Зоологические экскурсии по Байкалу Изба-читальня

Тип Губки (Porifera, или Spongia)

Е.В.Вейнберг

Губки относятся к типу беспозвоночных, образуя слепую ветвь в основании филогенетического древа многоклеточных. Это исключительно своеобразные животные. Их внешний вид и строение столь необычны, что долгое время не знали, куда отнести эти организмы - к растениям или животным. Лишь во второй половине XVIII века, когда подробнее познакомились с жизнедеятельностью губок, не осталось сомнений в их принадлежности к миру животных. Среди многоклеточных животных они, несомненно, являются наиболее примитивно организованными существами, о чем свидетельствуют простота строения их тела и значительная самостоятельность образующих его клеток. Это неподвижные животные, прикрепленные ко дну или различным подводным предметам. Среди губок встречаются одиночные и колониальные виды. В благоприятных условиях губки образуют иногда сплошные обрастания на подводных предметах. Большинство губок относится к морским животным. Из 5000 видов губок лишь около 150 видов обитают в пресных водоемах.

Пресноводные губки относятся к классу обыкновенных губок, отряду кремнероговых. В этом отряде три семейства: потамолипиды, представители которого обитают в некоторых африканских озерах, космополитное семейство спонгиллиды (или бадяги), обитающие во всех пресноводных водоемах мира, в том числе и в Байкале и эндемичное семейство любомирскииды, представители которого живут лишь в озере Байкал. Любомирскииды составляют одну из главных достопримечательностей озера Байкал, привлекая внимание исследователей своей непохожестью на другие пресноводные формы губок.

Внешний вид и места обитания губок. Внешний вид губки очень характерен. Кроме ветвистой формы байкальские губки могут быть корковыми, шарообразными, грибовидными (вид сварчевская папирация имеет форму маленьких беловатых изящных “шапочек”, диаметром 1-4 см). Размеры губок варьируют в широких пределах: от 1-2 см в диаметре у плоских форм и до 1 м высотой у древовидных. Все байкальские губки более прочные и жесткие, чем бадяги. Ткань губки очень плотная и упругая, разрывается с некоторым усилием. Для всех губок, как пресноводных, так и морских, характерен своеобразный резкий и неприятный запах.

Почти всем пресноводным губкам, выросшим на свету, свойственна ярко-зеленая окраска. Она зависит от симбиотических одноклеточных водорослей зоохлорелл, обитающих в их теле. У губок, выросших на глубине или в тени, зеленая окраска отсутствует. Такие губки могут быть грязно-белого, бурого, голубоватого или красноватого цвета. Иногда лишь часть колонии оказывается зеленой. Различные виды, растущие в прибрежной зоне Байкала, отличаются оттенками зеленого.

Губки поселяются на очень разнообразном субстрате. Бадяги в пресных водоемах пышно развиваются на деревянных сооружениях, дамбах, сваях мостов, облюбовывают затонувшие коряги и хворост. В Байкале они населяют, в основном, прибрежные мелководные заливы и соры, прикрепляясь с отрицательной стороны камней. Любомирскииды предпочитают воды открытого Байкала и колонизируют практически весь спектр глубин (от 1,5 до 900 м и, возможно, ниже). Наиболее массовые поселения встречаются на глубинах от 1,5 до 40 м, где колонии самой крупной ветвистой губки любомирскии байкальской образуют подводные леса.

Внутреннее строение губок. Рассматривая губку, разрезая ее, мы не находим в ней каких-нибудь заметных простым глазом органов, а видим только шероховатое на ощупь вещество, пронизанное пустотами и каналами. При изучении губки под микроскопом при слабых увеличениях в ней можно различить два элемента: скелет и паренхиму. Скелет состоит из кремниевых игл или спикул, склеенных между собой в пучки прозрачным веществом – спонгином. Пучки спикул образуют более или менее правильную сеть или пространственную решетку в теле губки. Форма спикул и архитектоника скелета, т.е. расположение спикульных пучков, имеют диагностическое значение и являются характерными для каждого вида. Спикулы с закругленными концами носят название стронгилей, спикулы с заостренными концами называются оксы. В отличие от бадяг, байкальские губки имеют очень прочный скелет, т.к. их спикулы спаяны большим количеством спонгина.

Архитектоника скелета	Стронгили байкальской губки

Скелет пронизывает мягкое слизистое вещество - паренхиму и служит ей опорой. Паренхима состоит из мезоглеи и рассеянных в ней клеточных элементов, для которых мезоглея играет ту же роль, что и плазма крови для кровяных телец. В состав губки входит несколько типов клеток. Снаружи губка покрыта дермальными клетками. Внутренние полости, так называемые жгутиковые камеры, выстланы хоаноцитами, имеющими постоянно движущийся длинный жгут. Силикобласты и спонгиобласты участвуют в работе по образованию кремниевых спикул. Амебоциты находятся в мезоглее и обладают потенциальной возможностью производить все остальные клеточные элементы, в том числе гонады. Нервные клетки у губок отсутствуют, соответственно, нет раздражимости.

Полости, которыми пронизано все тело губки, образуют важнейшую, так называемую ирригационную систему, которая делится на две части - приводящую и отводящую. Приводящая система начинается многочисленными порами на поверхности губки и разветвляется в приводящие каналы и полости. Каналы отводящей системы, постепенно сливаясь друг с другом в более крупные протоки, подходят также к поверхности губки и впадают в оскулярные отверстия или оскулюмы. Тонкие стенки всюду отделяют приводящую систему каналов от сходной с ней отводящей, и между ними нигде нет непосредственной связи. Такое сообщение происходит лишь в жгутиковых камерах. Движение жгутов в жгутиковых камерах представляет тот двигатель, который создает непрерывный ток воды через все тело губки. Жгуты совершают постоянные винтообразные движения. Таким образом, каждая из бесчисленного множества камер выполняет роль насоса. Их соединенные усилия заставляют воду входить в поры, проходить всю сложную систему каналов и выбрасываться через оскулярные отверстия.

Жизнедеятельность губок. Сидячий образ жизни губок делает их похожими на растения. Однако отдельные их клеточные элементы обладают поразительной подвижностью. Скорость передвижения некоторых клеток варьирует от 0,6 до 3,5 микрон в минуту (1 мк =1/1000 мм). Если кусочек живой губки протереть через мелкое сито и несколько капель такой выжимки разболтать в небольшом количестве воды, то под микроскопом можно рассмотреть массу живых клеток, которые движутся, выпуская псевдоподии. Особо подвижны силикобласты, принимающие участие в построении кремниевых спикул, которые образуются внутри материнской клетки. Вначале возникает осевая нить, к которой подходят силикобласты и отлагают на ее поверхности слои кремнезема до тех пор, пока спикула не достигнет необходимой толщины. Готовая спикула затем перемещается в мезоглею другими клетками, которые ставят ее на нужное место в скелетном пучке. Приклеить ее к пучку - задача спонгиобластов, выделяющих спонгин.

Губки питаются взвешенными в воде частицами. Вода, проходя через поры, попадает в жгутиковые камеры, где мелкие частицы захватываются хоаноцитами, а затем выбрасываются в мезоглею, где вторично поглощаются другими клетками - амебоцитами, которые их переваривают и разносят питательные вещества по всему телу. Губки лишены избирательности и захватывают как питательные, так и непитательные вещества. От несъедобных частиц губка постепенно освобождается, выводя их через оскулюмы. Таким образом, пищей для губок служат взвешенные в воде вещества, если величина частиц позволяет проходить им через поры. Но количество взвешенной твердой пищи недостаточно для питания губок, и дополнительным источником являются растворенные в воде органические вещества. Вместе с током воды в тело губки поступает кислород.

Любомирския байкальская

Сварчевския папирусная

Размножение губок. Все губки являются раздельнополыми. Одни особи продуцируют только яйца, другие сперматозоиды, хотя внешне мужские и женские особи ничем не различаются. Сперматозоиды проникают через поры вместе с водным током внутрь женских особей и оплодотворяют яйца. Образование личинки происходит внутри материнского тела. Когда личинка созреет, она покидает его и становится на некоторое время свободноплавающей. Вращаясь, личинка оживленно плавает в поисках подходящего субстрата. Прикрепление личинки происходит обыкновенно в течение первых 12 часов после выхода из материнского тела, но иногда может запаздывать и до двух суток. Осевшая личинка уплощается, превращаясь в маленькое беловатое пятнышко, в котором очень скоро уже можно узнать маленькую губочку. При развитии губки из яйца до свободноплавающей личинки наблюдается полное сходство с эмбриональным развитием других животных. Но метаморфоз личинки, начинающийся после ее прикрепления, представляет характерный для всех губок процесс, отличающий их от всех остальных многоклеточных животных. Зародышевые слои меняются местами, по этой причине губок называют животными "вывернутыми наизнанку".

У всех пресноводных губок, кроме байкальских, имеется также процесс бесполого размножения, результатом которого является образование геммул. Это покоящиеся стадии, предназначенные для сохранения вида в течение неблагоприятных сезонов (холодных или засушливых). Также геммулы спонгиллид выполняют функцию расселения по другим водоемам, куда они могут заноситься ветром, водяными птицами или другим путем. Геммулы сохраняют жизнеспособность в течение нескольких лет, способны переносить замораживание и высыхание.

Очень важным отличием байкальских эндемичных губок от космополитных спонгиллид является отсутствие у них способности к размножению с образованием геммул. Постоянство температурного режима глубоководного озера способствовало исчезновению этой стадии из их цикла развития. Интересно, что и некоторые космополитные спонгиллиды, живущие в Байкале, также утратили способность к геммулообразованию.

Биологическое значение губок. Являясь активными биофильтраторами и благодаря массовому распространению в Байкале, губки составляют важное звено в экосистеме озера и играют существенную роль в его гидробиологическом режиме. Роль губок определяется их участием в трофических цепях, поскольку они являются важнейшими потребителями зоо- и фитопланктона, развивающегося в толще прибрежных вод, а также кремния, необходимого для постройки скелета.

Систематика губок. Эндемичное семейство любомирскииды представлено в Байкале 14 видами, относящимися к четырем родам. Род любомирския, куда входит наиболее известная ветвистая губка любомирския байкальская, характеризуется хорошо дифференцированными продольными и поперечными пучками скелетных игл или спикул, заостренными с обоих концов и покрытых шипиками. Кроме ветвистой формы сюда входят еще 3 вида корковых губок. Виды рода байкалоспонгия не ветвятся, а образуют массивные корки, желваки, твердые, жесткие наросты или имеют глобульную, грибовидную форму. Скелетная решетка менее упорядоченная; среди спикул преобладают стронгили. Род сварчевския включает в себя один вид - сварчевския папирусная. Это губки в виде маленьких беловатых “шапочек”, часто с одним оскулярным отверстием на вершине. Недавно открытый новый род резинковия включает два вида.