Сайт учителя биологии Фалиной

Ирины Валериевны

Губки - чрезвычайно распространенные животные водного мира нашей планеты. Они встречаются и в ледяной воде Арктики и Антарктики, и в тропиках, в соленых и пресных водоемах.

В дальневосточных и северных морях обитают около 350 видов губок, примерно такое же количество освоило антарктические воды. Тем не менее, наиболее широкий видовой спектр этих водных животных присутствует в теплых широтах - тропиках и субтропиках. Многочисленны губки и в умеренных широтах.
Зависимость губок от температуры воды наглядно проявляется на их многочисленности в районе прохождения теплых океанических течений. Так, в арктических водах, по пути пролегания Гольфстрима видовое разнообразие губок значительно больше, чем в прилегающих районах, не охватываемых тепловодным течением. Особенно зависимы от температуры воды роговые губки, поскольку образование рогового вещества у этих животных напрямую зависит от температуры окружающей среды. По этой причине настоящие роговые губки не распространены на крайнем юге или севере за широтным поясом 45 град.ю.ш. - 45 град. с.ш.

Очень важный фактор, определяющий существование губок в водоеме - соленость воды. Морские губки приспособлены для проживания в соленой воде, при ее опреснении они вымирают. Для сравнения - в соленом Баренцевом море обитает около 150 видов губок, а в соседнем Белом море - лишь 50, поскольку его воды сильнее опреснены.
Черное море еще менее заселено губками - здесь встречается около 30 видов. Каспий и Балтика этими животными почти не заселены.
Пресноводные губки, наоборот, не выносят соленой воды, и очень редко встречаются в устьях рек, куда прилив загоняет морскую воду.

Некоторые виды мелководных и прибрежных губок хорошо приспособлены к непродолжительному высушиванию на воздухе, когда во время отлива море отступает, обнажая субстрат, на котором они обосновались. При этом губки закрывают устья и поры, сохраняя в теле и внутренней полости влагу. Если же губка из-за долгого пребывания на воздухе погибает, она рассыпается на мелкие редукционные кусочки, которые, попав воду, дают жизнь новому поколению губок.

Уникальна способность пресноводных губок переносить полное высыхание при неблагоприятных условиях. Их геммулы могут сохраняться в течение нескольких лет, сохраняя способность "оживать" и давать жизнь новому поколению при попадании в воду.
Так, при одном из сильнейших извержений вулкана Кракатау осевший в водоемы пепел погубил всю пресноводную фауну, в том числе и губок. Однако, через некоторое время губки вновь появились в водоемах и успешно восстановили прежнюю численность. Популяции выжили благодаря тому, что геммулы этих животных не погибли. Удивительная жизнестойкость геммул позволяет губкам расселяться между водоемами, прикрепившись к ногам птиц или путешествовать при помощи ветра.

Кроме солености для губок большое значение имеет движение воды - в результате приливных и ветровых перемещений, а также течений. Вода для этих животных - источник пищи, кислорода и среда выделения отходов жизнедеятельности. Поэтому наиболее благоприятны для развития губок места, где присутствует водоток. Тем не менее, сильные течения и водные потоки, образующиеся во время ураганов и штормов, губки переносят плохо. Обитающие в местах с интенсивным током воды губки имеют прочное крепление к субстрату, а также гибкое и эластичное тело, что позволяет им противостоять неблагоприятным внешним воздействиям. И лишь мощный удар стихии способен оторвать тело животного от субстрата, сломать его и выбросить на гибельный берег.

Для нормального роста и развития губкам необходим твердый и неподвижный субстрат, поэтому чаще всего они заселяют участки дна с каменистыми и скалистыми грунтами. Так, многочисленные колонии губок присутствуют в Баренцевом море (Кольский п-ов, Норвегия), у берегов Исландии, Северной Америки, в Средиземном, Красном и Карибском морях, в районе Малайского архипелага, где на дне много камней, гальки и подобных образований. Прибрежные участки дна вокруг антарктического материка на глубине 100 - 500 м практически повсеместно окружены широким поясом массовых поселений губок. Это вполне понятно, поскольку многочисленные айсберги и ледники постоянно выносят в океан большое количество камней и валунов, оседающих на дне, что создает благоприятные условия для развития здесь фауны губок.
Илистые и песчаные участки донного грунта заселяются губками не так интенсивно.

Глубинный диапазон заселения губками водоемов тоже неоднороден. Эти животные могут встречаться на различной глубине, начиная от приливо-отливной зоны вплоть до больших глубин океана. Тем не менее, значительная часть губок относится к сравнительно мелководным существам, обитающим главным образом на глубине до 400 - 500 м. С увеличением глубины количество видов губок уменьшается, а на глубине свыше 1000 - 1500 м они встречаются довольно редко.
Различные виды и типы губок неравномерно заселяют глубинный диапазон Мирового океана. Известковые губки в своем распространении приурочены к мелководью; стеклянные губки, наоборот, можно считать глубоководными организмами. Обыкновенные губки - четырехлучевые и кремнероговые - имеют более широкий диапазон вертикального распространения, встречаясь как на мелководье, так и на значительных глубинах.
Исследования морского дна в районах глубоководных впадин показало, что эти животные проникают даже на глубину свыше 6000 м. Такие "экстремалы" сумели приспособиться и к полному отсутствию света, и к низким температурам, и к колоссальному давлению, и к илистым грунтам, которыми чаще всего устлано ложе впадин. Для того, чтобы постоянно растущий слой ила не поглотил этих животных, они имеют вытянутое тело или длинную ножку, посредством которой крепятся к субстрату. Характерными представителями глубоководных губок являются различные морские ершики (Asbestopluma, Cladorhiza, Chondrocladia и др.) из числа кремнероговых губок, а также стеклянные губки - гиалонемы (Hyalonema).

Впрочем, не только глубоководные губки приспособились к защите от заиливания. Многие губки, живущие на небольшой глубине, также имеют ряд приспособлений, помогающих им удерживаться на поверхности мягкого грунта. Это достигается вытягиванием тела в высоту и наличием на нем длинных выростов - папилл, на концах которых размещены поры и устья - органы, при помощи которых губка обменивается с внешней средой питанием, кислородом и выделениями. Иногда вокруг тела губки имеется венчик из длинных игл, выполняющих функции дополнительной опоры. Некоторые губки, для предохранения от заиливания имеют плоское тело, которое играет роль своеобразной "лыжи" и не дают животному "утонуть" в мягком грунте.

Типы строения морских и пресноводных губок.

Несмотря на многообразие форм тела и замысловатости внешнего облика, все известные губки по внешней форме подразделяют на три основных типа, получивших следующие названия: аскон, сикон и лейкон.

Аскон - наиболее примитивная форма строения тела губки. Асконоидные имеют небольшое бокалообразное или мешковидное тело, основание которого закреплено на субстрате. В верхней части тела имеется устье - отверстие, иногда называемое оскулумом.
Тело таких губок образовано двумя слоями клеток - наружным и внутренним, между которыми расположено студневидное вещество - мезоглея, состоящая из разных по строению и назначению клеток. Наружный слой клеток ("кожа") составлен плоскими клетками - пинакоцитами, которые образуют кроющий эпителий, отделяющий мезоглею от внешней среды. Среди пинакоцитов встречаются более крупные клетки - пороциты, которые имеют внутренний канал, открывающийся наружу и обеспечивающий связь внутренности губки с наружной средой.

Внутренний слой тела выстлан воротничковыми клетками - хоаноцитами, имеющими вытянутую форму и жгутик, основанием закрепленный в плазматическом воротничке, имеющей вид воронки, открытой в сторону внутренней полости губки.
Мезоглея содержит неподвижные звездчатые клетки (колленциты), которые выполняют соединительно-опорные функции, скелетные клетки (склеробласты), а также археоциты - недифферинцированные клетки, способные превращаться во все прочие клетки (скелетные, покровные, половые и т. д.). Звездчатые клетки, по мнению некоторых ученых, являются зачатками нервных элементов, способных передавать раздражения. Однако, это предположение пока не подтверждено результатами исследований. Губки очень слабо реагируют даже на самые сильные внешние раздражения, и передача раздражений от одного участка тела к другому практически незаметна. Это свидетельствует об отсутствии у губок нервной системы.
Связь между внешней средой и внутренней (атриальной) полостью губки осуществляется не только через верхнюю воронку-отверстие, но и через поры в покровных клетках тела.

Сикон является более совершенной конструкцией тела губок. При дальнейшем разрастании мезоглеи, участки атриальной полости покрываются впадинами в местах прохождения радиальных трубок. При этом хоаноциты сосредоточены только в этих впадинах и на внутренней поверхности жгутиковых трубок. Стенки тела губки становятся более толстыми, между внешним слоем и жгутиковыми трубками образуются приводящие каналы, соединяющие внутреннюю полость животного с внешней стороной тела.
Таким образом, у сиконоидных губок хоаноциты выстилают жгутиковые трубки, которые сообщаются с внешней средой, с одной стороны, посредством наружных пор или системы приводящих каналов, а с другой - через атриальную полость и устье. Однако, проводящие каналы в мезоглее сиконоидных имеют вид своеобразных трубок, не имеющих расширений - камер, присутствующих у губок более высокой ступени развития - лейконов.

Лейконоидный тип губок отличается от рассмотренных выше тем, что у них мезоглея разрастается еще больше, чем у сиконоидных, при этом хоаноциты сосредотачиваются в небольших жгутиковых камерах, появляющихся в жгутиковых трубках. Эти камеры не имеют непосредственной связи с атриальной полостью, а сообщаются с ней посредством системы отводящих каналов. Связь с внешней средой поддерживается через наружные поры и приводящие каналы.
Лейкон - самый сложный и прогрессивный тип строения организма губок, большинство этих животных во взрослом состоянии имеют лейконоидное строение тела.

Симбиоз - близкое сосуществование организмов, принадлежащих разным типам и систематическим единицам, при котором отношения между ними могут складываться либо позитивно, либо негативно. При некоторых видах симбиоза лишь один из симбиотиков имеет выгоду или вред, второй не получает каких-нибудь видимых преимуществ или негатива.

Симбиотические отношения между организмами подразделяют на комменсализм (взаимовыгодные отношения), мутуализм (отношения, приносящие пользу лишь одному симбиотику) и паразитизм (один из симбиотиков получает выгоду, другой - вред).

Известно много форм симбиоза губок с мелкими водными животными - ракообразными, многощетинковыми червями, змеехвостками и даже рыбами, которые нередко используют тело губок для хранения кладки икры. Иногда крупные губки используются симбиотиками, как убежище от врагов.

Наиболее выраженным примером симбиоза губок с другими животными является сосуществование раков-отшельников с пробковой губкой (Suberites domuncula). Как известно, раки-отшельники любят сооружать себе "домики" из брошенных раковин моллюсков. Нередко отшельник занимает раковину, которую в качестве субстрата успела облюбовать губка, и с этого момента начинается их совместное сосуществование - симбиоз в форме комменсализма. Губка превосходно себя чувствует в качестве "наездника" - во время перемещения она получает водоток, который благотворно влияет на ее развитие и рост. Рак-отшельник тоже рад такому сосуществованию - губка, постепенно обрастая вокруг раковины, становится надежным и удобным жилищем-убежищем, поскольку она растет, соблюдая формы тела своего симбиотика. Известна способность губок отпугивать многих рыб, в том числе и хищников, благодаря неприятному для них запаху или особым отпугивающим веществам. Поэтому жилище отшельника служит для него и удобным щитом от врагов.
Способность губок отпугивать хищников используют многие раки и крабы - они носят на теле куски губок, чтобы отпугивать неприятелей. Мелкие рачки и другие животные находят в порах губок надежное убежище, а нередко и пищу, поедая отмершие участки тела губки. В крупной губке может проживать до нескольких сотен таких "сожителей"-симбиотиков, которые чаще всего являются для нее паразитами или, в лучшем случае, мутуалистами.

Любопытная форма симбиоза существует между рачками спонгикола (Spongicola venusta) и стеклянной губкой "Корзинка Венеры" (Euplectella oweni). Еще в "младенческом" возрасте, будучи личинками, пара рачков (самец и самка) забираются в полость губки и живут там, мутуалируя. Рачки растут, и достигают размера, когда входное устье губки становится для них непроходимым, заключая их навечно внутри полости-камеры. Так эта чета рачков и проживает всю оставшуюся жизнь внутри "корзинки Венеры" до самой смерти.
Этот необычный вид симбиоза лег в основу интересного обычая, существующего в Японии - там молодоженам принято дарить во время свадьбы губок, с находящейся внутри парой рачков, как символ вечной любви и верности между супругами.

Значительно реже губок используют для поселения сидячие животные. К таковым можно отнести усоногих рачков (Cirripedia) и морских желудей - балянусов (Balanus). Балянусы чаще всего поселяются на комкообразных губках, которые постепенно образуют вокруг них полости, а затем полностью заключают в свои "объятия". Но до того, как морской желудь окажется в заточении, он успевает дать несколько потомств.
Поскольку балянусы не пытаются покинуть тело губки даже под угрозой "пожизненного заключения", можно предположить, что они имеют существенные выгоды от такого симбиоза - защиту от врагов и усиленную циркуляцию воды, создаваемую порами губки. Отношения эти, скорее, паразитические - когда губка плотно заселена балямусами (их иногда поселяется несколько десятков), она становится не способной к размножению и даже погибает.

Некоторые животные используют в качестве защиты отдельные иглы губок, которые после их гибели в массе откладываются на дне водоема. Эти животные строят свои домики частично или полностью из игл губок (фораминиферы, черви и пр.). Интересна голотурия псевдостихопус (Pseudostichopus trachus), у которой наружный скелет целиком образован из длинных игл губок, покрывающих тело голотурии густым ворсистым войлоком, что служит ей хорошей защитой от врагов.

Интересен симбиоз роговой губки криптоспонгии (Cryptospongia enigmatiса) и многощетинкового червя (Potamilla symbiotica). Эта губка обитает на значительной глубине, где, как известно, грунт чаще всего илистый из-за постоянного осадка неорганических частиц и органики из толщи воды. Криптоспонгия имеет очень мягкое лепешковидное тело и не смогла бы существовать на илистом грунте, если бы не прикреплялась к трубке червя, которая высоко торчит над дном, что спасает губку от заиления. Вместо трубки червя эта губка иногда использует веточки гидроидных полипов.

Нередко губки заселяют поверхность тела других губок. Большей частью такие поселения носят случайный характер - плавающая личинка губки за неимением подходящего твердого субстрата оседает на поверхность другой губки. Это может привести к образованию сложных сообществ губок.
Однажды у берегов Японии был поднят со дна моря крупный экземпляр стеклянной губки (Chonelasma calyx), на котором росло 13 других стеклянных губок, 4 известковых, несколько корковых и подушковидных четырехлучевых и кремнероговых губок; здесь же было обнаружено свыше 70 мелких плеченогих, двустворчатых и брюхоногих моллюсков, некоторое количество офиур и мшанок.

Часто губки, особенно пресноводные, находятся в симбиотических отношениях с водорослями - крупными или микроскопическими. Одноклеточные зоохлореллы часто встречаются в протоплазме губок (именно они часто придают губкам зеленую окраску).
Зоохлореллы попадают в тело губок с током воды и пищевыми частицами. Но клетки губки не переваривают эти водоросли, а используют их для обогащения воды кислородом, который зоохлореллы, как и все водоросли, выделяют на свету.
Впрочем, микроводоросли тоже получают пользу от такого сосуществования - необходимые для жизнедеятельности углекислоту, питательные соли и своеобразную защиту от врагов. Но в конечном итоге зоохлореллы постепенно перевариваются клетками губок и используются для питания, а в организм пористого животного поступают новые зеленые симбиотики.

Иногда губки сами селятся на живом субстрате, в том числе и на водорослях. Известно, что пресноводными губками часто обрастают стебли тростника, кувшинок, осоки; губки встречаются на моховых подушках, обнаженных корнях деревьев и т. п.
Некоторыми морскими губками обрастают корни крупных водорослей ламинарий, в результате такого симбиоза здесь создаются исключительно благоприятные условия для развития характерных сообществ донных животных (червей, моллюсков, мелких ракообразных, голотурий и др.).

Губки могут расти также на животных. Очень часто они используют в качестве субстрата раковины сравнительно крупных двустворчатых моллюсков. Замечено, что иногда губки обрастают в виде невысоких подушек верхние створки вполне определенных видов моллюсков, вступая с ними, очевидно, в какие-то симбиотические отношения.

Враги губок

Врагов у губок мало. Минеральный скелет этих животных, состоящий из множества острых игл, служит надежной защитой от хищников, поэтому желающих отведать плоть губки немного. Кроме того, некоторые виды губок выделяют неприятно пахнущие вещества, отпугивающие рыб и других животных. Несъедобность и малая привлекательность губок для хищников с успехом используют многие животные-симбиотики, особенно ракообразные.

Тем не менее, останки некоторых видов губок иногда находят в желудках рыб и тюленей. Особенно часто жертвами становятся пробковые губки, морской каравай, мясистая губка и некоторые другие виды. Однако, можно предположить, что вряд ли губки составляют сколь-нибудь существенную основу рациона этих животных, и их поедание чаще носит случайный характер.

По этой причине к наиболее серьезным врагам губок можно отнести различных паразитов, поселяющихся на теле или в порах и каналах. К таковым можно отнести личинки водных насекомых, ручейников, голожаберных моллюсков, водяных клещей и т. п. Эти животные способны поедать плоть губок, нанося им существенные раны, которые, впрочем, быстро зарастают благодаря уникальной способности губок к регенерации тканей.

Регенерация губок.

Губки по способности к регенерации тела превзошли все известные многоклеточные животные организмы. Проведенные опыты показали, что даже протертые через мелкоячеистую ткань кусочки губки, по сути, представляющие отдельные клетки тела животного, помещенные в воду, способны собираться в скопления и через некоторое время превращаться в полноценные особи губок. Интересно, что если таким образом поступить с губками разных видов, а затем смешать их частицы, то в воде эти частички соберутся в группы, которые объединяют представителей одного из видов, т. е. клетки разных животных не будут участвовать в строительстве единого организма, а займутся поиском "своих родственниц".

Проведенные опыты характеризуют процесс искусственно вызванного бесполого размножения губок, который нередко происходит путем скопления воспроизводящих клеточных масс. Можно сделать вывод, что процессы регенерации у губок тесно связаны с механизмом бесполого размножения. По этой причине, при повреждении тела губки возникает процесс регенерации, который постепенно переходит в процесс бесполого размножения.

Значение губок в природе и в жизни человека.

  В средние века губки стали применяться в медицинских целях - для изготовления тампонов, останавливающих кровотечение, а также для лечения некоторых заболеваний зоба. Многие заболевания щитовидной железы связаны с недостатком йода в организме человека. Йод в большом количестве содержится во многих морских животных и водорослях, в том числе и в губках, поэтому при лечении подобных заболеваний препарат из жженой губки применялся, как внутреннее лекарство. Конечно, о дефиците йода в организме больных зобом древние лекари не догадывались, но нашлись внимательные наблюдатели, которые заметили, что это лекарство хорошо помогает при подобных заболеваниях.

В настоящее время свойства туалетных губок нашли еще более широкое применение. В большинстве случаев используется такое свойство скелетов этих животных, как эластичность, мягкость, гигроскопичность, пористость и даже некоторые химические свойства веществ, из которых они сложены. Скелеты губок применяют для шлифовки ювелирных изделий, зеркал, оптики, для нанесения красок в полиграфическом производстве, для моечных процессов, а также в качестве великолепного фильтрата. В Италии губками пользуются для фильтрации масел и эссенций.
На применении скелетов туалетных губок основана особая технология воронения стали.

Известны уникальные лечебные свойства пресноводных губок - бодяг (Spon-gilla, Ephydatia и др.), которые широко распространены и в нашей стране. В прежние времена Россия даже поставляла препараты из бодяг в Европу. Бодяги встречаются в реках, озерах и прочих пресных водоемах на небольшой глубине. Они поселяются на камнях, стволах топляков и других твердых подводных предметах, образуя колонии корковой, комкообразной или кустовой формы. Скелет бодяг состоит из кремниевых игл, склеенных спонгином.
Высушенная и растертая в порошок бодяга (другие названия - бадяга, водяной мох, "девичьи румяна") применяется при ревматизме, суставных болях и ушибах. Настойка бодяги употребляется против невралгии, скрофулеза и некоторых других заболеваний.

Года три назад в СМИ появилась информация об использовании препаратов из морских губок для борьбы с запущенными формами рака груди. Сообщалось, что группа ученых под руководством британского профессора К. Твелвса провела испытание лекарственных средств, полученных из губок, на 750 пациентках, и получила положительные результаты. Новое лекарство получали женщины, болевшие раком груди последней стадии и которым уже не помогали другие методы и средства. Удалось существенно (на 23 %) увеличить срок жизни у этих пациенток, в сравнении с больными, не принимавшими лекарство из губок.
Действие препарата нацелено на предотвращение развития опухолевых клеток. Подобного эффекта удалось достичь группе доктора Дж. Фолкмана в 70-х годах прошлого века. Однако, Фолкман использовал для этих целей хрящевую ткань, в частности - акулий хрящ.
Судя по скудной информации, лекарства из губок для борьбы с раком еще далеки до совершенства, но направление для дальнейших исследований налицо. К сожалению, о дальнейшей работе над противораковыми препаратами ученых из Великобритании нигде не упоминается.

Еще один вид пресноводных губок - байкальская губка (Baikalospongia) применяется для чистки, шлифовки и полировки металла, поскольку имеет чрезвычайно жесткий скелет. Известно использование пресноводных губок в гончарном деле - порошок из бодяги, добавленный в глину, придает гончарным изделиям высокую прочность.

Скелет некоторых стеклянных губок очень красив и используется в декоративных целях, как украшения, сувениры и т. п. Очень красивый, ажурный скелет цилиндрической формы имеет "корзинка Венеры" (Euplectella), являющийся и в наши дни ценным украшением. В качестве сувениров и украшений используется и округлый скелет стеклянной губки гиалонемы (Hyalonema).

Губки - живые биофильтры.

Огромную пользу живой природе планеты, в том числе и человеку, оказывают губки, как биологические фильтраты воды.

Циркуляция воды сквозь тело губок жизненно необходима для этих животных - они извлекают из нее все необходимое для жизнедеятельности. Так, губка среднего размера (высотой менее 10 см) способна пропускать сквозь свои каналы и поры более 20 литров воды в сутки, а колония морской кремнероговой губки Callyspongia sororia, имеющая до 20 устьевых трубок, пропускает сквозь свое тело до полутора тонн воды в сутки! Подсчитано, что на каждый грамм своего веса средняя губка процеживает примерно 5 литров воды.
Опытным путем установлено, что особь пресноводной губки Spongilla lacustris, величиной с палец, за сутки очищает три литра воды, замутненные двумя кубическими сантиметрами молока.

Во время перекачки воды сквозь тело губки, все мелкие частицы и органика задерживаются в каналах и порах животного. При этом органические частицы используются для питания, а неорганические выбрасываются наружу и оседают на дне.

Поскольку губки широко распространены во многих водоемах нашей планеты, а некоторые особи и колонии достигают весьма внушительных размеров, роль губок в качестве очистителей воды от загнивающей органики, бактерий и бурно развивающихся планктонных организмов очень велика. Особенно важное для человека практическое значение губок, как биофильтров, имеют пресноводные виды этих животных, способных очищать большие объемы речных или озерных вод в районе крупных городов и населенных пунктов. Губки здесь образуют своеобразный фильтрующий барьер, эффективно и экологически безопасно очищая воду от загрязняющих веществ и опасных бактерий.