крылатыми ящерицами, а позже с удивительной птицей археоптерикс..., они – один из первых удачных экспериментов природы». Большую часть дня стрекозы – дневные хищники (рис. 23) проводят в воздухе. Они обычно летают и охотятся вблизи водоемов, но встречаются и вдали от них, на лесных полянах, на степных дорогах, в городах. Известны случаи, когда крупные стрекозы присаживались отдохнуть на палубы судов за много миль от береговой линии океана. До сих пор нет сведений об удачных попытках содержать стрекоз в неволе.

В отличие от взрослой формы насекомых личинки стрекоз живут в «царстве мрака и тины», в медленно текущих и стоячих водах.

Рис. 22. Стрекоза обыкновенная

При отлавливании личинок стрекоз нередко вытаскивают на берег водную растительность. Личинки иногда сразу, а иногда спустя некоторое время начинают интенсивно двигаться и легко заметны. Извлекая из мелководья слой тины, можно в нем найти донные формы личинок. Наконец, их ловят, проводя водным сачком по зарослям водных растений.

Личинки стрекоз делятся на три хорошо различимые группы: тип коромысло, собственно стрекозы и лютки. Для всех личинок характерны общие черты строения: голова с короткими, вперед направленными усиками, более или менее крупные фасеточные глаза, наличие снизу головы так называемой «маски», грудь с тремя парами ходильных ножек и зачатками крыльев на спине и брюшко разного размера и формы. У стрекозы – неполное превращение, отсутствует фаза куколки, поэтому личинок с зачатками крыльев иногда называют нимфами (рис. 24).