Изобретательность природы безгранична. Внешний облик каждой группы родственных видов живых существ — чаще всего вариация на какую-либо одну тему. Морских ежей можно назвать «вариацией на тему шара с иглами».
Возможно, именно из-за трудностей варьирования столь простой формы видов ежей сравнительно немного — всего около 850. Но если видовое разнообразие этих животных и не очень велико, зато численность их на многих участках дна поистине огромна.
В тех морях, где они обитают (морским ежам, как и другим иглокожим, необходима высокая соленость воды), это всегда одна из наиболее обычных групп донных животных. Можно было бы даже сказать, что их почти перестаешь замечать, если бы они не относились к таким существам, которые довольно энергично напоминают о своем присутствии. Живут морские ежи как у самого уреза воды, так и на больших глубинах. Недавно научно-исследовательским судном «Витязь» в желобе Банда с глубины 7340 м был поднят их новый вид, названный Пурталезия хептнери,— наиболее глубоководный из известных науке видов.
2. Пурталезия указана стрелкой.
Морских ежей делят на две основные группы — правильных и неправильных (заметим, кстати, что эти же термины использовал небезызвестный Винни-пух для классификации пчел, когда пытался полакомиться медом с помощью воздушного шарика). Форма тела правильных ежей наиболее близка к шару, у неправильных она может довольно значительно отклоняться от нее. Морские ежи достигают очень крупных размеров — до 16 сантиметров в диаметре тела, а учитывая длину игл — до 50 сантиметров и больше.
3. Все тело ежей заключено в панцирь (или скорлупу) из известковых пластинок.
У подавляющего большинства видов пластинки скреплены неподвижно и тело имеет постоянную форму. Только у представителей одного отряда скорлупа состоит из отдельных, не скрепленных друг с другом пластин; тело таких ежей, шарообразное в естественной обстановке, сплющивается при извлечении животных на поверхность. Даже у самых «правильных» ежей скорлупа не вполне шарообразна, а имеет уплощенную нижнюю сторону и куполообразную вершину. Именно такая форма обеспечивает наибольшую прочность панцирю при надавливании сверху. У разных видов пластинки панциря значительно различаются по толщине. У ежей, обитающих на небольших глубинах, особенно в тропических морях, панцирь чрезвычайно прочен, тогда как глубоководные виды и закапывающиеся ежи имеют обычно очень тонкую скорлупу, легко повреждаемую даже пальцами при неосторожном обращении.
4. Если очистить панцирь ежа от игл, обнаруживается, что пластинки располагаются двадцатью меридиональными рядами.
Пластинки пяти двойных рядов пронизаны несколькими парами отверстий; эти пластинки называются амбулакральными. Через отверстия в них проходят каналы амбулакральных ножек. Если посадить морского ежа в аквариум, видно, что ножки его очень длинные, тонкие и подвижные, в вытянутом состоянии их длина может превышать поперечник панциря. Этим амбулакральные ножки ежей отличаются от ножек морских звезд и голотурий, обычно довольно коротких. Вообще может создаться впечатление, что общий план строения морских ежей и звезд имеет очень мало общего. Но если представить звезду, лучи которой загнуты на спинную сторону (кстати, при действии некоторых химических веществ морские звезды действительно могут принимать такую позу), то она по форме тела и расположению амбулакральных ножек будет очень похожа на ежа.
5.
6.
Ножек у ежей очень много, иногда больше тысячи. Они имеют на конце хорошо развитую присоску и играют большую роль при движении по вертикальным поверхностям. При движении по горизонтали многие ежи пользуются иглами, переставляя которые, они двигаются, как на ходулях. К пластинкам панциря прикрепляются иглы, количество, форма и размер которых чрезвычайно разнообразны. Иглы соединены с пластинками не неподвижно, а с помощью шарового шарнира. Мышцы, окружающие этот шарнир, позволяют ему менять направление иглы. Некоторые ежи способны на очень энергичные движения иглами. Между иглами на пластинках размещаются особые хватательные органы — педицеллярии,— представляющие собой сильно видоизмененные иглы. Они делятся на несколько типов и могут быть похожи на клешни, пинцеты и др. Педицеллярии играют чрезвычайно важную роль в жизни ежей. Они очищают тело от попавших на него инородных частиц, участвуют в питании, защищают ежа от врагов. Педицеллярии — очень совершенные устройства для захвата и удерживания. Еще издавна внимание ученых привлекал вопрос, каким образом ежи, несмотря на небольшие размеры и слабые приводные мышцы, способны удерживать очень крупных животных, например рыб. Недавно проведенные исследования «челюстных» педицеллярий одного из видов ежей с помощью сканирующего электронного микроскопа показали, что конструкция их шарнирного механизма и зубчатого сочленения створок обеспечивает очень точное их смыкание.
Конфигурация створок такова, что чем сильнее вырывается жертва, тем сильнее сжимаются створки. Таким образом, удерживание добычи осуществляется за счет ее собственных мышечных усилий! Створки педицеллярий имеют острые зубцы и снабжены ядовитыми железами. Педицеллярии при удалении их с тела ежа способны автономно функционировать в течение многих часов, поэтому удалось изучить их реакцию на присутствие злейших врагов морских ежей — морских звезд. Если прикоснуться к педицеллярии или добавить в воду экстракт из ножек морской звезды (но не любой, а относящейся к виду, с которым еж может столкнуться в реальной обстановке), створки приоткроются на 90 градусов. Чтобы они разошлись еще больше, нужно воздействовать на нервные окончания у наружного края створок; при полном раскрытии (створки располагаются в одной плоскости, под углом 180 градусов друг к другу) в их основании открывается чувствительный бугорок. Прикосновение к бугорку каким-нибудь предметом, например пинцетом, вызывает смыкание створок, но яд при этом не выпрыскивается. А вот если прикоснуться к бугорку ножкой морской звезды, то действие произойдет по «полной программе» — створки захлопнутся и в жертву впрыснется яд из железы. После этого педицеллярия отмирает и заменяется новой.
7. Наиболее примечательной особенностью внутреннего строения ежей является их жевательный аппарат, так называемый Аристотелев фонарь (название это очень древнее, его употреблял еще Плиний).
Аристотелев фонарь (он действительно похож на подвесной фонарь, применявшийся в старину) — геометрически правильное и чрезвычайно рационально сконструированное устройство, состоящее из двадцати пяти известковых «косточек» сложной конфигурации и соединяющих их мышц. Его основная часть — пять дугообразных двойных пирамидок, служащих как бы держателями для зубов.
8. Зубы имеют вид длинного стержня, в сечении обычно грибовидного, один конец зуба (плюмула) виден в верхней части фонаря, второй торчит из ротового отверстия.
С помощью сканирующего электронного микроскопа удалось установить, что зубы ежей имеют уникальное по своей сложности строение и представляют собой как бы пакет, набранный из огромного числа тонких, изогнутых особым образом пластинок. При питании ежа крайние пластинки стираются, а на их место выдвигаются новые. Таким образом, зубы ежей самозатачиваются и растут в течение всей жизни (подобное же явление мы встречаем на суше у мышей, белок и других грызунов, но способ достижения самозатачивания там совсем иной). Зубы морских ежей чрезвычайно прочны, ими они сокрушают известняк, скалы и даже стальные конструкции. Некоторые ежи используют зубы не только по прямому назначению, но и для передвижения — резко смыкая и размыкая их, они отталкиваются от дна. Как уже говорилось, ежи очень различаются по строению и образу жизни. В морях нашей страны на доступных спортсмену-подводнику глубинах живут представители только одного рода правильных ежей — Стронгилоцентротус.
9. Очень много ежей в Японском море.
10. Наиболее обычный вид здесь — Стронгилоцентротус нудус, или невооруженный морской еж.
Научное название «невооруженный» этого шара с многочисленными длинными и прочными иглами может вызвать недоумение, но назван он так потому, что лишен ядовитых глобиферных педицеллярий. Нудусов не спутаешь с другими видами ежей как из-за большой длины игл, так и из-за окраски — темнофиолетовой, почти черной. Живут они как у самого уреза воды, иногда даже обсыхая, так и на глубинах до 180 метров. Невооруженные ежи медленно двигаются по камням и песку, соскребая своими долотообразными зубами слой обрастаний. Эти ежи поедают и мелких животных, встречающихся на камнях, но основная их пища — водоросли. Пока водорослей много, ежи живут рассредоточенно. При нехватке пищи они могут собираться огромными скоплениями. Мне приходилось встречать на скалах у самой поверхности воды полосы нудусов шириной около метра, в которых животные, располагаясь в два-три слоя, доедали остатки водорослей ламинарий и костарий. Ежи едят не все водоросли без разбора: некоторые виды привлекают их очень сильно, на другие они почти не обращают внимания.
11. Другой наиболее обычный на Дальнем Востоке вид ежей — промежуточный еж.
Он достигает размера 8 сантиметров. Тело ежа покрыто многочисленными, но короткими и довольно тонкими иглами. Цвет значительно варьирует, но обычно — сероватый или зеленоватый. Если невооруженные ежи живут совершенно открыто, то промежуточные всегда покрыты камешками, кусочками водорослей, створками раковин, которые прочно удерживают амбулакральными ножками. Такое «украшение» широко распространено у разных видов ежей. О его значении ученые до сих пор спорят. Одно из предположений, что таким образом ежи защищают себя от излишнего света (органов зрения у этих животных нет, но они ощущают свет всей поверхностью тела). Это в какой-то степени подтверждается тем, что большинство видов, применяющих «украшения», сбрасывают их на ночь и вновь «одеваются» с рассветом. В то же время встречаются и виды, которые не сбрасывают маскировочное покрытие даже ночью.
12. Обычные обитатели самой прибрежной полосы — ежи эхинометры.
Это относительно небольшие ежики с короткими конусообразными и довольно тупыми иглами, светлыми на концах, Эхинометры живут везде, где есть твердый известковый или скальный грунт. Один из широко распространенных типов берега в тропических районах — полого уходящая в воду известковая плита. Начиная с уреза воды такая плита бывает сплошь источена овальными ямками, в каждой из которых сидит эхинометра.
13. Ежи могут использовать уже готовые углубления, а могут высверливать гнезда и на гладком грунте.
При этом вначале они выгрызают породу зубами, а по мере углублении норы все большую роль начинают играть иглы. Ежи постоянно поворачиваются вокруг своей оси и многочисленные иглы, работая как фреза, постепенно углубляют и расширяют норку. Ежи не покидают своих гнезд в течение всей жизни, питаясь тем, что принесет с собой вода. Основная функция норы — не защита ежа от врагов, как иногда полагают, а предохранение от действия прибоя и высыхания в отлив. Эхинометры, поселившись в тихих бухтах, нор не строят.
14. Мест, пригодных для поселения эхинометр, не так уж много, поэтому каждый еж энергично защищает свою нору.
При попытках захватить чужое жилище между ежами происходят настоящие сражения, в ходе которого соперники толкают друг друга и иногда пускают в ход зубы Продолжительность схватки — от нескольких минут до 5 часов. При этом хозяин норы имеет как бы моральное преимущество перед чужаком и при прочих равных условиях наверняка выигрывает схватку. Если хозяина удалить из норы и поместить туда другого ежа такого же размера, то хозяин обязательно вернет себе законное убежище. Эхинометры и многие другие виды сверлящих ежей живут в местах, где прибой не достигает максимальной силы. Там, где на открытый берег обрушиваются огромные океанские волны, им не выстоять. Но ежи живут и здесь, правда, совсем другие — крупные коричневые «грифельные ежи» — гетероцентротусы.
15.
Иглы этих ежей вообще трудно назвать иглами — это толстые стержни до 1—1,5 сантиметра в поперечнике круглого или треугольного сечения с закругленными концами. По размерам и форме иглы гетероцентротусов больше всего напоминают авторучку. Конечно, использовать такие иглы для защиты — дело безнадежное. Но гетероцентротусам это и не к чему — в тех местах, где они обитают, никакие хищники жить не могут.
16.
Зато иглы прекрасно выполняют ту функцию, для которой они и предназначены — расклинивать тело ежа в глубокой пещерке. Еж благодаря им сидит в норе настолько прочно, что вытащить его, не повредив, очень трудно. Как и эхинометры, гетероцентротусы — добровольные узники и живут в норе всю жизнь, расширяя и углубляя ее по мере своего роста.
Самые заметные тропические ежи — несомненно диадемы. Это очень красивые животные с бархатистым на вид панцирем иссиня-черного цвета, на котором переливаются и как бы светятся пять ярко-синих треугольных пятен, иногда отороченных белой каймой.
17.
Самое интересное у диадем — их иглы. Они чрезвычайно длинные (до 30 сантиметров и более) и тонкие и острые настолько, что так и хочется сказать: «как иголка», но это сравнение здесь не подходит — иглы диадем значительно тоньше и острей швейной иглы. Иглы диадем очень подвижны. Когда подплываешь к такому ежу, он еще на расстоянии начинает шевелить ими, направляя их в сторону источника беспокойства.
18.
Диадемы живут обычно группами, часто образуя настоящие ежиные «поселки», и когда проплываешь над ними, внизу шевелится целый лес черных, серых или полосатых игл и сверкают голубые пятна — очень красивое зрелище. Диадемы отправляются на кормежку в заросли водорослей и морских трав ночью, а целый день отсиживаются в углублениях и пещерках коралловых рифов, выставив наружу иглы. Казалось бы, с их мощным оружием бояться некого, но это не так. Несколько видов рыб из спинороговых приспособились охотиться на этих ежей. Схватив ежа за иглы, рыба вытаскивает его на ровное место, несколькими толчками переворачивает на спину, и затем пробивает нижнюю, незащищенную длинными иголками, часть панциря. Но у диадем есть и друзья, постоянно живущие вместе с ними. Разные ежиные сожители принимают среди игл разные позы. Креветки располагаются головой вверх, рыбки кривохвостки — головой вниз, рыбки сифамии — горизонтально. Немецкий ученый X. Фрике провел на рифах Красного моря подводные наблюдения, чтобы выяснить, какие стимулы привлекают рыб и креветок к ежам. Для этого ежиным спутникам под водой предлагали пластмассовые шары с воткнутыми в них штырями или спицами. Оказалось, что и креветки, и рыбы предпочитали черный цвет белому, толстые иглы — тонким, многочисленные — редким, стоящие вертикально и параллельно — беспорядочно разбросанным. Не все морские ежи вегетарианцы. Так, копьеносные ежи (названные так из-за немногочисленных, но мощных игл, напоминающих копья) питаются в основном губками, мягкими кораллами и другими прикрепленными животными.
19.
20.
Большинство правильных морских ежей, относящихся к «мирным» видам, поедают мертвых животных, а многие при случае ловят и подвижных животных, даже креветок и рыб. Жертва чаще всего схватывается педицелляриями, но иногда в ее захвате и удерживании принимают участие и иглы. Убитая ядом добыча передается, как по эстафете, от одной педицеллярии к другой, пока не достигнет ротового отверстия. После этого еж, придерживая околоротовыми иглами, отрывает от нее кусочки зубами. Сами ежи также служат пищей разнообразным животным, их поедают и рыбы, и птицы, и млекопитающие, но чаще всего они становятся жертвами своих родственников — морских звезд.
До сих пор речь шла преимущественно о правильных или шаровидных ежах. Неправильные ежи значительно отличаются от них как строением, так и образом жизни. Наиболее сильно уклонилась от шара форма панциря представителей отряда плоских ежей. Многие виды этого отряда действительно совершенно плоские — как монета. Недаром американцы называют их «долларами» и «центами».
21.
Плоские ежи не всегда дисковидные, среди них встречаются виды, панцирь которых имеет глубокие боковые вырезы и даже сквозные отверстия; они чрезвычайно напоминают печенье, вырезанное фигурной формой изобретательной хозяйкой.
22.
Конечно, такая форма не для красоты. Большинство видов плоских ежей — закапывающиеся животные, а вырезы и прорези помогают ежу «тонуть» в песке. Конечно, природа могла бы поступить проще — просто уменьшить диаметр тела ежа, но это невыгодно — чем относительно шире поперечник панциря, тем волнам труднее перевернуть ежа — а это для ежей равносильно гибели, так как большинство видов не способны потом самостоятельно перевернуться «на живот».
23.
Тело плоских ежей сплошь покрыто короткими иголочками, которые правильнее бы назвать щетинками — уколоться такими иглами нельзя. Панцирь их сверху не гладкий, а имеет рисунок, обычно в виде пятилепесткового цветка.
Среди плоских ежей есть и не совсем плоские. В наших дальневосточных морях у открытых песчаных пляжей, начиная с глубины 1—1,5 метра, можно встретить целые поля крупных темно-малиновых ежей Скафехинус необыкновенный. Здесь же обычно живут и вдвое меньшие, величиной с металлический полтинник ежи — Скафехинус серый.
24.
Заметить их труднее, так как они закапываются в песок, правда, неглубоко. Закапывающиеся плоские ежи питаются органическими частицами, содержащимися в грунте, а живущие на поверхности — приносимыми водой. Форма панциря плоских ежей и степень его выпуклости имеет большое значение при их питании. Панцирь плоского ежа — гидродинамическое устройство, воздействующее на характер обтекающего его водного потока.
25.
Панцирь действует подобно крылу самолета, только с другой целью. За счет разницы в давлениях воды у выпуклой верхней и плоской нижней стороны происходит оседание взвешенных пищевых частиц, которые затем по пищевым желобкам направляются ко рту. Поселение плоских ежей — в целом единая гидродинамическая система, чутко реагирующая на скорость и направление преобладающих течений. Подводные фотографии, сделанные на значительных глубинах, показали, что на некоторых участках дна плоские ежи образуют сплошные «мостовые», а иногда даже располагаются в несколько слоев. Это не случайно — расстояние между особями выбирается таким образом, чтобы животные могли использовать токи воды, отклоняемые соседями. Пространственная решетка, образованная лежащими друг на друге дисками ежей, и обеспечивает максимально полное использование ресурсов придонных течений. Некоторые виды плоских ежей, например дендрастеры, для лучшего улавливания взвеси располагаются на дне в вертикальном положении, как бы воткнутыми ребром в песок. При этом угол наклона тела ежа к горизонту и положение в плане соответствуют направлению и силе течений.
Плавая в зарослях зостеры в Японском море, на песчаных полянках можно увидеть круглые отверстия, как будто проколотые спицей; они не сопровождаются ни воронками, ни конусами, характерными для закапывающихся червей и моллюсков. Если рукой копнуть рыхлый песок, на поверхности окажется симпатичное яйцевидное существо, покрытое как бы шерсткой белесоватожелтоватого цвета — сердцевидный еж, представитель второго отряда неправильных ежей.
26.
Сердцевидные ежи живут, закопавшись на 5—10 сантиметров в песок. Они медленно движутся, раскапывая перед собой грунт и отталкиваясь уплощенными веслообразными иглами на нижней стороне тела.
27. Скелеты сердцевидных ежей.
28.
29. Пищу эти ежи получают с поверхности грунта, высовывая через уже виденный нами круглый вертикальный ход чрезвычайно длинные ножки с кисточкой на конце.
По мере продвижения в грунте вертикальный ход разрушается, и еж строит новый. Морские ежи имеют большое значение как в жизнедеятельности донных сообществ, так и в жизни человека.
О неприятностях, доставляемых ежами человеку. С возможностью наступить или столкнуться с ежами все время приходится считаться, когда работаешь в прибрежной зоне морей с океанической соленостью. Иглы ежей, водящихся в морях нашей страны, не ядовиты, но, проникнув в кожу, обычно обламываются и могут вызвать нагноение. Ласты, даже с закрытой подошвой, к сожалению, не предохраняют от уколов черными ежами. В тропиках постоянно приходится сталкиваться с уколами игл диадем, от которых не защищает ни гидрокостюм, ни даже толстые кожаные перчатки.
30.
В литературе можно встретить рекомендации извлекать иглы после укола диадемой хирургическим путем, но их явно разрабатывали люди, видевшие этих ежей только на картинках. Мне пришлось несколько раз «познакомиться вплотную» с диадемами. Нога или рука после этого похожа на фиолетовую подушку, сплошь нашпигованную обломками игл. О том, чтобы извлекать их, не может быть и речи, кажется проще просто отрезать поврежденную конечность. К счастью, этого делать не приходится, так как, вопреки распространенному мнению, иглы диадем не ядовиты и без всякого вмешательства обычно за сутки-двое полностью рассасываются (чего, к сожалению, нельзя сказать о толстых иглах других ежей, в том числе и живущих в наших морях). Конечно, уколы диадемами очень болезненны, пораженное место сильно опухает, иногда теряет чувствительность. Как и во всех случаях, когда в тело попадают нестерильные инородные тела, возможна вторичная инфекция. В то же время несколько видов ежей, и в первую очередь живущие в прибрежных водах Японии короткоиглые ежи, имеют иглы, снабженные ядовитыми железами. Очень опасен яд, содержащийся в глобиферных педицелляриях многих видов морских ежей. Укус педицеллярии вызывает сильную боль, расстройство речи и дыхания; известны случаи со смертельным исходом. К счастью, из-за того что педицелпярии имеют небольшие размеры и располагаются в гуще игл, укусы ими очень редки. Если все же такой случай произошел, необходимо прежде всего удалить из ранки оторванную педицеллярию, чтобы прекратить поступление новых порций яда, и обратиться за медицинской помощью.
Ещё несколько красавцев:
31.
32.
33.
34.
35.
36.
Как уже говорилось, численность ежей в прибрежной зоне может быть очень велика и соответственно велико их влияние на другие организмы. Особенно значительна роль ежей как регуляторов роста водорослей. Выедая огромные количества водорослей, в том числе и промысловых, ежи являются во многих районах одним из основных факторов, влияющих на их количество. Сами ежи также служат пищей для некоторых ценных промысловых организмов — птиц, рыб, крабов, омаров. Очень важную роль играют ежи в питании ценнейшего пушного зверя — калана, или морской выдры. Поведение каланов при питании очень интересно. Нырнув (иногда на несколько десятков метров), калан схватывает передними лапами и зубами несколько ежей и, прижав их к груди, поднимается на поверхность.
37. Здесь он переворачивается на спину и укладывает добычу в обширные складки шкуры на животе.
Затем зверь по очереди извлекает ежей, зубами и лапами обламывает иглы, прогрызает панцирь и съедает внутренности. Калифорнийские каланы для разбивания панцирей ежей и раковин моллюсков используют камни. Захватив такой камень (весом иногда более трех килограммов), калан укладывает его на груди и, ударяя по нему как по наковальне добычей, разбивает ее твердые покровы. Интересно, что хищническое истребление каланов у калифорнийского побережья привело к массовому размножению ежей, которые уничтожили на больших пространствах заросли самых крупных в мире водорослей макроцистис. Сейчас, после успешного проведения мероприятий по охране и переселению каланов, численность ежей вновь снизилась и равновесие восстанавливается.
38. Человек довольно широко использует ежей в пищу. Едят у них только зрелые половые продукты — икру и молоки.
39.
Вот как описывает один гурман это не совсем обычное блюдо: «Какой восхитительный аромат! Это гораздо вкуснее, чем лучшие устрицы, чувствуется неповторимое своеобразие океана, каждый кусок словно освежает рот, в памяти встает чистое, волшебное существо, проведшее жизнь в коралловых заводях, в прозрачной и искрящейся морской воде. Это блюдо можно есть лишь с чувством искреннего восхищения и благодарности за доставленные им новые, совершенно необычные ощущения». Действительно, морские ежи очень вкусны, но обязательно свежие и умело приготовленные.
Не следует думать, что ежей ловят только для удовлетворения прихоти небольшой кучки гурманов. Цифры говорят о другом — по данным ФАО (продовольственной и сельскохозяйственной организации ООН), ежегодно в мире добывается от 40 до 50 тысяч тонн этих животных. Наиболее широко развит промысел ежей в Японии, Чили и США. Но икра ежей имеет и другое, гораздо более важное значение. Морской еж стал и остается до сих пор одним из важнейших лабораторных животных. Половые продукты и зародыши ежей широко используются для решения различных проблем биологии развития, молекулярной биологии и цитологии. Ежи являются уникальным объектом для проведения таких работ и в этом качестве их ничем нельзя заменить. Морские ежи обладают очень важными достоинствами — от них возможно получать большие партии половых продуктов, у них строго синхронное развитие зародышей, проста инкубация в контролируемых условиях. Поэтому делящиеся яйца морских ежей все шире используются для массовых токсикологических и фармакологических испытаний новых медицинских препаратов. Человек очень многим обязан своему колючему «меньшому брату» — благодаря ему постигнуты многие тайны живого, созданы и создаются ценнейшие лекарственные препараты.
В.С. ЛЕВИН, кандидат биологических наук.