Коралловые сооружения

КОРАЛЛОВЫЕ РИФЫ – ГЛАВНЫЕ ЭКОЛОГИ ПЛАНЕТЫ

При первом взгляде на кораллы трудно понять, что же это за организмы и организмы ли вообще. В самом деле, в естественной среде кораллы напоминают деревья или кустарники, а вытащенные из воды становятся похожими на драгоценные камни, ведь недаром из них изготавливают украшения. На самом деле кораллы это животные, а точнее колонии мельчайших организмов — коралловых полипов. В мире насчитывается почти 5000 видов коралловых полипов, из которых около 3500 собственно носят название «кораллы». Некоторых представителей коралловых полипов, например, актиний, традиционно кораллами не называют, хотя они и состоят в тесном родстве с кораллами «настоящими».

Коралл красная акабария (Acabaria rubra).

Сами коралловые полипы устроены довольно однотипно и примитивно. Их тельца имеют вытянутую цилиндрическую форму, на одном конце которой расположен венчик щупалец. Таким образом коралловым полипам свойственна радиальная симметрия. В зависимости от количества щупалец различают два подкласса Коралловых полипов — Восьмилучевые и Шестилучевые кораллы. У представителей этих подклассов число щупалец всегда кратно (но не обязательно равно) 8 и 6.

Восьмилучевой коралл сизая антелия (Anthelia glauca) — один из распространенных обитателей аквариумов.

Между щупальцами скрыто ротовое отверстие, которое ведет в глотку и слепую кишечную полость. Эта полость разделена продольными тяжами (септами) на несколько камер. Стенки септ и глотки имеют реснички, которые непрерывно движутся и создают постоянный ток воды через тело полипа. Коралловые полипы извлекают кислород и питательные вещества из воды и туда же выделяют продукты обмена веществ. Таким образом у кораллов нет органов дыхания, выделения, чувств. Половые клетки созревают у них прямо в полости тела. Благодаря мышечным волокнам в стенках тела коралловые полипы могут двигаться, но движения эти ограничены. Полипы могут лишь немного изгибать свое тело и укорачивать его, а также высовывать или прятать щупальца.

Поверхность коралла образована тесно сомкнутыми коралловыми полипами.

Размеры полипов крохотные — от нескольких миллиметров до пары сантиметров, поэтому размеры кораллов принято измерять не размером отдельного полипа, а размером колонии в целом. В порядке исключения встречаются и одиночные мадрепоровые кораллы, их полипы могут иметь диаметр до 50 см. Отдельные полипы соединяются между собой при помощи общего основания — ценосарка, кроме того полости их тел соединяются отверстиями и общей соединительной тканью. В конечном итоге получается, что все члены колонии связаны в единый организм, совместно добывают пищу и перераспределяют питательные вещества между собой. У большинства кораллов члены колонии имеют одинаковое строение и размеры, но есть и такие, у которых наблюдается «разделение обязанностей». В этом случае одни полипы (аутозоиды) имеют крупные щупальца и улавливают пищевые частицы, а остальные (сифонозоиды) прогоняют своими ресничками воду через колонию и участвуют в размножении.

Этот кустистый коралл на самом деле целая колония коралловых полипов.

Все кораллы имеют скелет. У одних видов скелет внутренний органического происхождения, он образован белковым (роговым) веществом, сосредоточенным в соединительной ткани. У других видов скелет минеральный и наружный. В этом случае тела коралловых полипов выделяют карбонат кальция (известь), который обволакивает их. Кроме того в колониях существует так называемый гидроскелет. Гидроскелет — это вода, которая содержится в полостях тела всех членов колонии: реснички нагнетают воду в тело полипа под небольшим давлением, вот и получается, что вода создает внутренний напор и поддерживает форму колонии.

Коралловые полипы дендронефтия на фоне собственного ствола. Ствол поддерживается гидроскелетом, то есть жидкостью его напоняющей, дополнительную прочность ему придают известковые иглы, которые видны внутри полупрозрачного вещества.

Разнообразие размеров, форм и цвета кораллов не знает предела. Самые маленькие колонии могут иметь несколько сантиметров в длину, а самые крупные достигают высоты 5-6 м! Форма кораллов может быть от очень простой, напоминающей одиночный прутик или изогнутый крючок (бичевидная форма) до сложной, напоминающей дерево, веер или канделябр.

Спиральный церипатес (Cirrhipathes spiralis) — глубоководный коралл с уникальной формой. Его колония напоминает тоненькую веточку, на конце закручивающуюся в спираль.

Некоторые колонии растут не ввысь а вширь, напоминая грибы, воронки, распластанные ковры.

Причудливый ковер, образованный кораллом акропорой цереалис (Acropora cerealis).

Наконец, бывают и шарообразные кораллы, их форма может быть идеально круглой или неправильно-волнистой.

А этот «глобус» — поверхность коралла пластинчатой платигиры (Platygyra lamellina).

Чаще всего кораллы бывают коричневыми, белыми, красными, реже встречаются желтые, зеленые, черные, розовые. Самыми редкими у кораллов являются цвета сине-фиолетового спектра. А вот кораллы красная акабария бывают двух цветов — насыщенно-красного и ярко-желтого.

Коралловые полипы палитоа (Palythoa toxica) из тех немногих видов, у которых в окраске встречается синий и пурпурный цвет.

Подавляющее большинство кораллов теплолюбивы и встречаются только в тропических и субтропических водах, лишь несколько видов проникли далеко на север и обитают в полярных морях (например, герсемия). Кроме того все кораллы обитают исключительно в соленых водах и не выносят даже незначительного опреснения. Поэтому этих животных не встретишь на отмелях вблизи речных дельт и в морях с низкой соленостью, и наоборот, в сильносоленых, чистых и прозрачных водах кораллы процветают.

Беломорская герсемия (Gersemia fruticosa).

Большинство видов предпочитают жить на небольшой глубине с хорошей освещенностью (до 50 м). Связано это с тем, что кораллы часто живут в симбиозе с микроскопическими водорослями — зооксантеллами, которым для фотосинтеза нужен свет. Среди кораллов есть и такие, которые освоили приливную зону побережья. Хотя обычно высыхание смертельно для коралловых полипов, но некоторые колонии мадрепоровых кораллов научились сохранять воду во время отлива. Такие колонии имеют воронковидную форму, причем щупальца всех полипов направлены внутрь воронки, во время отлива в этой чаше остается вода и кораллы не прекращают своей деятельности. Интересно, что колонии этих же кораллов, обитающие чуть глубже, не имеют такой формы.

У гелиопорового двузвездочника (Diploastrea heliopora) отдельные полипы очень плотно прилегают друг к другу, формируя цельную поверхность.

Около 20% видов кораллов обитает на больших глубинах, один из самых глубоководных видов изогнутый батипатес, которого можно встретить на глубине свыше 8000 м! Колонии коралловых полипов обычно возникают на твердом субстрате, илистые грунты эти животные не любят. Кораллы могут заселять и искусственные опоры (остовы утонувших кораблей, подводные опоры), но только те, которые находятся в воде уже давно, так как свежая краска губительна для полипов.

У коралла-мозговика (пластинчатой платигиры) особи настолько тесно соединены друг с другом, что имеют даже общие ротовые отверстия.

Колониальные кораллы ведут сидячий образ жизни, немногие виды крупных одиночных полипов могут медленно ползать по дну (как это делают актинии). Несмотря на общую примитивность у кораллов наблюдаются сложные биологические ритмы. Чаще всего кораллы проявляют активность ночью, в это время они высовывают свои щупальца и вылавливают из воды пищевые частицы. С рассветом коралловые полипы сжимаются и находятся в покое до темноты. Вместе с тем отдельные виды могут быть активны днем или круглые сутки с определенными суточными ритмами.

Кораллы горгонарии имеют кустистую форму.

Растут коралловые колонии очень медленно. Скорость роста во многом зависит от освещенности, температуры воды, насыщенности кислородом, вида коралловых полипов и в среднем составляет 1-3 см в год, в лучшем случае 10 см. Кораллы с твердым известковым скелетом, разрастаясь на протяжении нескольких сотен и тысяч лет, формируют рифы и даже целые острова — коралловые атоллы.

А у этого вида горгонарии ветвление происходит в одной плоскости, поэтому ее колонии похожи на веер.

Коралловые полипы — хищники, питающиеся мелкими животными. Реснички, прогоняя воду через кишечную полость, отфильтровывают из воды взвешенные органические частицы, планктон и даже… мельчайших рыбешек. У некоторых видов щупальца редуцированы, а пищевые частицы прилипают к клейкой слизи, которую выделяют полипы. В то же время многие виды живут в теснейшем содружестве с зооксантеллами. Микроскопические водоросли находят в теле полипа гостеприимный дом и защиту от собственных врагов, усваивают углекислый газ (продукт дыхания полипа), жизненно необходимый им для фотосинтеза, а полипы в свою очередь усваивают органические вещества, которые синтезируют зооксантеллы, и кислород, выделяемый ими. Такое сотрудничество выходит за рамки обычной дружбы, потому что кораллы без зооксантелл постепенно погибают. В природе наблюдается естественная гибель зооксантел в кораллах в результате избыточной или недостаточной освещенности — так называемое обесцвечивание кораллов. После частичного обесцвечивания кораллы могут восстановится, а после полного — погибают через несколько месяцев.

Насыщенно-зеленый цвет обыкновенной галаксемии (Galaxea fascicularis) обусловлен присутствием в ее щупальцах микроскопических водорослей.

Кораллы могут размножаться половым и вегетативным способом. Вегетативное размножение сводится к фрагментации и отпочкововыванию от родительского полипа дочерней особи. У одиночных мадрепоровых кораллов на ножке-стебле формируется «тарелочка», которая отваливается и прикрепляется к грунту — это и есть новый организм. На оставшемся стебле тем временем продолжает расти следующая особь.

Пузырчатую плерогиру (Plerogyra sinuosa) называют иногда «виноградным кораллом» за утолщенные мягкие щупальца, похожие на ягоды.

Половое размножение приурочено к строго определенному времени года и даже… ночи. Большинство кораллов — гермафродиты, то есть имеют одновременно мужские и женские половые железы, лишь 30% видов раздельнополы. Сперма и яйцеклетки выметываются обычно в ночь полнолуния, так как в этот период наблюдаются самые высокие приливы, а значит, вероятность, что половые клетки будут разнесены течением, выше. У одних видов сперма и яйцеклетки выметываются в воду и оплодотворение происходит во внешней среде, у других оплодотворение происходит в полости самого полипа и наружу выходит уже сформированная личинка — планула. Планулы кораллов подвижны, они могут разноситься течениями на большие расстояния и обеспечивают заселение кораллами новых островов. Интересно, что у тех видов, которые живут в симбиозе с зооксантеллами, часть водорослей передается от родительской колонии личинкам, поэтому планулы отправляются путешествовать уже с багажом необходимых для жизни «друзей».

Все это многообразие подводного ландшафта образовано исключительно кораллами.

У кораллов сложные взаимоотношения друг с другом и другими организмами. Некоторые кораллы могут сожительствовать друг с другом, так, на горгонариях часто поселяются мягкие восьмилучевые кораллы, зоантарии и актинии.

Красная веерная горгонария (Leptogorgia ruberrima) опирается на колонию своего ближайшего родственника — желтой горгонарии (Leptogorgia viminalis).

В то же время разные виды кораллов конкурируют друг с другом и при соприкосновении краями колоний могут поражать соперников либо стрекательными клетками, либо специальными химическими веществами. У пораженного противника отмирает часть колонии, которая подверглась атаке. Кораллами питаются рыбы-попугаи, спинороги, морские звезды. Но кораллы одновременно являются домом для многих видов живых существ — от мельчайших беспозвоночных до акул, а коралловые атоллы дают приют птицам, сухопутным крабам, млекопитающим.

Косяк рыб кружит вокруг опоры, заселенной кораллами. На переднем плане мягкий коралл альционария.

Значение кораллов в природе трудно переоценить, эти животные являются ландшафтообразующими, благодаря их деятельности возникают целые экосистемы с уникальными условиями жизни, которые не могут быть воспроизведены просто на подводных склонах материков. Самым известным образованием является Большой Барьерный риф у берегов Австралии — грандиозное образование длиной 2500 км! С давних пор люди добывали красный, или благородный коралл, твердый скелет которого использовали для изготовления украшений и инкрустации. Вторым по значению после красного является черный коралл. Оба вида из-за хищнического промысла стали редкими и ныне их добыча во многих местах запрещена.

Красный, или благородный коралл (Corallium rubrum). Белый «пушок» — раскрывшиеся щупальца полипов.

Это исключительно морские, в основном теплолюбивые организмы. Встречаются как одиночные, так и колониальные формы (последние чаще). В цикле развития отсутствует форма медузы.

По сравнению с гидроидными полипами они устроены более сложно. Отдельный коралловый полип колонии внешне напоминает гидру, но располагается обычно в чашечке своего наружно­го скелета. Усложнение их организации состоит в наличии глотки, разделении кишечной полости на камеры с помощью вертикаль­ных перегородок, что увеличивает поверхность секреции и усво­ения пищи.

Наблюдается разделение мускульной и эпителиаль­ной частей эпителиально-мускульной клетки и образование дифференцированной мышечной ткани.

Нервная система диффузного типа, но с большей, чем у гидры, концентрацией нервных клеток у ротового отверстия.

Коралловые полипы размножаются как бесполым, так и половым способом. Половые железы развиваются в энтодерме перегородок кишечной полости.

Оплодотворённое яйцо начинает дробиться. Сначала оно делится надвое, затем каждая из образовавшихся клеточек в свою очередь также разделяется и так далее. В результате образуется большое количество мелких клеток, расположенных в один слой и имеющих вид маленького полого шарика. Вслед за этим часть клеток погружается внутрь, в результате чего получается двуслойный зародыш. Из его внутреннего слоя впоследствии формируется энтодерма, а из наружного – эктодерма будущего полипа. Эктодерма покрыта многочисленными мелкими ресничками, при помощи которых зародыш получает способность плавать; с этого момента он превращается в личинку, называемую планулой . Планула не способна питаться и размножаться. Она некоторое время плавает в толще воды, затем садится на дно и прикрепляется к нему передним концом. Вскоре после этого на заднем конце (теперь уже верхнем) конце планулы прорывается ротовое отверстие и образуется венчик щупалец. Так возникает первый полип. У колониальных форм этот полип вскоре выпочковывает на себе других полипов, те в свою очередь следующих и т.д. возникает колония. По достижении колонией определённой степени развития, составляющие её полипы начинают размножаться также и половым путём, образуя яйца. На этом цикл замыкается.

Среди одиночных мягких коралловых полипов широко извест­ны актинии, которых за разнообразную окраску называют мор­скими цветами.

Колониальные формы многочисленны и разнообразны (шаро-, древовидные и др.). Их скелет состоит из карбоната каль­ция. Известковые скелеты колониальных форм образуют рифы и океанические острова – атоллы. Органический скелет красного благородного коралла используется для изготовления ювелирных изделий.

Контрольные вопросы:

Какие особенности строения характерны кишечнополостным (на примере гидры)?

Как питается гидра?

Какие типы размножения имеет гидра?

Какие общие черты и различия имеют представители классов Сцифоидные и Коралловые полипы?

Как размножаются Сцифоидные?

Образ жизни

Большинство коралловых полипов населяет тёплые тропические моря, где температура воды не опускается ниже +20 °C, и на глубинах не более 20 метров, в условиях обильного планктона, которым они питаются. Обычно днём полипы сжимаются, а ночью вытягиваются и расправляют щупальца, с помощью которых ловят различных мелких животных. Крупные одиночные полипы способны ловить и сравнительно крупных животных: рыбу, креветок. Часть видов коралловых полипов живут за счёт симбиоза с автотрофными простейшими (одноклеточными водорослями), которые живут у них в мезоглее .

Строение

Коралловые полипы обладают мускульными клетками, образующими продольные и поперечные мышцы. Имеется нервная система, образующая густое сплетение на ротовом диске.

Кораллами обычно называют только скелет колонии, оставшийся после гибели множества мелких полипов. Многие коралловые полипы являются рифообразователями . Скелет может быть наружным, образованным эктодермой , или внутренним, формирующимся в мезоглее . Как правило, полипы занимают на коралле чашевидные углубления, заметные на его поверхности. Форма этих полипов столбчатая, в большинстве случаев с диском на вершине, от которого отходят венчики щупалец. Полипы неподвижно закреплены на общем для всей колонии скелете и связаны между собой покрывающей его живой мембраной, а иногда и пронизывающими известняк трубками.

Скелет секретируется наружным эпителием полипов, причём главным образом их основанием (подошвой), поэтому живые особи остаются на поверхности кораллового сооружения, а всё оно непрерывно растет. Число участвующих в его образовании полипов также постоянно увеличивается путём их бесполого размножения (

Тело кораллового полипа обычно имеет цилиндрическую форму и не подразделяется на туловище и ножку. У колониальных форм коралловых полипов основание погружено в общее тело колонии - ценосарк, а у одиночных форм превращается в прикрепительную подошву.
Щупальца этих организмов всегда полые, расположены в один или несколько тесно сближенных венчиков.

Различают две большие группы коралловых полипов - восьмилучевые (Octocorallia) и шестилучевые (Hexacorallia).
У первой группы всегда восемь щупалец и они снабжены по краям маленькими выростами - пиннулами, у второй группы число щупалец больше и, как правило, кратно шести.

Щупальца шестилучевых кораллов почти всегда гладкие, без пиннул. Верхняя часть полипа, между щупальцами, называется ротовым диском. В его середине расположено щелевидное ротовое отверстие. Внутреннее строение коралловых полипов гораздо сложнее, чем у гидроидных и сцифоидных полипов. Рот ведет в сжатую с боков глотку, выстланную эктодермой. Обычно вдоль одного из краев глотки проходит желобок, несущий клетки с очень длинными ресницами - сифоноглиф. Иногда сифоноглифов два, в таких случаях они располагаются на противоположных узких краях глоточной трубки. Реснички беспрерывно двигаются и гонят воду внутрь кишечной полости. Последняя разделена продольными перегородками (септами) на камеры.

В верхней части тела кораллового полипа (в области глотки) септы полные (прирастающие одним краем к стенке тела, другим - к глотке) или неполные (не достигающие глотки). В септах есть отверстия, посредством которых все камеры сообщаются между собой.
В нижней части кораллового полипа (ниже глотки) септы прирастают только к стенке тела. Вследствие этого центральная часть гастральной полости - желудок - остается неразделенной. Свободные края септ утолщены и называются мезентериальными нитями. Они играют важную роль в переваривании пищи, так как в них сосредоточено множество железистых клеток, выделяющих пищеварительные ферменты.

У кораллов с одним сифоноглифом две мезентериальные нити, расположенные на паре противостоящих септ, не утолщены и несут клетки с длинными сильными ресничками. Находясь в постоянном движении, реснички гонят воду из гастральной полости кораллового полипа наружу. Совместная работа двух мезентериальных нитей и сифоноглифа (или двух противолежащих сифоноглифов, как у актиний), обеспечивает постоянную смену воды в гастральной полости. В результате туда постоянно поступает свежая, богатая кислородом вода, а вместе с ней бактерии, планктонные организмы, частицы детрита, которыми питаются коралловые полипы. С обратным током воды выносятся наружу углекислый газ, продукты обмена и непереваренные остатки пищи.

Число септ и камер у коралловых полипов всегда совпадает с числом щупалец, полость которых представляет собой продолжение соответствующих камер гастральной полости. Таким образом, у восьмилучевых кораллов всегда имеется восемь септ и камер, у шестилучевых - шесть.
Септы закладываются постепенно и всегда парами.

Как и все кишечнополостные, кораллы радиально-симметричны. Однако во внутренней их организации есть и черты билатеральной симметрии (сжатые с боков глотка и сифоноглифы). через продольную ось глотки можно провести только одну плоскость симметрии, которая делит тело кораллового полипа на две зеркальные половины. Камеры, лежащие против узких краев глоточной трубки, отличаются от остальных расположением мускульных валиков. Эти камеры и образующие их септы называют направительными, по которым условно определяют "спинную" и "брюшную" стороны тела кораллового полипа.
Мышечные клетки коралловых полипов обособляются от экто- и энтодермы и переходят в мезоглею, формируя в стенках тела слой продольных и поперечных мышц. Кроме того, в мезоглее каждой септы на одной из сторон располагается тонкий слой поперечных, а на другой - мощный валик продольных мышц.

Мезоглея представлена у большей части шестилучевых кораллов тонкой опорной пластинкой. Зато у восьмилучевых кораллов она достигает значительного развития, особенно в стволе и ветвях колонии. Студенистое вещество мезоглеи укреплено коллагеновыми элементами и заполнено огромным количеством скелетных известковых иголочек - спикул, или склеритов.
Таким образом, мезоглея составляет прочную опору колонии кораллов. Одновременно она участвует в транспорте пищевых веществ, так как пронизана густой сетью энтодермальных каналов, связывающих отдельные кишечные полости коралловых полипов в одну полость. Эти же каналы играют важную роль в ритмической смене активного и пассивного состояния колонии коралловых полипов.

Значительного развития у многих коралловых полипов достигает скелет. У восьмилучевых кораллов - это внутренний, мезоглеальный скелет, состоящий из склеритов, которые развиваются в специальных клетках - склеробластах. Иногда склериты сливаются между собой или объединяются органическим рогоподобным веществом, образуя скелет колонии кораллов. Он может состоять и из чистого рогового вещества.

Среди шестилучевых кораллов есть бесскелетные формы (актинии и периантарии). Чаще, однако, скелет имеется, причем он может быть либо внутренним (в виде стержня из рогоподобного вещества), либо наружным (известковым), но всегда эктодермального происхождения.
Но ни известковый, ни органический скелет не в состоянии поддерживать постоянства формы тела коралловых полипов. Это обеспечивается иным способом. У всех полипов имеется своеобразный гидроскелет, который достигает наибольшего совершенства у коралловых полипов.

Благодаря постоянному току воды, создаваемому сифоноглифами, в гастральной полости возникает повышенное давление, без которого коралловый полип имел бы форму пустого двухслойного мешка. Полип расправляется под давлением жидкости, наполняющей гастральную полость. В таком состоянии он может находиться очень долго и почти без затрат энергии. Между тем у остальных животных такое напряженное состояние не может быть длительным, так как мышцы устают, животное должно изменить положение тела или переместиться в пространстве.
Но не надо думать, что единожды расправившись, коралловый полип будет сохранять свою форму бесконечно долго. Периодически она нарушается сокращением какой-либо группы мышц. Сжатие кольцевых мышц, например, удлиняет тело полипа и делает его тоньше, сокращение продольных мышц щупалец приводит к их изгибанию и т.д.
В случае опасности сокращаются все мышцы сразу, вода из гастральной полости выдавливается наружу и полип сжимается или втягивается внутрь колонии.

Колонии коралловых полипов, как правило, не бывают полиморфными, но у некоторых восьмилучевых кораллов наблюдается диморфизм - два типа строения полипов.
Для всех кораллов характерно только полипоидное состояние. Медуз они не образуют. Половые железы развиваются в энтодерме септ коралловых полипов.