Щитни - живые ископаемые времён Триасового периода

Щитни - относительно малоизученные животные, хотя распространены на всех континентах Земли, кроме Антарктиды. Их морфология не изменилась в основных чертах со времен триасового периода, когда появился первый вид современных щитней - триопс, или летний щитень (Triops cancriformis). Это было 220-230 миллионов лет назад, во времена, когда только-только появились динозавры, еще не существовало цветковых растений, а на Земле был единственный континент - Пангея.

Пангея - Триасовый период

Летний щитень, или триопс считается самым древним из существующих ныне видов животных.

Щитни вида Triops cancriformis – небольшие пресноводные ракообразные - считаются самыми древними существами, живущими сегодня на Земле. Представители этого вида почти не изменились с Триасового периода. В то время ещё только появились динозавры, и существовал единственный континент Пангея.

Сегодня эти животные обитают почти на каждом материке, кроме Антарктиды. Однако щитни вида Triops cancriformis наиболее распространены в Евразии.

Происхождение названия.

Русское название щитней происходит от щитка, который почти полностью покрывает их спину. Латинское же название семейства, к которым относятся щитни (Triopsidae), а также рода Triops, к которому относится летний щитень, означает "трёхглазые".

Это название они получили из-за органа, напоминающего третий глаз, функции которого, однако, до сих пор точно не установлены. Предполагается, что это рудиментарный науплиальный (личиночный) глаз, отличающий свет от темноты и помогающий щитням ориентироваться в пространстве. Существует также мнение, что это своеобразный химический (осмотический) рецептор.

Внешний вид.

Летний щитень обладает довольно большим щитком, покрывающим почти всё тело, коричневого цвета, с более тёмными крупными пятнами на щитке. В отличие от весеннего щитня (Lepidurus apus) пластинки на конце брюшка нет, а концы ножек (жгутики) далеко выступают за край спинного щита.

Рассматривая щитня с брюшной стороны, можно увидеть строение его сегментов и конечностей. Под головогрудным щитком располагаются 10 грудных сегментов, каждый из которых несет по паре ножек. Эти ножки устроены приблизительно одинаково и во многом похожи на ножки жаброногов. Они имеют с внутренней стороны 6 лопастей , служащих для подачи пищи ко рту, а с наружной стороны - одну большую плавательную лопасть и одну (а не две, как у жаброногов) дыхательную лопасть, превращенную в жабру. В целом, грудные листовидные ножки щитней осуществляют одновременно три функции - передвижение, дыхание и подачу пищи ко рту.

Первая и в меньшей степени вторая пара грудных ножек щитня отличаются тем, что четыре внутренние их лопасти удлинены, расчленены и превращены в жгутики, довольно далеко (в отличие от весеннего щитня) выступающие наружу за края головогрудного щита. Эти жгутики принимают на себя функцию чувствительных органов и даже внешне напоминают жгуты антенн других ракообразных. Такое видоизменение внутренних лопастей передних грудных ножек щитней, несомненно, связано с редукцией их антенн.

На одиннадцатом сегменте туловища щитней открывается парное половое отверстие, и этот сегмент считается последним грудным. У самок его конечности имеют весьма своеобразное строение: большая наружная лопасть, служащая на других ножках для плавания, на одиннадцатой паре ног превращена в круглую яйцевую капсулу, в которой откладываются и вынашиваются яйца. У самцов ножки одиннадцатой пары не отличаются от остальных. Однако самцов встречаются гораздо меньше, чем самок. Самцы меньше самок и обращают на себя внимание постоянными попытками спаривания.

В Европе в детских магазинах игрушек часто продают специальные наборы для разведения щитней в качестве научного проекта или аквариума для новичков.

Обычно в набор входят подходящая ёмкость, термометр, шланг, аэратор, корм и, собственно, «яйца» щитней (в чистом виде или смешанные с песком). Управляться с ними достаточно просто — песчаную смесь или цисты в чистом виде из такого набора помещают в дистиллированную или ключевую воду и они вылупляются очень быстро — нередко через сутки или быстрее.

Рост существенно изменяется от одного дня к следующему, пока они не достигнут своего максимального размера приблизительно в 5—8 см.

Помимо неприхотливости, привлекательным моментом является и короткий срок жизни этих ракообразных — дети могут пронаблюдать полный жизненный цикл щитней ещё до того, как они успеют им надоесть.

Во внешнем строении щитня наблюдается еще одно удивительное явление. На каждом сегменте, начиная с тринадцатого, имеется не одна, как у большинства ракообразных, а от 4 до 6 пар ног. Поэтому общее число пар ног щитня нередко достигает 70. Таким огромным количеством ног не обладает ни одно другое ракообразное. Размеры ножек постепенно уменьшаются по направлению спереди назад, а задние сегменты тела совсем лишены ножек.

Существенным отличием ножек щитней от ножек жаброногов следует считать присутствие у щитней на основной части передних конечностей направленных внутрь шипов. Это связано со способностью щитней захватывать шипами сравнительно крупные пищевые частицы и затем передавать их от ноги к ноге вперед, ко рту.

Внутреннее строение.

Почти все тело этих рачков покрывает широкий уплощенный щиток, свободным остатся только задний край брюшка.

Похожее по теме... Древние и современные крокодилыО происхождении и эволюции крокодилов, о древних и современных рептилиях, о современных крокодилах.

Количество ног у щитней может достигать 70 пар – больше, чем у любых других ракообразных. Грудь делится на сегменты (до 40). К первым одинадцати сегментам прикреплены по одной паре ножек, к последующим – по 2-6 пар. Брюшко щитней состоит из нескольких сегментов. На его конце имеются длинные нитевидные придатки.

Размеры.

Летний щитень - самый крупный из наших щитней - размер тела колеблется от 6 до 8 см (крупнейший найденный экземпляр был размером 11 см).

Движение.

Основная форма движения щитней - плавание, которое достигается волнообразным движением ножек. При плавании щитня все его многочисленные ножки последовательно сгибаются и разгибаются так, как будто по ним пробегает волна. Передние ножки функционируют как орган плавания, однако с помощью жгутов этих ног щитни могут лазать по поверхности растений или ползать по дну.

Важную роль в процессе плавания у щитней играет зрение. Освещение дна аквариума в темной комнате заставляет рачков немедленно переворачиваться брюшной стороной вверх - при таком положении расположенные на спинной стороне тела глаза воспринимают свет. Если покрыть эти глаза непрозрачным лаком и осветить аквариум снизу, то щитень будет лежать брюшной стороной вниз. По-видимому, он чувствует свет своим науплиальным "глазом-рецептором", обращенным вниз. Благодаря его наличию, щитни воспринимают свет одновременно с двух сторон - сверху они видят "обычными" глазами, снизу - "третьим глазом".

Иногда щитни плавают у поверхности воды брюшком вверх. Неизвестно, что заставляет их делать это. Гипотеза о нехватке кислорода не подтверждается наблюдениями - щитни ведут себя так же и в воде, достаточно насыщенной кислородом. Возможно, это рудиментарное поведение - личинки щитней (науплиусы, см. ниже) таким образом находят себе пропитание, в частности - бактерий, скапливающихся у поверхности воды. Такое поведение взрослых особей тем более странно, что, выставляя напоказ свое более яркое брюшко, щитни делаются лёгкой добычей хищников, в частности - птиц.

Дыхание.

Дышит щитень растворенным в воде кислородом. Кислород проникает в кровь через дыхательные лопасти на задних ножках, которые интенсивно двигаются и действуют как жабры, поглощая кислород из воды. Иногда можно видеть, как во время недолгих передышек щитня в процессе питания, передние его ножки останавливаются, а задние продолжают действовать, осуществляя процесс дыхания.

Питание.

Щитни всеядны, т.е. в пищу используют почти все, что меньше них по размеру - частицы грунта, мелких беспозвоночных и водоросли. Опускаясь на дно, они взмучивают грунт и при помощи внутренних лопастей передних ног гонят воду с частицами грунта по срединному желобку вперед ко рту. Щитни используют в пищу сравнительно крупные частицы, а мелкая взвесь обратным током воды направляется назад, поскольку фильтровать мелкие взвешенные в воде частицы, как это делают жаброноги, щитни, по-видимому, не могут.

В процессе эволюции щитни освоили непревзойденную систему выживания, благодаря чему практически в неизменном виде сохранились до наших дней.

Эти животные недосягаемы для естественных врагов, так как большинство из них обитает в эфемерных пресных водоемах, периодически пересыхающих. Цикл развития щитней чрезвычано короткий и составляет около двух недель.

После заполнения углубления в грунте дождевой водой на протяжении одних-трех суток из цист вылупляются личинки, которые быстро проходят несколько стадий линьки и превращаются в половозрелых особей, сразу же откладывая цисты нового поколения. В каждой из цист заключен развившийся эмбрион, покрытый оболочкой.

Это объясняет возможность столь быстрого появления личинок из цист при благоприятных условиях. Продолжительность жизни имаго разных видов колеблется от 50 до 90 суток. 

Наряду с этим щитни часто нападают на жаброногов, с которыми живут в одном водоёме, а также на хирономид и других мелких насекомых, не имеющих твердых хитиновых покровов. Бывает, что от нехватки корма щитни нападают даже на головастиков лягушек и на мальков рыб. Если пищи не хватает, то они могут поедать и друг друга. Наконец, они могут обгрызать нежные части растений.

Поиски пищи щитни осуществляют не с помощью зрения, а с помощью химического чувства, органами которого служат жгутовидные отростки первой пары грудных ног. Щитень легко находит в аквариуме и поедает куски тела земляного червя, но, если к такому куску добавлен хинин, рачок чувствует добавку жгутиками и отказывается от невкусной пищи.

Местообитания и образ жизни.

Летний щитень встречается реже весеннего и, в отличие от него, чаще попадается летом, чем весной. Этот вид нуждается в более высокой температуре воды, его температурный оптимум лежит в пределах 15-25°. При понижении температуры до 13° движения рачка замедляются, а при 7° он чувствует себя плохо. В тех местах, где он есть, летний щитень появляется весной позднее весеннего, но зато летом в дождевых лужах развивается иногда массами. Летом его можно найти в колеях грунтовых дорог и лужах, образующихся после обильных дождей.

Летние щитни могут жить также и в солёной воде. Активны щитни круглые сутки, однако для полноценной жизнедеятельности им необходим свет. Большую часть времени они проводят возле дна, роясь в грунте и отыскивая там свою пищу.

Продолжительность жизни щитней в лаборатории совпадает с данными от полевых наблюдений: летний щитень живет примерно 90 дней.

Распространение.

Щитни встречаются в лесной, лесостепной, степной и полупустынной зонах, где заселяют временные или постоянные водоёмы. В целом, этот вид обладает очень широким распространением - он обитает почти по всей Европе, в Африке, Азии, а также в Израиле и на Мальтийских островах. Однако возможно, что дальнейшие исследования этого щитня из разных местностей позволят разделить его на отдельные виды и подвиды.

Размножение и развитие.

Как и все ракообразные, щитни раздельнополы, но также как и у жаброногов, соотношение самцов и самок в популяции кардинально различается - преобладают самки, а в отдельных популяциях самцов очень мало или же нет вообще.

Самки щитней откладывают неоплодотворенные яйца, из которых выводятся только самки. Однако точно неизвестно, являются ли особи, несущие яйца, истинными самками, то есть, размножаются ли они партеногенезом, или речь идет о гермафродитах. Многочисленные наблюдения показывают, что при некоторых (точно пока не установленных) обстоятельствах в популяции появляются самцы, и щитни переходят на двуполое размножение.

Спаривание щитней из-за редкости самцов удавалось наблюдать в единичных случаях. При спаривании самец сверху прикрепляется к самке и резко сгибает свое тело так, что значительная его часть оказывается под телом самки. Своей одиннадцатой парой ног он удерживает одиннадцатую пару ног самки, и, вероятно, в этот момент происходит ее оплодотворение.

Как оплодотворенные, так и неоплодотворенные яйцеклетки щитни носят в специальных мешочках (яйцевых камерах), образованных наружными лопастями одиннадцатой пары ног. Там яйца развиваются до состояния эмбрионов и покрываются прочными оболочками, превращаясь в цисты. Из яйцевой камеры цисты выпадают на дно и там и остаются, или же щитни зарывают их в песок, склеивая их в комочки особым секретом.

В принципе, после этого популяция щитней может погибать: если водоём пересохнет, отложенные цисты останутся в грунте и вылупятся при возникновении благоприятной ситуации. Попав в грунт водоёма, цисты переносят полное высыхание, выносят повышение температуры до 80°, если они находятся в совершенно сухом состоянии, и до 42° во влажном.

Зимой они выносят промерзание и в целом сохраняют жизнеспособность в течение 7-9 лет! Без всякого вреда для себя они проходят даже через кишечник лягушки! Лягушка, поедая цисты щитней, распространяет их из одной лужи в другую.

В сухом состоянии цисты щитней легко переносятся ветром, причем, по-видимому, даже на очень далекие расстояния. Благодаря этому качеству щитни широко распространены по всему свету. Внезапное их появление весной в каком-нибудь мелком водоеме объясняется попаданием в него их покоящихся цист, а вовсе не выпадением взрослых рачков из дождевых туч, как часто думают местные жители.

Весной, с началом образования луж из талых вод, начинается развитие яиц и выход из них свободноплавающих личинок - науплиусов. У летнего щитня науплиус типичен - размер его около 0,5 мм, с тремя парами конечностей и без всяких следов сегментации. Науплиусы очень быстро развиваются, проходя несколько стадий, и примерно через 2-3 недели становятся полностью половозрелыми взрослыми особями. Для достижения половозрелости летний щитень линяет около 40 раз, причем эти линьки быстро следуют одна за другой и при летней температуре все развитие от науплиуса до взрослого рачка заканчивается очень быстро. По окончании этого периода у щитней появляются половые различия и они начинают размножаться, откладывая в грунт цисты следующего поколения.

Механизм весеннего «пробуждения» цист до конца не выяснен. Для того, чтобы циста перешла в активное состояние, требуются мягкая вода, определённая температура, свет и отсутствие химических веществ, свойственных выделениям живых организмов.

Очевидно, что эти условия выполняются тогда, когда момент для вылупления личинок оптимален, условия соответствуют свежезаполненному талой или дождевой водой водоёму и подходящему времени года. При наступлении благоприятных условий «активируется» около половины цист. Остальные остаются в «законсервированном» состоянии на тот случай, если водоём пересохнет слишком быстро и вылупившаяся популяция не успеет продолжить род.

Хозяйственное значение и охранный статус.

Способность щитней питаться живыми животными и растениями приводит к немногочисленным (ага!) случаям нанесения ими вреда хозяйству человека. Так, на рыбоводных заводах на Дону после заливания предназначенных для выращивания мальков осетровых рыб бассейнов в них появлялись массы щитней, которые набрасывались на рыбок и поедали их.

Есть также указания на то, что щитни размножались на залитых водой рисовых чеках и объедали молодые побеги риса.

Другие виды.

В Америке были найдены несколько видов рода Triops, включая Triops longicaudatus и Triops newberryi. В Австралии установлены несколько подвидов, объединённых названием Triops australiensis. Другие распространённые виды - Triops numidicus из Африки и Triops granarius, который обитает в Южной Африке, Китае, Японии, Италии и России.