Занимательная физиология - Сергеев Борис Федорович (книги полные версии бесплатно без регистрации txt) 📗
Некоторые животные коллективно воспитывают детей. Императорские пингвины, живущие в Антарктике, водят своих малышей в детский сад, где они проводят в компании сверстников целые дни, пока родители ловят рыбу. Воспитываются пингвинята вместе, а кормятся врозь. Родители безошибочно находят среди десятков одинаковых шариков своего ребенка и заботливо наполняют пищей желудочек прожорливого младенца.
Особенно сложные и многочисленные семьи у общественных насекомых. У пчел в нее входит несколько десятков тысяч членов, а у муравьев и термитов количество членов в семье может достигать миллиона.
Семья у общественных насекомых не однородна, в ней много сословий: матка и самец – родители многочисленной семьи, рабочие и солдаты, длиннокрылые и короткокрылые и много разных переходных форм. Все члены семьи очень тесно связаны друг с другом. Если одного из них вырвать из коллектива, он непременно погибнет, даже если будет вдоволь воды и пищи. Рабочие особи, которые кормят и поят всю семью, оставшись одни, прокормить себя неспособны.
У общественных насекомых воспитание молодняка – очень сложный процесс. Без помощи заботливых кормилиц личинки жить не могут, но сами родители в этом процессе никакого участия не принимают. Пчелиная матка занимается только откладыванием яиц. Пара муравьев или термитов, основателей новой колонии, на первых порах вынуждена заботиться о своих детях, пока они не подросли, пока их не накопилось достаточно, чтобы взять на себя все заботы в семье. Тогда родители только едят и производят на свет потомство.
Интересной особенностью общественных насекомых является способность заключать коллективный брак. Обычно, когда наступает время роения, вылетевшие муравьи и термиты сбрасывают крылья, разбиваются на пары и отправляются на поиски подходящей норки, где и замуровываются, чтобы приняться за создание семьи. Нередко в норке может оказаться несколько самцов и самок. Это выгодно, больше надежды, что коллектив справится с трудностями и создаст семью. Зато когда семья уже создана, в ней остается только один половозрелый самец и одна половозрелая самка.
Много странного, неожиданного в семье общественных насекомых. Например, брак у них заключается на всю жизнь. Конечно, нерасторжимость брака объясняется совсем не взаимной привязанностью супругов. Разгадка верности кроется в очень своеобразном укладе жизни семьи общественных насекомых.
Два начала
У высших животных для воспроизведения потомства используются мужские и женские половые клетки, или гаметы. Они сильно отличаются друг от друга и от остальных клеток организма.
Женская половая клетка называется яйцом. Она крупная, имеющая овальную или шарообразную форму, содержит в большом количестве дейтоплазму (желток) – строительный материал, за счет которого у млекопитающих (кроме яйцекладущих: ехидны и утконоса) яйцо развивается в первый момент после оплодотворения, а у остальных животных до полного созревания зародыша. Вот почему клетки последних достигают прямо-таки гигантской величины.
Самыми большими яйцеклетками из всех живущих в настоящее время на Земле животных, если взять их со всеми оболочками, к которым у птиц относятся скорлупа и белок, являются яйца страусов. Вес этой клетки 2–3 килограмма. У вымерших доисторических рептилий и у еще сравнительно недавно жившего на Земле странствующего голубя объем яйца был с доброе ведро. Человеческая яйцеклетка относится к числу наиболее маленьких, ее диаметр равняется 0,2–0,5 миллиметра. У беспозвоночных известны еще более мелкие яйца, диаметр которых едва достигает 0,04 миллиметра.
Яйца созревают в женских половых органах – яичниках. У человека они формируются в раннем детстве, примерно к двум с половиной годам, и позже уже не изменяются. Удалось сосчитать, что в каждом яичнике в это время содержится по 30 000 яйцеклеток. В более ранний период их несколько больше, но начиная с шестого месяца внутриутробной жизни в яичнике эмбриона некоторые из них начинают созревать, однако полного развития не достигают.
Созревающее яйцо дважды делится и теряет при этом половину своих хромосом. Лишь после наступления у девушки половой зрелости яйцеклетка может достичь полного развития, и произойдет овуляция, выделение яйца из яичника. В течение жизни у женщины созревает лишь немногим более 400 яйцеклеток, по 13 в течение одного года.
Мужские половые клетки – сперматозоиды очень своеобразны и непохожи на другие клетки организма. Сперматозоиды различных животных отличаются друг от друга по внешнему виду. Общим является то, что они всегда меньше яйца и всем им присуща подвижность.
Сперматозоид млекопитающих состоит из небольшой головки и длинного хвоста, с помощью которого он передвигается. Длина человеческого сперматозоида 50–70 микрон, а его головки всего 4–5 микрон. Особенно сложно устроены сперматозоиды низших животных. Они часто бывают снабжены перфоратором в виде шила, сверла, долота или штопора для вскрытия яичной оболочки, а также лопастями, плавниками и другими приспособлениями.
Сперматозоиды развиваются в мужских половых железах – семенниках, которые у позвоночных животных бывают парными и располагаются в полости тела. Только у человека и некоторых млекопитающих они находятся в специальных мешочках непосредственно под кожей. Выход семенников наружу осуществляется во время внутриутробной жизни плода. Если этого почему-либо не произошло, то в таких семенниках сперматозоиды развиваться не будут. Предполагают, что так происходит из-за высокой температуры внутри брюшной полости. Во всяком случае, слоны, у которых семенники лежат в полости тела, а температура достаточно высока, в брачный период поднимаются высоко в горы, где холодно. Без этого зачатие невозможно. Когда же этих гигантов привозят на наш холодный север, они нередко в первые же годы дают потомство. А нужно помнить, что даже у себя на родине размножение слонов в неволе явление далеко не частое.
Семенники мужчин имеют около тысячи извитых канальцев каждый. В стенках канальцев есть крупные овальные клетки, при делении которых и возникают сперматозоиды. Во время деления они так же, как и женские гаметы, теряют половину хромосом, а затем совершают сложный процесс морфологической реконструкции, превращаясь из обычной овальной клетки в зрелый сперматозоид.
Еще не получившие способности к движению сперматозоиды по канальцам проталкиваются в придаток семенника, представляющий собой сильно извитую трубку, где сперматозоиды и хранятся в семенной жидкости, которая содержит необходимые для них питательные вещества: глюкозу и фруктозу.
Независимо от того, где должна произойти встреча сперматозоидов с яйцом, в половых ли путях самки или вне организма, у каждого сперматозоида в отдельности очень мало шансов достичь яйца. Ведь в женских половых путях человеческому сперматозоиду необходимо проделать огромный путь, а скорость движения не превышает 1,5–3 миллиметров в минуту.
Чтобы обеспечить надежность встречи двух половых клеток, природе пришлось пойти по линии использования огромных армий сперматозоидов даже в тех случаях, когда необходимо оплодотворить всего одно яйцо. Так, во время полового акта в половую систему женщины, где в лучшем случае может находиться всего одна созревшая яйцеклетка, вводится 200 или больше миллионов сперматозоидов.
Дело осложняется еще и тем, что половые клетки (и женские и мужские) очень нежны и недолговечны. Человеческая яйцеклетка через сутки после овуляции погибает, сперматозоиды в половых путях женщины живут несколько дольше, 24–48 часов.
Но дело не только в продолжительности существования половых элементов, важно также, в течение какого времени они способны к оплодотворению. Оболочка икры лосося, попав в воду, затвердевает настолько, что сперматозоид уже не может сквозь нее проникнуть. Да и сами сперматозоиды сохраняют в воде способность двигаться очень непродолжительное время: у лосося – 45 секунд, а у ручьевой форели всего 23 секунды. За такой короткий срок и должна произойти встреча обеих клеток. Поэтому при искусственном разведении лосося на рыбозаводах икру предварительно смешивают со сперматозоидами и лишь несколько позже переносят в воду.
