Дождевой червь движется без ног благодаря согласованной работе двух слоёв мышц, жидкости внутри тела и маленьких щетинок на его поверхности. Одни участки тела закрепляются в грунте, другие вытягиваются вперёд, затем передняя часть удерживается на новом месте и подтягивается задняя. Внутренняя жидкость служит опорой, которая позволяет мышцам изменять форму тела, не превращая его в бесформенный мягкий мешок.
Опора бывает не только костной
У человека мышцы тянут кости, соединённые суставами. У дождевого червя жёстких костей нет, но это не означает отсутствия опорной системы. Внутри его тела находится заполненная жидкостью полость. Жидкость плохо сжимается, а окружающие ткани ограничивают её перемещение. Получается гидростатический скелет: форму поддерживает давление внутри упругой оболочки.
Представить принцип помогает небольшой плотно заполненный водой мягкий мешочек. Если сдавить его с боков, вода почти не уменьшится в объёме, зато мешочек вытянется в другом направлении. Червь управляет похожим изменением формы с помощью мышц. Это только модель: живое тело сложнее мешочка, в нём есть внутренние органы, перегородки и нервная система.
Такой способ опоры показывает, почему история животных не сводится к появлению костей. Жёсткие скелеты и панцири дали многим группам новые возможности, но мягкое гибкое тело сохранило преимущества там, где нужно протискиваться между частицами грунта и менять свой поперечник.
Два слоя мышц меняют пропорции
Кольцевые мышцы охватывают тело поперёк. Когда они сокращаются, соответствующий участок становится уже. Поскольку его содержимое нельзя просто сжать до меньшего объёма, участок одновременно удлиняется. Передний конец может выдвинуться вперёд и проникнуть в узкую щель между комочками земли.
Продольные мышцы расположены вдоль тела. Их сокращение делает участок короче и толще. Теперь он способен подтянуть расположенную позади часть или плотнее прижаться к стенкам хода. Эти два направления работы дополняют друг друга: мышцы активно сокращаются, а обратное изменение формы обеспечивается взаимодействием тканей и давления жидкости.
Поэтому червь не растёт и не уменьшается каждый раз, когда ползёт. Меняются пропорции отдельных участков, а не количество вещества в них. Если внимательно смотреть на спокойно движущееся животное, можно заметить, как вытянутая тонкая часть через некоторое время становится более короткой и широкой.
Зачем тело разделено на кольца
Видимые кольца соответствуют сегментам тела. Внутренняя организация тоже сегментирована: перегородки разделяют полость на последовательно расположенные отделы. Благодаря этому изменение давления и формы может быть достаточно локальным. Вытягивание передней части не требует одновременного превращения всего животного в одинаково тонкую нить.
Сегменты не являются независимыми маленькими червями. Через тело проходят общие системы, а движения согласуются нервными сигналами. Сегментация позволяет организовать последовательность сокращений: соседние участки оказываются в разных фазах и вместе создают непрерывное продвижение. По поверхности тела как будто проходит волна утолщений и удлинений.
Такое движение называют перистальтическим. Само слово обозначает последовательную волну сокращений, а не обязательное ползание по земле. Похожие по общему принципу волны встречаются и в трубчатых органах других животных. Но способ получения опоры и конкретное устройство мышц в разных случаях различаются.
Почему нужны почти незаметные щетинки
Одного изменения длины недостаточно. Если мягкое тело просто то вытягивать, то сокращать на совершенно скользкой поверхности, оно может возвращаться почти в прежнее положение. Для продвижения нужна временная опора: одна часть должна удерживаться, пока другая перемещается.
У большинства сегментов дождевого червя есть маленькие щетинки. Они выступают из поверхности и помогают цепляться за неровности. Животное меняет их положение, сочетая сцепление с работой мышц. Щетинки не шагают, как ноги насекомого: они скорее служат множеством небольших точек закрепления.
Во время движения вперёд задние участки удерживаются, пока передние вытягиваются. Затем опора переносится вперёд, а сокращение продольных мышц подтягивает оставшуюся часть. В настоящем движении эти фазы перекрываются и распространяются вдоль тела, поэтому червь обычно не делает отдельные резкие «шаги» всем туловищем.
Как он проходит сквозь землю
В рыхлой почве червь использует существующие промежутки и расширяет подходящие ходы. Узкий вытянутый передний участок входит в пространство, после чего утолщение тела помогает раздвинуть окружающие частицы. Стенки норы при этом дают удобную опору по окружности, а не только снизу.
Работа зависит от состояния грунта. Очень плотная сухая земля сопротивляется иначе, чем влажная рыхлая почва. Червь не может без ограничений пробивать любую преграду. Для продвижения важны доступные пустоты, размеры животного, влажность и механические свойства окружающего материала. Некоторые виды также заглатывают почву при прокладывании ходов и питании.
Слизь облегчает контакт поверхности тела с грунтом и помогает сохранять влажность кожи. Однако она не отменяет необходимости сцепления. Червю одновременно нужны возможность скользить движущимися участками и возможность удерживать неподвижные. Это сочетание кажется противоречивым только тогда, когда всё тело представляют как одну одинаково скользкую поверхность.
Почему другие мягкие животные движутся иначе
Гибкое тело не задаёт единственный способ перемещения. У червя основное действие происходит в контакте с грунтом. Медуза движется толчками, изменяя форму купола и взаимодействуя с окружающей водой. В обоих случаях мышцы обходятся без человеческих костей, но опора и направление передаваемого усилия различаются.
Не стоит также переносить устройство дождевого червя на всех животных, которых в быту называют червями. Круглые черви, плоские черви и личинки насекомых принадлежат к разным группам. У них могут быть другие мышцы, оболочки и способы движения. Даже отсутствие заметных ног ещё не говорит, какая именно механика работает внутри.
Наблюдать дождевого червя лучше прямо на влажной почве, не растягивая его и не перенося на сухую горячую поверхность. Тогда можно увидеть главное: тело движется не просто за счёт извивания. Червь последовательно меняет форму, переносит точки опоры и использует давление внутренней жидкости как полноценную часть своего двигательного аппарата.
