- Внешнее строение: панцирь, части тела и конечности
- Панцирь (карапакс)
- Головогрудь
- Грудные конечности
- Брюшко (абдомен)
- Пищеварительная система: от рта до ануса
- Дыхательная система: жабры под панцирем
- Кровеносная система: открытый тип и бесцветная кровь
- Выделительная система: зелёные железы
- Нервная система: надглоточный ганглий и брюшная цепочка
- Органы чувств: зрение, осязание, химическое чувство
- Репродуктивная система
- Линька: механизм роста через смену панциря
- Часто задаваемые вопросы
Пресноводный рак устроен гораздо сложнее, чем кажется на первый взгляд. За жёстким хитиновым панцирем скрыта слаженная система органов, позволяющая этому членистоногому охотиться в темноте, дышать как в воде, так и на воздухе, регенерировать потерянные конечности и жить до 20 лет. Знание анатомии рака полезно и заводчикам — для правильного ухода и диагностики болезней — и тем, кто просто хочет понять, что за существо оказывается на столе в варёном виде. В этой статье разобраны все основные системы органов с пояснением функций каждой из них.
Внешнее строение: панцирь, части тела и конечности
Тело пресноводного рака делится на две крупные части: головогрудь (цефалоторакс) и брюшко (абдомен). Граница между ними — чёткая, подвижная.
Панцирь (карапакс)
Панцирь рака состоит из хитина — органического полимера, пропитанного карбонатом кальция. Это лёгкий, но очень прочный материал, одновременно выполняющий роль наружного скелета. К внутренней поверхности панциря крепятся мышечные пучки. Цвет панциря зависит от состава воды и грунта: чаще всего зелёно-бурый, реже коричнево-синий. В мягкой воде с голубой глиной встречаются особи с синим панцирем. При варке пигмент астаксантин, связанный с белком в живом раке, освобождается — и тушка становится красной.
Головогрудь
Состоит из сросшихся головного и грудного отделов. На головном отделе расположены:
- Острый шип (рострум) в передней части;
- Два сложных фасеточных глаза на подвижных стебельках;
- Длинные антенны (антенны II) — органы осязания и обоняния, длиной до 10–15 см у взрослых особей;
- Короткие антеннулы (антенны I) — также органы чувств, у основания которых расположен статоцист (орган равновесия).
Ротовые органы — это видоизменённые конечности: верхние челюсти (мандибулы) перетирают пищу, нижние челюсти (максиллы I и II) подают её к ротовому отверстию.
Грудные конечности
Восемь пар грудных конечностей выполняют разные функции:
- Первые три пары — ногочелюсти: удерживают и подают пищу ко рту, участвуют в чистке антенн;
- Пятая пара (самая крупная) — клешни (хелипеды): главный инструмент атаки, обороны и захвата корма;
- Оставшиеся четыре пары — ходильные ноги.
У самцов клешни заметно крупнее, чем у самок того же размера. При потере клешни она регенерирует после следующей линьки, хотя первоначально новая конечность меньше оригинала.
Брюшко (абдомен)
Брюшко состоит из 7 сегментов. На первых пяти — двуветвистые плеоподы (брюшные ножки), участвующие в плавании и у самок служащие для вынашивания икры. Шестой сегмент несёт широкие уроподы, которые вместе с седьмым (тельсоном) образуют хвостовой плавник — рак использует его для мощного толчка назад при опасности.
Пищеварительная система: от рта до ануса
Пищеварение у рака многоступенчатое.
| Отдел | Структура | Функция |
|---|---|---|
| Ротовое отверстие | Окружено ротовыми придатками (мандибулы, максиллы) | Первичное измельчение пищи |
| Пищевод | Короткая трубка | Транспорт пищевого комка |
| Жевательный желудок (кардиальный отдел) | Крупный отдел с хитиновыми зубцами («желудочная мельница») | Механическое перетирание пищи |
| Цедильный желудок (пилорический отдел) | Меньший отдел с фильтрующим аппаратом из щетинок | Процеживание — отсев крупных частиц обратно в кардиальный отдел |
| Средняя кишка + пищеварительная железа (гепатопанкреас) | Крупная двудольная железа зеленовато-жёлтого цвета | Выработка пищеварительных ферментов, всасывание питательных веществ |
| Задняя кишка | Трубка, проходящая через всё брюшко | Формирование и выведение экскрементов |
| Анальное отверстие | На нижней стороне тельсона | Выведение непереваренных остатков |
Гепатопанкреас (пищеварительная железа) рака — аналог одновременно печени и поджелудочной железы позвоночных. Именно она составляет большую часть того, что называют «раковой икрой» у варёной особи. Гепатопанкреас накапливает жиры и гликоген, что особенно важно перед зимовкой.
Дыхательная система: жабры под панцирем
Рак дышит при помощи жабр, расположенных в специальных жаберных камерах по бокам головогруди под защитой карапакса. Жабры представляют собой листовидные выросты с густой сетью капилляров — они обеспечивают газообмен между водой и гемолимфой (кровью рака).
Особенность жаберного дыхания рака: ток воды через жаберные камеры создаётся непрерывными движениями специального лопастного придатка (скафогнатит) на второй максилле. Благодаря этому механизму рак может дышать даже при минимальном движении тела.
Важное отличие от рыб: рак способен дышать атмосферным воздухом в течение нескольких часов, если жабры остаются влажными. Это объясняет, почему раки могут кратковременно покидать воду — например, при паводках или в поисках нового водоёма. При полном высыхании жабр через 1–2 суток наступает гибель.
Кровеносная система: открытый тип и бесцветная кровь
Кровеносная система рака — незамкнутая (открытая): кровь частично движется не по сосудам, а по полостям тела (лакунам), омывая органы непосредственно.
Элементы кровеносной системы:
- Сердце — мешковидный мышечный орган на спинной стороне головогруди, виден через панцирь как полупрозрачная пульсирующая структура. Имеет три пары отверстий (остиев) с клапанами;
- Артерии — сосуды, отходящие от сердца: передняя аорта (к мозгу и глазам), задняя аорта (к брюшку), грудная и брюшная артерии;
- Лакуны — промежутки между органами, заполненные гемолимфой;
- Брюшная венозная пазуха — собирает гемолимфу и направляет её в жабры для оксигенации, затем обратно к сердцу.
Гемолимфа рака не содержит гемоглобина и у живой особи практически бесцветна или слегка голубоватая (из-за гемоцианина — белка, переносящего кислород с участием меди, а не железа).
Выделительная система: зелёные железы
Рак выводит продукты обмена через пару зелёных желёз (антеннальные железы, или коксальные железы). Каждая железа состоит из:
- Целомического мешочка (фильтрационный отдел — аналог клубочка почки);
- Лабиринта (трубчатый отдел для обратного всасывания);
- Мочевого пузыря;
- Выводного протока, открывающегося у основания антенн II.
Зелёный цвет железам придаёт растворённый биливердин — продукт распада гемоглобиноподобных пигментов. Помимо выделения азотистых отходов, зелёные железы участвуют в осморегуляции: поддержании постоянной концентрации солей в гемолимфе несмотря на изменения минерализации воды.
Нервная система: надглоточный ганглий и брюшная цепочка
Нервная система рака построена по типу, типичному для членистоногих, — лестничного плана.
- Надглоточный ганглий («мозг») — пара нервных узлов над пищеводом, соединённых комиссурой. Управляет глазами, антеннами и поведением;
- Подглоточный ганглий — иннервирует ротовые органы;
- Окологлоточное нервное кольцо — соединяет надглоточный и подглоточный ганглии вокруг пищевода;
- Брюшная нервная цепочка — двойная цепочка ганглиев, проходящая вдоль брюшной стороны тела; от каждого ганглия нервы расходятся к соответствующим конечностям и органам сегмента.
Рак способен к достаточно сложному поведению: запоминает расположение норы, узнаёт территорию, проявляет элементы иерархии доминирования. Это обусловлено относительно развитым надглоточным ганглием по сравнению с другими беспозвоночными.
Органы чувств: зрение, осязание, химическое чувство
Сложные глаза рака состоят из сотен омматидиев (простых глазков), каждый из которых воспринимает отдельный участок пространства. Суммарная картина мозаична, но охватывает почти 360°. Благодаря подвижным стебелькам глаза могут поворачиваться независимо.
Антенны II (длинные) — полифункциональный орган: осязание, хеморецепция (обоняние), измерение расстояния. Рак перемещает их непрерывно, ощупывая окружающую среду.
Антеннулы I (короткие) несут обонятельные рецепторы и статоцисты — органы равновесия, заполненные песчинками (статолитами). Статоцист у рака уникален: он открытый, рак ежегодно при линьке теряет старые статолиты и «засыпает» новые.
Щетинки (сеты) покрывают большую часть тела — они воспринимают механические колебания воды (аналог боковой линии рыб) и химические сигналы.
Репродуктивная система
Пресноводные раки раздельнополы.
Самки: яичники расположены в головогруди. Выводные протоки открываются у основания третьей пары ходильных ног. Самка вынашивает оплодотворённые яйца, прикреплённые к плеоподам, в течение 6–9 месяцев (с осени до начала лета). Количество яиц — от 50 до 800 в зависимости от размера и вида. Молодые рачки первые 1,5–2 недели держатся под брюшком матери.
Самцы: семенники парные, семявыносящие протоки открываются у основания пятой пары ходильных ног. Для передачи семенного материала самцы используют видоизменённые первые плеоподы — гоноподии. Спаривание у большинства видов происходит осенью (октябрь–ноябрь) при снижении температуры воды до 10–12 °C.
Линька: механизм роста через смену панциря
Хитиновый панцирь практически не растягивается, поэтому рост рака возможен только в период линьки (экдизиса).
Процесс линьки:
- Гормон экдизон (вырабатывается в Y-органе головогруди) запускает синтез нового более мягкого панциря под старым;
- Кальций извлекается из старого панциря и запасается в гастролитах (известковых отложениях в желудке);
- Старый панцирь трескается по шву между головогрудью и брюшком, рак буквально «вытаскивает» себя наружу через это отверстие за 15–30 минут;
- В первые 1–3 суток новый панцирь мягкий, рак уязвим и прячется в укрытии;
- Кальций из гастролитов и из воды реминерализует новый панцирь за 3–7 дней.
Молодые раки линяют до 8–15 раз в первый год жизни. Взрослые особи — 2–3 раза в год. В периоды линьки возрастает каннибализм, что необходимо учитывать при промышленном разведении.
Часто задаваемые вопросы
Есть ли у рака кровь и какого она цвета?
Да, кровь (гемолимфа) у рака есть. У живой особи она практически бесцветна или слегка голубоватая. Кислород переносит гемоцианин — белок с медью в активном центре, а не гемоглобин с железом как у позвоночных. При кипячении гемоцианин разрушается, что не влияет на цвет тушки — та краснеет из-за астаксантина.
Как рак дышит вне воды?
Рак может дышать атмосферным кислородом, если жабры остаются влажными. Влажные жабры адсорбируют кислород из воздуха достаточно эффективно. При комнатной температуре и сохранении влажности рак выживает вне воды до 24–48 часов. При полном высыхании жабр — погибает быстро.
Почему рак после варки становится красным?
В живом раке каротиноидный пигмент астаксантин связан с белком и имеет тёмно-синий или зелёно-бурый цвет. При нагревании белок денатурирует (разрушается), астаксантин высвобождается и принимает свой истинный красно-оранжевый цвет. Тот же принцип работает у омаров, крабов и креветок.
Что такое гепатопанкреас рака и можно ли его есть?
Гепатопанкреас — пищеварительная железа рака, выполняющая функции печени и поджелудочной. У варёного рака это зеленовато-жёлтая масса внутри головогруди, которую в народе называют «жиром» или «икрой». Гепатопанкреас съедобен и ценится за насыщенный вкус, однако у раков из загрязнённых водоёмов в нём могут накапливаться тяжёлые металлы и токсины.
Как рак видит в темноте?
Рак активен ночью и приспособлен к условиям низкой освещённости. Его фасеточные глаза содержат суперпозиционный оптический механизм, суммирующий свет от нескольких омматидиев — это повышает чувствительность в темноте. Дополнительно рак ориентируется через хеморецепторы антенн и механорецепторные щетинки, воспринимающие вибрации воды.
