Со времен Ламарка изменились и сами принципы описания биологического разнообразия. Наиболее важной таксономической единицей, после работ Кювье, был признан тип. По современным представлениям, животные, которых Ламарк отнес к беспозвоночным, распределены по более чем тридцати типам, наиболее крупные из которых – членистоногие, круглые черви и моллюски. При этом позвоночные составляют лишь один из подтипов в типе хордовых, два других подтипа которого – оболочники и головохордовые – традиционно относятся к беспозвоночным.
Всего к беспозвоночным животным, таким образом, относится около 97% описанных видов. Различные авторы несколько расходятся в подсчетах точного их числа. Если животные крупных размеров (млекопитающие, птицы и др.) практически все известны, и новые виды описывают крайне редко, то количество видов мелких животных известно лишь приблизительно. На сегодняшний день учёными классифицировано и описано около полутора миллионов видов животных.
В систематической коллекции беспозвоночных Зоологического музея ЗИН РАН экспонируется около 3000 видов животных, исключая насекомых. К удивительному миру беспозвоночных принадлежат губки, медузы и кораллы, опасные паразитические животные и удивительные по красоте раковин моллюски, крабы и раки, морские ежи и звезды, и многие другие группы животных.
В настоящее время классификация животных претерпевает существенные изменения, связанные с распространением молекулярных методов изучения сходства между организмами. Разделение всех известных нам организмов на крупные таксономические категории (такие как царства, подцарства и типы), или так называемая макросистема, еще не может считаться установленным однозначно и заметно различается у разных авторов. Одним из признанных отечественных специалистов по классификации царства Животных (Animalia) является член-корреспондент РАН, профессор МГУ Владимир Васильевич Малахов. В его системе – 35 типов. Она положена в основу проекта "Информационная система по биоразнообразию", в которой принимают участие сотрудники Зоологического института.
Проявляя свойственную музеям консервативность, экспозиция отражает более раннюю классификацию. В ее основу положена система из университетского учебника В.А.Догеля 1981 г. По этой классификации представители царства Животных отнесены к двум подцарствам: Одноклеточных и Многоклеточных, и распределены по 22 типам. Не все они видны невооруженным глазом. Поэтому в экспозиции, основным принципом которой является демонстрация натуральных объектов, представлено всего 15 типов животных. С исключительной полнотой показаны представители всех сред обитания – наземные, водные, паразитические организмы.
Экспозиция беспозвоночных включает в себя три раздела: систематическую коллекцию, экологическую коллекцию, состоящую из биологических групп, демонстрирующих морские сообщества, и экспозиции по практическому значению беспозвоночных.
Систематическая коллекция беспозвоночных
Открывают экспозицию Одноклеточные животные. Обычно их рассматривают в качестве подцарства в царстве Животных. Однако видный американский учёный – один из наиболее известных экологов в мире – Роберт Хардинг Уиттекер в 1969 г. предложил схему, по которой все живые организмы, имеющие клеточное строение, представлены разделенными на пять царств – прокариоты, протисты, грибы, растения, животные. По этой классификации простейших относят к отдельному от животных царству организмов. Протисты (преимущественно одноклеточные) являются до сих пор недостаточно изученной группой организмов, которая не имеет четких границ, отделяющих ее от трех крупных царств живых организмов – грибов, растений и животных, хорошо обособленных друг от друга.
Простейшие еще недавно рассматривались как один тип животного мира. В настоящее время, главным образом благодаря исследованиям с электронным микроскопом, установлено, что в пределах подцарства простейших существуют разные планы строения. Поэтому некоторые систематики разделяют простейших на 5 самостоятельных типов: Саркомастигофоры, Споровики, Книдоспоридии, Микроспоридии и Инфузории, или Ресничные. В некоторых системах типов гораздо больше. В экспозиции простейшие показаны по большей части поясняющими моделями и рисунками, однако некоторые из них все же могут быть представлены и натуральными экспонатами. К наиболее интересным объектам в этой экспозиции можно отнести фораминифер рода маргинопора, из скелетиков которых удалось нанизать чудные бусы. В этой группе есть опасные для человека и животных паразитические организмы, такие как малярийный плазмодий, лямблии и др.
Прочие беспозвоночные относятся к подцарству Многоклеточных. Их разделяют на несколько десятков типов, большинство из которых хорошо и давно известны систематикам.
Первые многоклеточные животные, выставленные в Музее, – тип Губки. На обычных животных эти прикрепленные организмы похожи мало. Их поверхность покрыта бесчисленными порами, через которые вода, несущая пищу, по каналам попадает к специальным камерам, выстланным жгутиковыми клетками. То, что выглядит как ротовое отверстие, у губок – выводное. Представлены все три класса этих примитивных многоклеточных: Известковые, Стеклянные и Обыкновенные губки. В нашей коллекции особый интерес представляют крупные стеклянные губки, доставленные в музей советскими антарктическими экспедициями. Благодаря исследованиям антарктических вод, в которых принимали участие сотрудники института, Зоологический институт РАН вошел в число основных мировых центров по изучению фауны Антарктики. Украшает коллекцию привезенная из Японии композиция из стеклянных губок. В отдельной витрине представлены туалетные губки, скелеты которых используются с античных времён для мытья тела.
Весьма представительна в музее коллекция типа Кишечнополостных животных. В коллекции класса Гидрозоев представлены опасная морская медуза гонионема, или крестовичок, и гигантский одиночный гидроидный полип бранхиоцериантус (Branchiocerianthus imperator).
Среди Сцифоидных медуз также есть весьма опасные, например, хиронекс (Chironex fleckeri) – кубомедуза «морская оса». Щупальца животного сплошь покрыты стрекательными клетками (нематоцистами), которые содержат сильнодействующий нейротоксин. Были зарегистрированы смертельные исходы по прошествии лишь 4 минут после контакта со щупальцем, что значительно быстрее, чем при укусе любой змеи, насекомого или паука. Ужаленные медузой купальщики нередко получают сердечный приступ и тонут, не успев добраться до берега или лодки.
Особой популярностью пользуются относящиеся к кишечнополостным из класса Коралловых полипов тропические мадрепоровые кораллы. В этой экспозиции на старинных подставках выставлены экземпляры кораллов, экспонировавшиеся еще в Кунсткамере. Есть в экспозиции одиночные кораллы – актинии, которые поселяются на раковинах раков-отшельников. Отношения раков-отшельников с актиниями являются примером истинного симбиоза, выгодного обоим партнерам: рак защищен от врагов стрекательными нитями актиний, а у актинии улучшаются условия питания за счет возможности передвижения и за счет остатков пищи, используемой раком-отшельником. Одна из диковинок этой коллекции – самое длинное гигантское морское перо Умбеллула 2.6 м длиной, добытое дрейфующей станцией "Северный полюс-6".
Коллекция представителей типа Плоских червей включает в себя не только свободноживущие виды, но и множество паразитических видов, представляющих опасность для человека и домашних животных. Отметим из них только наиболее вредоносные. Среди плоских червей это печеночная и кошачья двуустки. Из опасных ленточных червей, обитающих в кишечнике человека, отметим широкого лентеца, свиного и бычьего цепня. Свиной цепень может поражать человека на той стадии своего развития, при которой он поселяется в тканях организма-хозяина. Наиболее опасны эхинококки. Этот вид червей, на стадии развития, поражающей человека, образует пузырь, который достигает величины яблока, а иногда и детской головы. Избавится от него можно только хирургическим путем.
Тип Круглые черви – один из самых многочисленных типов животных. Он насчитывает более 25 тыс. видов, ведущих как свободный, так и паразитический образ жизни. Наиболее известными представителями паразитических круглых червей человека являются человеческая аскарида, детская острица, власоглав, трихина, а растений – картофельная, свекловичная, земляничная, пшеничная, луковая нематоды. Все они представлены в нашей коллекции.
В экспозиции музея очень полно отражено разнообразие типа Кольчатых червей. Показаны как свободноподвижные многощетинковые кольчатые черви, например, хищные полихеты нереис и эунице, так и многощетинковые черви, живущие в трубках, и, подобно другим прикрепленным организмам, приобретающие некоторое сходство с цветами. К малощетинковым червям относятся дождевые черви, играющие значительную роль в формировании плодородия почв.
Среди всех групп животных тип Членистоногие выделяется наибольшим разнообразием приспособлений к различным условиям существования, изумительным богатством форм и огромным числом видов (более 1 млн), намного превышающим видовое разнообразие всех остальных животных, растений и микроорганизмов вместе взятых. Однако, самую значительную их часть составляют насекомые, в экспозиции музея показанные отдельно (на хорах первого зала).
Членистоногие имеют наружный скелет и, чтобы расти, им приходится сбрасывать старый скелет и образовывать новый. Это делает их уязвимыми и крупные формы среди членистоногих – редкость. Они хорошо известны: омары, лангусты, знаменитые камчатские крабы. В нашей экспозиции представлена интересная группа, демонстрирующая брачное поведение омаров.
Необычным образом жизни отличаются раки-отшельники, которые используют в качестве укрытия пустые раковины брюхоногих моллюсков. Среди их потомков есть формы, освоившие наземную среду обитания. Это представители семейства ценобит и пальмовый вор, дающий любопытный пример сохранения в ходе своей жизни всей истории становления вида. Для развития его личинок требуется вода, и самка пальмового вора выметывает их в море. Поплавав некоторое время, личинки садятся на дно, отыскивают крошечные раковины и живут в них, как морские отшельники. Достигнув величины около 1 см, они выходят на сушу и продолжают жить в раковине, как это делают ценобиты. Наконец, панцирь у них затвердевает, брюшко подворачивается, и раки продолжают жить на суше уже без раковины, достигая при этом значительных размеров. Говорят, своей клешней они умеют вскрывать кокосовые орехи, за что и удостоились столь нелестного прозвища.
Есть среди раков и менее знаменитые, но отнюдь не менее интересные. Это паразитические раки, изменившиеся до неузнаваемости под влиянием образа жизни. Такова саккулина, паразитирующая на крабах. Во взрослом состоянии она не сохраняет даже признаков типа. Все тело зараженного краба пронизано ветвящимися, как корни растений, отростками паразита. Они оплетают все внутренние органы краба, внедряются в мускулатуру. Отростки впадают в обширный мешок, расположенный под брюхом краба на поверхности его тела. В мешке находятся органы размножения паразита. Только по личинкам и удалось определить, что это существо вообще относится к ракообразным.
Прикрепленный образ жизни также не остается без последствий. Такой пример дают усоногие раки. Они оседают на твердые поверхности головным концом и образуют вокруг себя известковый домик, причем морские уточки обладают сплющенной с боков раковиной из 5-6 пластин и сидят на длинном мясистом стебле, а морские желуди прикрепляются к поверхности широкой подошвой и имеют вид низкой башенки, одетой 10 известковыми пластинками. Эти животные приносят существенный вред судоходству, будучи весьма распространенными организмами - обрастателями. Кроме раков, на днищах судов и других подводных объектах поселяются во множестве многие прикрепленные беспозвоночные. Их можно посмотреть в специальной витрине.
Самое крупное ракообразное – длиннолапый японский краб, достигающий в размахе своих непомерно длинных ног 3 м. Он обитает на глубинах свыше полутора километров у берегов Японии, там, где совершенно отсутствует свет. Краб не имеет глаз. На его клешнях можно видеть поразительный по сходству с зубами ряд бугорков, который вполне соответствует зубам по своему назначению.
Среди членистоногих есть ядовитые животные. Таковы скорпионы, пауки. В нашей коллекции представлены как крупные тропические пауки-птицеяды, так и ядовитые пауки, встречающиеся на территории нашей страны – тарантул, каракурт. Важное практическое значение имеют также и клещи.
Весьма важную часть любой коллекции беспозвоночных животных составляют представители типа Моллюски. Многие из них столь поразительно красивы по форме и окраске раковины, что с древнейших времен служат в качестве украшений. Раковина моллюска может состоять из отдельных пластин, как у хитонов, быть цельной как у брюхоногих моллюсков, или состоять из двух половинок как у двустворчатых. Своеобразной уховидной формой обладают раковины морских ушек. Они добываются из-за великолепного перламутрового слоя, отливающего всеми цветами радуги. Они также служат источником вкусного мяса и добываются в пищу, как и многие другие моллюски. Из моллюсков с башенковидной раковиной многие снискали себе известность за необычайную красоту. Это, например, нильский кубарь и мраморный волчок, обладатели перламутра превосходного качества.
Как устроена раковина брюхоногого, помогает понять прикрепленный тропический моллюск верметус. Верхняя часть его раковины представляет собой трубочку, завитую в спираль, а нижние обороты растянуты. Получается, что раковинка моллюска – не что иное как трубочка, удобно упакованная для удобства передвижения.
Двустворчатые моллюски снискали себе "блестящую" славу в буквальном смысле слова. Они являются основным источником перламутра и жемчуга. Самый изящный жемчуг образуется у пресноводных моллюсков из семейств жемчужниц и перловиц.
Самых крупных размеров среди двустворчатых моллюсков достигают гигантские тридакны. Моллюск может весить до 250 кг, при весе мягкого тела около 30 кг. В нашей коллекции показана одна крупная гигантская тридакна целиком и одна створка еще более крупного экземпляра. Интересно, что у этих обитателей рифов в мягких тканях мантии живут симбиотические одноклеточные водоросли, так же, как и у кораллов. Музей располагает коллекцией тридакн, среди которых есть уникальная тридакна Розуотера, описанная сотрудниками нашего института в 1991 г., и известная только из одного единственного места – банки Сайл-де-Малья в западной части Индийского океана.
Среди моллюсков есть и обитатели толщи воды. Это головоногие – самые необычные и высоко организованные из моллюсков. Целый ряд уникальных особенностей – большая подвижность, реактивный способ движения, высокоразвитая нервная система, способность к обучению, необычный способ защиты и нападения – ставит их выше всех остальных беспозвоночных и позволяет соперничать со многими развитыми позвоночными животными. Самое поразительное то, что их глаза имеют редкостное сходство с глазами человека.
Следующая часть экспозиции посвящена представителям типа Иглокожих. Среди них есть формы, поразительно напоминающие цветы. Их так и называют – морские лилии. Причем некоторые из них умеют плавать. Такие формы есть среди бесстебельчатые морских лилий, например, северная морская лилия, в случае необходимости меняющая место своего прикрепления. Стебельчатые морские лилии (тропическая морская лилия метакринус), напротив, всю свою жизнь проводят на одном месте. Питаются морские лилии, улавливая раскинутыми лучами мелких планктонных животных и взвешенные в воде органические частицы.
Для морских звезд у человека не нашлось ни одной земной аналогии – ведь известные нам цветы не двигаются. Неподвижными были и древние предки морских звезд. Их потомки снова приобрели подвижность, но сохранили строение своих прикрепленных предшественников. Звезды, как правило, имеют пять лучей и яркую, привлекательную окраску, которую, к сожалению, утрачивают зафиксированные музейные экспонаты. Изредка встречаются и многолучевые звезды, например, звезда акантастер. Звезды – хищники, причем очень прожорливые. Наибольшей известностью, как морские сувениры, пользуются распространенные на мелководье наших дальневосточных и северных морей звезды рода астериас. Двигаются они, используя крохотные ножки – присоски, тянущиеся двумя рядами вдоль каждого луча. Офиуры отличаются от морских звезд тем, что их лучи четко отграничены от диска и изгибаются при движении.
Морские ежи, подобно звездам, разделены на пять частей. Тело их, заключенное в сплошной известковый панцирь, несет подвижные иглы самого разнообразного внешнего вида. У некоторых ежей иглы ядовиты. Прежде всего, это тропические черные ежи-диадемы, колючки которых на концах тоньше булавочного острия и зазубрены так, что вытащить их из тела можно только хирургическим путем. Смертельно ядовит и морской еж токсопнеустус. Среди ежей есть целый ряд промысловых видов, добываемых из-за питательной икры, например, съедобный морской еж.
Среди Иглокожих мы находим таких, которые все при той же пятилучевой симметрии, научились ползать на боку. Это морские кубышки, или голотурии. Они имеют боченковидное или червеобразное тело и расположенный спереди рот, окруженный щупальцами. Питаются они "облизывая" налипшие на щупальца пищевые частицы. Самые знаменитые среди них промысловые виды – трепанги и кукумарии, или морские огурцы. Трепанги известны, кроме того, своей целебностью, аналогичной целебности женьшеня.
В самом начале второго зала, с левой стороны, в небольшой пристенной витрине выставлены Оболочники – одна из самых удивительных групп животных. Название свое они получили из-за того, что их тело покрыто оболочкой, состоящей из особого вещества близкого к целлюлозе, встречающегося только у растений. Сравнивая строение личинки и взрослого оболочника, можно заметить, что молодое животное устроено сложнее, чем взрослое. Это явление называется вторичным упрощением, или дегенерацией, и встречается в природе довольно редко. Все оболочники – морские животные, некоторые образуют большие колонии. Некоторые оболочники обладают способностью светиться за счет особых бактерий, поселяющихся внутри. Особенно ярко светятся пиросомы, или огнетелки, что отразилось в их названии. Асцидии – оболочники, ведущие прикрепленный образ жизни и поселяющиеся на подводных камнях, скалах и днищах судов – замечательны способностью накапливать в своей крови ванадий, титан и другие редкие металлы. С одного гектара площади дна, занятого асцидиями, можно получить до 30 кг ванадия. Оболочники относятся к хордовым животным, близкими к позвоночным.
Коллекция беспозвоночных животных, размещенная в залах музея, отличается большой полнотой и разнообразием представленных форм. Ее можно использовать как для знакомства с разнообразием этих животных в рамках школьной программы, так и для углубленного изучения в рамках программы высших учебных заведений как биологического, так и медицинского профиля.