Как передвигается земляной червь: гидростатический скелет и щетинки

Дождевой червь передвигается без костей и конечностей за счёт гидростатического скелета — давления жидкости внутри тела — и щетинок, которые попеременно цепляются за почву. Понимание этого механизма пригодится и на вермиферме: слишком плотный или слишком жидкий субстрат лишает червя опоры, замедляет его движение и, как следствие, питание и размножение. Общее устройство тела червя без привязки к движению разобрано в статье о строении тела дождевого червя.

Гидростатический скелет: опора без костей

У дождевого червя нет ни костей, ни хрящей. Роль твёрдой опоры выполняет целомическая жидкость, заполняющая полость тела (целом), разделённую межсегментными перегородками на отдельные камеры. При сокращении кольцевых мышц камера сужается и вытягивается вдоль оси; при сокращении продольных мышц — укорачивается и расширяется. Поскольку жидкость несжимаема, изменение формы в одном направлении автоматически вызывает изменение в другом — это и позволяет червю создавать локализованное давление на почву и продвигаться вперёд.

Кольцевые и продольные мышцы — два антагониста

Под кожей у червя два мышечных слоя:

• Кольцевые мышцы опоясывают каждый сегмент. При сокращении уменьшают его диаметр и удлиняют сегмент — тонкий вытянутый участок проникает в узкую щель между частицами грунта.
• Продольные мышцы идут вдоль тела. При сокращении укорачивают и утолщают сегмент — он распирает ход, фиксируя заднюю часть, пока передняя протягивается вперёд.

Мышцы работают антагонистически: когда один слой сокращается, другой расслабляется — тот же принцип, что у сгибателей и разгибателей позвоночных, но реализованный через давление жидкости, а не через рычаг кости.

Щетинки (setae): точки опоры

Мышцы создают силу, но без точки опоры она не даёт поступательного движения. Эту функцию выполняют щетинки — небольшие хитиновые выросты, торчащие из стенки тела: по 8 штук на каждом сегменте (кроме первого и последнего), направленные назад. Управляются собственными мелкими мышцами и могут выдвигаться или втягиваться:

• когда сегмент утолщается — щетинки выдвигаются и цепляются за неровности почвы, сегмент зафиксирован;
• когда сегмент удлиняется — щетинки втягиваются, сегмент скользит вперёд без сопротивления.

Проведите пальцем по телу дождевого червя от хвоста к голове — поверхность покажется гладкой. В обратном направлении сразу ощутите шершавость: это щетинки, направленные назад — против движения они создают зацепление, по направлению движения не мешают.

Именно поэтому на гладкой влажной поверхности (стекло, плитка) червь беспомощно барахтается — щетинкам не за что зацепиться. Но если слегка поцарапать поверхность, движение сразу восстанавливается.

Волна сокращений: как это выглядит по шагам

Движение — не одномоментное сокращение всего тела, а перистальтическая волна, идущая от переднего конца к заднему:

1. В передних сегментах сокращаются кольцевые мышцы — передний конец утончается и вытягивается вперёд, задние сегменты остаются зафиксированы щетинками.
2. Продольные мышцы передних сегментов сокращаются — передний конец утолщается и цепляется щетинками за грунт.
3. Щетинки задних сегментов втягиваются, продольные мышцы сокращаются — задний конец подтягивается к переднему.
4. Цикл повторяется, волна непрерывно проходит по телу.

Рытьё ходов: два разных метода

• В рыхлой почве — метод раздвигания частиц: передний конец сужается, проникает в щель между частицами, затем утолщается и раздвигает их. Способ не требует поедания почвы, но такие ходы менее устойчивы.
• В плотном грунте — заглатывание почвы: червь буквально ест себе дорогу, пропуская грунт через кишечник и выделяя переработанную массу (копролиты) позади. Копролиты укрепляют стенки хода. Подробно о переваривании и роли копролитов в почве — в статье о питании дождевых червей.

Роль слизи

Слизь, выделяемая кожными железами, снижает трение о стенки хода, укрепляет их (склеивает частицы почвы) и участвует в дыхании — кислород диффундирует через влажную слизистую пленку в кожные капилляры. Движение и дыхание у червя фактически неразделимы: чем активнее движение, тем интенсивнее обновляется слизь и газообмен.

Может ли червь двигаться назад?

Да — механизм тот же, но волна сокращений идёт от заднего конца к переднему. Используется реже: в основном когда передний конец попадает в тупик или неблагоприятную среду.